Ultrasound Physics & Instrumentation
xxii
1.3 Increasing the Acoustic Impedance Mismatch. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
1.4 Increase in Signal Amplitude with Contrast. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325
2. Fundamentals of Harmonics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
2.1. Motivation for Harmonic Imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326
2.2 Mechanisms that Produce Harmonic Signals. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
3. Technology Advances . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 327
4. Relative Amplitudes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
5. Generation of Harmonics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
5.1 Non-linear Wave Propagation . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 328
5.2 Harmonics and Depth Dependence . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
5.3 Effective Harmonic Beam Shape. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
6. Advantages and Disadvantages of Conventional Harmonics. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
6.1 Improved Lateral Resolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
6.2 Reduction in Grating Lobes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 329
6.3 Reduction in Reverberation and Clutter Artifacts. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 330
6.4 Reduction in Phase Aberration. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
6.5 Degradation in Axial Resolution. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 331
7. Pulse or Phase Inversion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332
8. Current Uses of Contrast Imaging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333
9. Properties of Contrast. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
9.1 Composition of Bubbles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
9.2 Microbubble Interaction with Ultrasound and Resonance. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334
10. The Mechanical Index (MI) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
10.1 Understanding the MI. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
10.2 Non-uniformity of the MI . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335
10.3 Effect of MI on Microbubbles. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336
10.4 Bubble Disruption. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337
11. Transmit Focus. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
11.1 Bubble Concentration and Signal Amplitude . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 338
12. Contrast Specific Detection Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
12.1 Contrast Harmonic Imaging . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
12.2 High MI Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339
13. Challenges at High MI: Triggered Acquisition . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
14. Low MI Techniques. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
14.1 Fundamentals of Low MI Imaging. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 341
14.2 Pulse or Phase Inversion. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
14.3 Amplitude or Power Modulation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 342
14.4 Importance of Low Frequencies. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
15. Challenges at Low MIs: Signal-to-Noise. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343
15.1 Coded Pulses (Coded excitation). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
16. The Future . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
16.1 3D Contrast . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 344
16.2 Direction. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
16.3 Molecular Imaging Field. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 345
16.4 Therapeutic Applications . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 346
CHAPTER 11 - Quality Assurance
1. Laboratory Accreditation. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
1.1 Accreditation Providers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
1.2 Commitment to Quality . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
1.3 The Individual Certification. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 349
1.4 Personnel Qualifications. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 350
1.5 Document Storage and Record Keeping . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351
