RU203986U1

RU203986U1 - Ultrasound Brain Imaging Device

Info

Publication number: RU203986U1
Application number: RU2020133120U
Authority: RU
Inventors: Николай Сергеевич Кульберг; Денис Владимирович Леонов
Priority date: 2020-10-08
Filing date: 2020-10-08
Publication date: 2021-04-29

Abstract

Полезная модель относится к области медицинского приборостроения, в частности к устройствам ультразвуковой эхолокации внутренних органов, и может быть использована в неврологии, нейрохирургии, невропатологии, медицине катастроф, военно-полевой хирургии и неотложной медицине для ультразвукового исследования и оценки состояния головного мозга и его сосудов. Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является устройство получения изображений головного мозга и кровотока в его сосудах при транскраниальных ультразвуковых исследованиях (патент РФ 181380). Недостатками данного технического решения являются избыточность элементов и сложность применения, так как для его полноценной работы требуется использование двух определенным образом размещенных в окнах прозрачности черепа пациента ультразвуковых датчиков. Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание удобного в использовании устройства, обеспечивающего возможность проведения транскраниальных исследований мозга и сосудов пациента врачом ультразвуковой диагностики. В отличие от прототипа предлагаемая полезная модель содержит совокупность элементов, которые условно можно объединить в блок определения и коррекции погрешности фокусировки. Данное отличие делает возможным проведение диагностического обследования, используя не два датчика, как заявлено в прототипе, а всего один, за счет этого достигается удобство применения предлагаемого устройства при проведении транскраниальных исследований мозга и сосудов пациента врачом ультразвуковой диагностики.The useful model relates to the field of medical instrumentation, in particular to devices for ultrasonic echolocation of internal organs, and can be used in neurology, neurosurgery, neuropathology, disaster medicine, military field surgery and emergency medicine for ultrasound examination and assessment of the state of the brain and its vessels. The closest analogue of the claimed device is a device for obtaining images of the brain and blood flow in its vessels during transcranial ultrasound studies (RF patent 181380). The disadvantages of this technical solution are the redundancy of the elements and the complexity of the application, since its full operation requires the use of two ultrasonic sensors located in the transparency windows of the patient's skull in a certain way. The problem to be solved by the claimed utility model is to create an easy-to-use device that makes it possible to conduct transcranial studies of the patient's brain and blood vessels by a doctor of ultrasound diagnostics. In contrast to the prototype, the proposed utility model contains a set of elements that can be conventionally combined into a block for determining and correcting the focusing error. This difference makes it possible to conduct a diagnostic examination using not two sensors, as stated in the prototype, but only one, due to this, the convenience of using the proposed device is achieved when conducting transcranial studies of the brain and blood vessels of a patient by an ultrasound doctor.

Description

Область техникиTechnology area

Полезная модель относится к области медицинского приборостроения, в частности к устройствам ультразвуковой эхолокации внутренних органов, и может быть использована в неврологии, нейрохирургии, невропатологии, медицине катастроф, военно-полевой хирургии и неотложной медицине для ультразвукового исследования и оценки состояния головного мозга и его сосудов.The useful model relates to the field of medical instrumentation, in particular to devices for ultrasonic echolocation of internal organs, and can be used in neurology, neurosurgery, neuropathology, disaster medicine, military field surgery and emergency medicine for ultrasound examination and assessment of the state of the brain and its vessels.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известно устройство, работающее по принципу, описанному в [1]. Это устройство содержит магнитно-резонансный томограф и ультразвуковой прибор. Градиенты магнитно-резонансной томографии, чувствительные к движению, используются для регистрации смещения тканей, вызванного акустической радиационной силой импульса, излученного фазированной решеткой ультразвукового прибора. Измеряется величина смещения тканей, зарегистрированного магнитно-резонансным томографом. Затем в сигналы, излучаемые фазированной решеткой ультразвукового прибора, вводятся дополнительные задержки и измерение повторяется. Процесс повторяется многократно. Те дополнительные задержки, при которых амплитуда смещения тканей оказалась наибольшей, и являются предпочтительными.A device operating according to the principle described in [1] is known from the prior art. This device contains a magnetic resonance imaging scanner and an ultrasound device. Motion-sensitive magnetic resonance imaging gradients are used to register tissue displacement caused by the acoustic radiation force of a pulse emitted by a phased array of an ultrasonic instrument. The magnitude of tissue displacement recorded by a magnetic resonance imager is measured. Then additional delays are introduced into the signals emitted by the phased array of the ultrasonic device and the measurement is repeated. The process is repeated many times. Those additional delays at which the amplitude of tissue displacement was the greatest, and are preferred.

