Obrazowanie ultradźwiękowe. Wybrane algorytmy obrazowania

Ze względu na fakt, że ultradźwięki z zakresu częstotliwości od 1 do 15 MHz i długości fali od 0,1 do 1 mm nie wykazują niekorzystnych skutków w oddziaływaniu z tkankami żywymi, wykorzystuje się je najczęściej w ultrasonografii medycznej.
 
W ultrasonografii medycznej wykorzystuje się zjawisko, w którym fale ultradźwiękowe rozchodząc się, albo przechodzą przez tkanki, albo częściowo się odbijają i rozpraszają od akustycznych niejednorodności (różniących się impedancją akustyczną, np. między różnymi typami tkanki tłuszczowej, mięśni, naczyń krwionośnych, torbieli, nowotworów, kieszeni powietrznych itd.).
 
Impedancja akustyczna to miara oporu, jaki stawia ośrodek, rozchodzącej się w nim fali dźwiękowej i jest ona szczególnym przypadkiem szerszego pojęcia, jakim jest impedancja falowa. Wyraża ją stosunek ciśnienia akustycznego do iloczynu skalarnego wektorów prędkości cząstek akustycznych, przemieszczanych pod wpływem fali akustycznej w określonym kierunku i normalnego wektora jednostkowego.
 
(USG), odbite fale propagują wstecz do powierzchni tkanki, gdzie są wykrywane (zwykle przez ten sam przetwornik, który je wysłał) i rejestrowane. Następnie zachodzi proces obrazowania, oparty, głównie na przetworzeniu czasu przybycia wysłanych impulsów z powrotem do detektora, w celu wskazania głębokości, z której odbicie przyszło.
 
Korzystając z tych informacji i odpowiednich algorytmów obliczeniowych przetwarza się uzyskaną w zapisie informację do postaci obrazu. Na tym etapie, obraz może być ponadto przetwarzany przez dodatkowe funkcje, służące na przykład korekcji efektu pochłaniania dźwięku przez badane środowisko.
 
W medycznych badaniach ultrasonograficznych wykorzystuje się fale z zakresów: od 50 do 60 kHz w badaniach tkanek kostnych (np. diagnostyka osteoporozy); od 200 kHz do 5 MHz w badaniach przepływów płynów ustrojowych, od 2 do 10 MHz w obrazowaniu tkanek wewnętrznych; od 20 do 100 MHz w obrazowaniu skóry.