CN1035659C - 超声定量诊断系统及其回声图像定量化方法 - Google Patents

Abstract

超声定量诊断系统及其回声图象定量化方法，系统由超声仪，图象处理器，计算机及图象监视器组成；回声图象定量化方法是依据超声图象上的灰阶定标尺的灰度级数字量作为校核的标准，通过图象处理器的反馈式自动增益控制电路，确保采集到的数字超声图象具有确定的灰度级范围和回声强度分贝值。本发明对建立超声诊断的定量指标、统一诊断标准、会诊及图象病历信息的传输交换有十分重要的意义，对提高超声诊断水平具有非常积极的作用。

Description

本发明涉及医疗仪器，特别是一种超声定量诊断系统及其回声图象定量化方法。

超声波在穿过人体不同组织结构时所产生的回声强度不一样，根据这一物理特性，目前超声医学工作者一般通过对超声图象的亮度、密度，采取强、弱、等回声或高低、混合回声等经验判断的方法区别组织及病变的程度。由于人眼对回声图象仅可鉴别8～16级灰度级，不能对细微的回声强度的变化进行准确的判断，并且由于这种靠肉眼凭经验的观察，存在着人为的差异，无法获得统一的量化诊断结果。就目前超声临床的研究来看，某些病变的回声强度引起的灰度级的变化与正常组织差别不大，容易被忽略。因此，现代超声临床诊断学的重要课题之一，就是要获得正、异常组织引起回声变化的量化参数。

本发明的目的在于提供一种适用于人体多脏器组织超声回声图象定量诊断、鉴别的动态范围高的超声波定量诊断系统，本发明的另一目的是提供一种适用于所述超声波定量诊断系统的回声图象定量化方法。

本发明的上述目的是通过这样的技术方案实现的，即本发明所指的超声定量诊断系统包括超声波仪，计算机和图象监视器，其特征在于系统还包括一图象处理器，该图象处理器的前置放大电路的输入端与超声仪的视频图象信号输出端连接，前置放大器的输出端接A/D转换器的输入端，通过其数据输出总线一路与图象缓冲器连接，另一路与视频数模转换器连接；图象缓冲器通过数据门栓电路和地址多路器分别与计算机的数据总线和地址总线连接；由计算机输出的自动增益控制置信号接至调节端口电路，该端口电路输出与D/A转换器连接，D/A输出的模拟量经运算放大器后送至A/D转换器的参考电压输入端。

本发明所指的回声图象定量化方法是这样的，即以超声仪回声图象的灰阶度定标尺的灰度级数字作为校核的标准，首先由计算机测量锁存于缓冲器中的图象灰阶度定标尺最上端对应的最强回声点Maxpos的灰阶度值grayMax，若小于最大灰阶度值，则增大放大量，其增量Adj为最大灰阶度值减grayMax；若等于最大灰阶度值，则检查灰阶定标尺下一点的灰度级，直到检测到小于最大灰阶度等于最大灰阶度减1这点，将该点与Maxpos的距离Dcf乘以系数Kad得负的增量-Adj以便获得与最大灰阶度相邻那点的灰阶度值，然后将该自动调节增益量Adj加上A/D转换器的静态工作点值后送至调节端口电路，该静态工作点值选定在A/D转换器的自动增益控制范围的3/4处；D/A转换器将该增益量转换为模拟量Vadj，经分压后作为A/D转换器的参考电压，由该参考电压的改变线地控制A/D转换器的模拟量—数值量的转换系数，完成反馈式自增益控制过程。

本发明的上述系统可以通过附图给出的一个非限定性的实施例进一说明：

本发明有如下附图：

附图1为本发明的系统的结构框图；

附图2为图象处理器的一个电路原理图；

附图3为本发明图象量化方法的流程框图。

参见附图1，附图2，本发明的该实施方案中包括B超机，图象处理器，计算机和图象监视器，其中图象处理器通过插接口J2与计算机连接，它包括视频前置放大器OP1，视频输入A/D转换器U11，视频输出D/A转换器U22，图象缓冲器U15、U16，数据门栓电路U17，地址多路器U23～U26，视频控制器U7，调节端口电路等。

参见图2，B超仪的视频图象输出直接连接到图象处理器的图象信号输入端。前置放大器采用高频运算放大器OP1作视预放，可调电阻RV1控制OP1的增益，RV2为亮度调节。经OP1放大后的模拟信号经隔离电阻R36送往A/D模数据转换器U11的输入端，在晶振电路Osc的点时钟的控制下转换为数字图象，经由D0～D5内部数据总线存入由随机存储器U15、U16构成的图象缓冲器中，该图象数据经由D/A变换器U22转换为图象信号，配合垂直、水平同步信号后，送入图象监视器。缓冲器U15/U16通过数据门栓电路U17和地址信号多路器U23-U26分别将数据信号、地址信号送往计算机的数据总线和地址总线。