К недостаткам этого устройства относятся необходимость использовать магнитно-резонансный томограф и многократное облучение пациента. Использование магнитно-резонансного томографа является недостатком, поскольку, во-первых, усложняет конструкцию, в-третьих, магнитно-резонансные томографы стоят дорого, доступны далеко не каждой клинике. Многократное облучение пациента магнитно-резонансным томографом и ультразвуковым прибором делает процесс коррекции аберраций очень долгим.The disadvantages of this device include the need to use a magnetic resonance imaging scanner and repeated irradiation of the patient. The use of a magnetic resonance imaging scanner is a disadvantage, since, firstly, it complicates the design, and thirdly, magnetic resonance imaging machines are expensive, not available to every clinic. Repeated irradiation of the patient with a magnetic resonance imager and an ultrasound device makes the aberration correction process very long.

Наиболее близким аналогом заявляемого устройства является устройство получения изображений головного мозга и кровотока в его сосудах при транскраниальных ультразвуковых исследованиях [2]. Устройство [2] содержит фазированный ультразвуковой датчик, одноэлементный ультразвуковой датчик, переключатель между режимами приема и передачи, усилитель мощности, блоком цифровой обработки, блок расчета задержек, формирователь зондирующего сигнала, входной усилитель, аналого-цифровой преобразователь, преобразователь Гильберта, формирователь луча на прием, блок построения изображения, цифровой процессор, экран и устройство ввода данных. Недостатками данного технического решения являются избыточность элементов и сложность применения, так как для его полноценной работы требуется использование как минимум двух определенным образом размещенных в окнах прозрачности черепной кости головы пациента ультразвуковых датчиков, один из которых излучает сигнал для калибровки второго. В отличие от прототипа предлагаемая полезная модель может полноценно работать как минимум с одним ультразвуковым датчиком. За счет этого достигается удобство применения.The closest analogue of the claimed device is a device for obtaining images of the brain and blood flow in its vessels during transcranial ultrasound studies [2]. The device [2] contains a phased ultrasonic sensor, a single-element ultrasonic sensor, a switch between reception and transmission modes, a power amplifier, a digital processing unit, a delay calculation unit, a probe signal shaper, an input amplifier, an analog-to-digital converter, a Hilbert transducer, a beam shaper for reception , imaging unit, digital processor, screen and data input device. The disadvantages of this technical solution are the redundancy of elements and the complexity of use, since its full operation requires the use of at least two ultrasonic sensors located in the transparency windows of the cranial bone of the patient's head, one of which emits a signal to calibrate the second. Unlike the prototype, the proposed utility model can fully operate with at least one ultrasonic sensor. Due to this, ease of use is achieved.

Раскрытие полезной моделиDisclosure of a utility model

Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является создание удобного в использовании устройства, обеспечивающего возможность проведения транскраниальных исследований мозга и сосудов пациента врачом ультразвуковой диагностики.The problem to be solved by the claimed utility model is to create an easy-to-use device that makes it possible to conduct transcranial studies of the patient's brain and blood vessels by a doctor of ultrasound diagnostics.

Решение данной задачи достигается тем, что предлагаемое устройство, в отличие от прототипа [2], содержит блок извлечения вектора-строки из матрицы, блок накопления, блок нормировки, блок аппроксимации, блок расчета среднеквадратичного отклонения, блок принятия решения, блок преобразования Фурье, блок расчета фазовых производных, блок нормировки, блок накопления, интегратор, блок обнуления, блок отсечения, интерполятор, блок сканирования, блок определения и коррекции погрешности фокусировки, причем блок сканирования соединен с блоком нормировки через блок извлечения вектора-строки из матрицы и блок накопления, блок нормировки соединен с блоком принятия решения через блок аппроксимации и блок расчета среднеквадратичного отклонения, блок сканирования соединен с интерполятором через блок преобразования Фурье, блок расчета фазовых производных, блок нормировки, блок накопления, интегратор, блок обнуления и блок отсечения, выходные данные с интерполятора поступают на вход блока сканирования и формирователя луча. Устройство снабжено встроенным аккумулятором для обеспечения автономного электропитания.The solution to this problem is achieved by the fact that the proposed device, in contrast to the prototype [2], contains a block for extracting a row vector from a matrix, an accumulation block, a normalization block, an approximation block, a block for calculating the standard deviation, a decision block, a Fourier transform block, a block for calculating phase derivatives, normalization unit, accumulation unit, integrator, zeroing unit, cut-off unit, interpolator, scanning unit, focusing error determination and correction unit, and the scanning unit is connected to the normalization unit through the unit for extracting the row vector from the matrix and the accumulation unit, the unit normalization unit is connected to the decision-making unit through the approximation unit and the unit for calculating the root-mean-square deviation, the scanning unit is connected to the interpolator through the Fourier transform unit, the phase derivatives calculation unit, the normalization unit, the accumulation unit, the integrator, the zeroing unit and the cutting unit, the output data from the interpolator goes to the input of the scanning unit and beamformer. The device is equipped with a built-in battery to provide autonomous power supply.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является повышение удобства использования устройства и ускорение процедуры обследования, за счет упрощения технической реализации по сравнению с решением [2].The technical result provided by the given set of features is to improve the usability of the device and accelerate the examination procedure, due to the simplification of the technical implementation in comparison with the solution [2].

Описание чертежейDescription of drawings

На фиг. 1 представлена схема предлагаемого технического решения. FIG. 1 shows a diagram of the proposed technical solution.

Осуществление полезной моделиImplementation of the utility model

Устройство состоит из фазированного ультразвукового датчика 1, переключателя между режимами приема и передачи 2, выходного усилителя мощности 3, формирователя зондирующего сигнала 4, входного усилителя мощности 5, аналого-цифрового преобразователя 6, блока цифровой обработки 7, экрана 8, устройства ввода данных 9, системы питания со встроенным аккумулятором или внешним адаптером 10, преобразователя Гильберта 11, блока расчета задержек 12, формирователя луча 13, блок построения изображения 14, блока извлечения вектора-строки из матрицы 15, блока накопления 16, блока нормировки 17, блока аппроксимации 18, блока расчета среднеквадратичного отклонения 19, блока принятия решения 20, блока преобразования Фурье 21, блока расчета фазовых производных 22, блока нормировки 23, блока накопления 24, интегратора 25, блока обнуления 26, блока отсечения 27, интерполятора 28, блока сканирования 29. Элементы 1-9 и 11-14 характерны для прототипа. Элементы 15-29 можно условно объединить в блок определения и коррекции погрешности фокусировки 30.The device consists of a phased ultrasonic sensor 1, a switch between receiving and transmitting modes 2, an output power amplifier 3, a probe signal shaper 4, an input power amplifier 5, an analog-to-digital converter 6, a digital processing unit 7, a screen 8, a data input device 9, power systems with a built-in battery or an external adapter 10, a Hilbert transducer 11, a delay calculation unit 12, a beam former 13, an imaging unit 14, a row vector extraction unit from a matrix 15, an accumulation unit 16, a normalization unit 17, an approximation unit 18, a unit calculating the standard deviation 19, decision block 20, Fourier transform block 21, block for calculating phase derivatives 22, normalization block 23, accumulation block 24, integrator 25, zeroing block 26, cutoff block 27, interpolator 28, scan block 29. Elements 1- 9 and 11-14 are typical for the prototype. Elements 15-29 can be conditionally combined into a block for determining and correcting focusing error 30.

Все элементы связаны между собой следующим образом. Фазированный ультразвуковой датчик 1 через переключатель между режимами приема и передачи 2 и выходной усилитель мощности 3 соединен с формирователем зондирующего сигнала 4 и через входной усилитель мощности 5 и аналого-цифровой преобразователь 6 соединен с цифровым процессором 7. В состав блока цифровой обработки 7 входят преобразователь Гильберта 11, блок расчета задержек 12, формирователь луча 13, блок построения изображения 14, блок определения и коррекции погрешности фокусировки 30. Блок определения и коррекции погрешности фокусировки 30 содержит блок извлечения вектора-строки из матрицы 15, блок накопления 16, блок нормировки 17, блок аппроксимации 18, блок расчета среднеквадратичного отклонения 19, блок принятия решения 20, блок преобразования Фурье 1, блок расчета фазовых производных 2, блок нормировки 3, блок накопления 4, интегратор 5, блок обнуления 6, блок отсечения 7, интерполятор 8, блок сканирования 29.All elements are related to each other in the following way. The phased ultrasonic sensor 1 through a switch between the receive and transmit modes 2 and the output power amplifier 3 is connected to the probe signal shaper 4 and through the input power amplifier 5 and the analog-to-digital converter 6 is connected to the digital processor 7. The digital processing unit 7 includes a Hilbert transducer 11, a block for calculating delays 12, a beam former 13, an imaging unit 14, a unit for determining and correcting a focusing error 30. A unit for determining and correcting a focusing error 30 contains a unit for extracting a row vector from a matrix 15, an accumulation unit 16, a normalization unit 17, a unit approximation 18, block for calculating the standard deviation 19, decision block 20, Fourier transform block 1, block for calculating phase derivatives 2, normalization block 3, accumulation block 4, integrator 5, zeroing block 6, cutoff block 7, interpolator 8, scanning block 29 ...