为了达到自动增益的反馈式控制，由计算机测得的B超图象上位置固定的灰度定标尺上的灰度值，经计算机量化处理后得到自动增益量，送到调节端口电路，调节端口电路包括非门U6，与非门U4构成的端口移码器，二选器多路器U9及锁存器U14，端口地址由U4，U9译码，在选通脉冲的上升沿将调节量锁定在锁存器U14，并由D/A转换器U22转换为模拟量后再由lout输出，经运算放大器OP2放大后作为自动增益控制电压送入A/D转换器的参考电压输入端，由参考电压的改变线性地控制A/D转换器的转换系数。静态工作点由电阻RV3调节自动增益控制灵敏度，由于A/D转换器的自动增益控制范围为128～255，因而在调节电路输出为192时，应将自动增益控制电压调为+5V。

参见图3，为了保证在B超机增益的可调范围内所采集到的数字图象具有确定的灰度级，采用了反馈式自动增益控制方法，其原理是依据B超机上的灰阶定标尺上的灰度级数字量作为校核的标准，以保正无论B超机增益调节如何变化，其采集到的数字化定量B超图象上的灰阶定标尺最上端对应最强点的灰度级应为63。这样才能确保采集到的数字B超图象具有确定的灰度级范围和回声强度分贝值。

在定量化方法流程框图中，首先由计算机测量存于缓冲器中的数字图象上最大回声点的灰阶度值grayMax，如小于63，说明图象灰阶度级范围偏小，应增大放大量，其增量Adj为63-grayMax，如等于63，应检查灰阶定标尺下一点的灰度级，直到检查到小于63等于62的一点，该点与最强回声点Maxpos距离Def乘以系数Kad为负的增量-Adj。计算机通过接口J2将自动调节增量Adj+192送调节端口电路，经D/A转换器U10得模拟量Vadj，Vadj经分压后作为A/D转换器U11的参考电路。

由上述实例可以看出，将模拟量的B超图象线性地转换为64个灰阶度级的数字图象，将最强回声定为灰阶级63，最弱回声(无回声)定为0，分辨率为256×256象素，已高出目前最高挡B超机实际分辨率的一倍。

定量化的超声数字图象由于对建立超声诊断的定量指标，统一诊断标准，会诊及图象病历信息的传输交换有十分重要的意义，因此，本发明对超声诊断水平的提高具非常积极的作用。

Claims (2)

1.一种超声定量诊断系统，包括超声波仪，计算机和图象监视器，其特征在于系统还包括一图象处理器，该图象处理器的前置放大电路(OP1)的输入端与超声仪的视频图象信号输出端连接，前置放大器的输出端接A/D转换器(U11)的输入端，通过其数据输出总线一路与图象缓冲器(U15、U16)连接，另一路与视频数模转换器(U22)连接；图象缓冲器通过数据门栓电路(U17)和地址多路器(U23-U26)分别与计算机的数据总线和地址总线连接；由计算机输出的增益控制置信号接至调节端口电路，该端口电路输出与D/A转换器(U10)连接，D/A输出的模拟量经运算放大器(OP2)后送至A/D转换器(U11)的参考电压输入端。

2.一种适用于超声定量诊断系统的回声图象定量化方法，其特征是以超声仪回声图象的灰阶度定标尺的灰度级数字作为校核的标准，首先由计算机测量锁存于缓冲器中的图象灰阶度定标尺最上端对应的最强回声点(Maxpos)的灰阶度值(grayMax)，若小于最大灰阶度值，则增大放大量，其增量(Adj)为最大灰阶度值减最强回声点(Maxpos)的灰阶度值(grayMax)，若等于最大灰阶度值，则检查灰阶度减1这点，将该点与最强回声点(Maxpos)的距离(Def)乘以系数(Kad)得负的增量(-Adj)，以便获得与最大灰阶度相邻那点的灰阶度值，然后将该自动调节增益量(Adj)加上A/D转换器的静态工作点值后送至调节端口电路，该静态工作值选定在A/D转换器的自动增益控制范围的3/4处；D/A转换器将该增益量转换为模拟量(VAdj)经分压后作为A/D转换器的参考电压，由该参考电压的改变线性地控制A/D转换器的模拟量—数值量的转换系数，完成反馈式自增益控制过程。

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