Комплексный сигнал с выхода преобразователя Гильберта 11 и задержки из блока 12 поступают на вход формирователя луча 13, который через блок извлечения вектора-строки из матрицы 15, блок накопления 16, блок нормировки 17, блок аппроксимации 18 и блок расчета среднеквадратичного отклонения 19 соединен с блоком принятия решения 20. Сигналы с блока принятия решения 20 управляют работой блока построения изображения 14. Сигнал с формирователя луча 13 поступает в блок построения изображения 14. Сигнал с блока сканирования 29 проходит через блок преобразования Фурье 21, блок расчета фазовых производных 22, блок нормировки 23, блок накопления 24, интегратор 25, блок обнуления 26, блок отсечения 27 и поступает в интерполятор 28. Данные, рассчитанные в интерполяторе 28, поступают в формирователь луча 13 и блок сканирования 29. Для обеспечения автономным электропитанием устройство снабжено встроенным аккумулятором или внешним адаптером 10.The complex signal from the output of the Hilbert transducer 11 and the delay from block 12 are fed to the input of the beam former 13, which is connected to the block through the block for extracting the row vector from the matrix 15, the accumulation block 16, the normalization block 17, the approximation block 18 and the block for calculating the standard deviation 19 decision 20. Signals from the decision block 20 control the operation of the imaging unit 14. The signal from the beam former 13 enters the imaging unit 14. The signal from the scanning unit 29 passes through the Fourier transform unit 21, the phase derivatives calculator 22, the normalization unit 23 , accumulation unit 24, integrator 25, zeroing unit 26, cutoff unit 27 and enters the interpolator 28. The data calculated in the interpolator 28 is fed to the beamformer 13 and the scanning unit 29. To provide autonomous power supply, the device is equipped with a built-in battery or an external adapter 10 ...

Работает устройство следующим образом. Одним из элементов фазированного ультразвукового датчика 1 в режиме синтеза апертуры испускается акустический импульс. Излучаемый сигнал представляет собой единичный импульс, формируемый в формирователе зондирующего сигнала 4 и усиливаемый выходным усилителем мощности 3. При этом импульс характеризуется несущей частотой

порядка 500-5000 кГц. Ультразвуковой датчик на основе обратного пьезоэффектов преобразует электрический сигнал в ультразвуковой импульс, который проходит через кость черепа в области одного из акустических окон и распространяется в тканях мозга, частично отражаясь и возвращаясь к фазированному ультразвуковому датчику 1.The device works as follows. One of the elements of the phased ultrasonic sensor 1 in the aperture synthesis mode emits an acoustic pulse. The emitted signal is a single pulse generated in the probe signal shaper 4 and amplified by the output power amplifier 3. In this case, the pulse is characterized by a carrier frequency

about 500-5000 kHz. An ultrasonic sensor based on reverse piezoelectric effects converts an electrical signal into an ultrasonic pulse, which passes through the skull bone in the area of one of the acoustic windows and propagates in the brain tissues, partially reflected and returning to the phased ultrasound sensor 1.

Эхосигнал за счет прямого пьезоэффекта преобразуется в электрические колебания раздельно всеми элементами датчика.The echo signal is converted into electrical vibrations separately by all elements of the sensor due to the direct piezoelectric effect.

Принятый одним элементом ультразвукового датчика эхо-сигнал проходит через переключатель между режимами приема и передачи 2, предотвращающий попадание сигнала большой интенсивности из тракта передачи непосредственно в тракт приема, и поступает на входной усилитель мощности 5, который выполняет усиление сигнала на несущей частоте

. После усиления, выполняемого с помощью входного усилителя мощности 4, аналого-цифровой преобразователь 6 производит преобразование сигнала из аналоговой в цифровую форму с частотой дискретизации

, как минимум вдвое превышающей ширину спектра оцифровываемого сигнала. Оцифрованные сигналы записываются в память блока цифровой обработки 7.The echo signal received by one element of the ultrasonic sensor passes through a switch between the receive and transmit modes 2, which prevents a high-intensity signal from entering the transmit path directly into the receive path, and enters the input power amplifier 5, which amplifies the signal at the carrier frequency

... After amplification performed by the input power amplifier 4, the analog-to-digital converter 6 converts the signal from analog to digital form with a sampling frequency

, at least twice the width of the spectrum of the digitized signal. The digitized signals are recorded in the memory of the digital processing unit 7.

Излучение и прием повторяются для каждого из элементов фазированной решетки согласно принципу синтезирования апертуры. После этого записанные сигналы обрабатываются в блоке цифровой обработки 7. Изображение, построенное из этих сигналов по принципу синтезированной апертуры путем сложения сигналов с определенными задержками, отображается на экране 8 в виде сонограммы.Emission and reception are repeated for each of the phased array elements according to the aperture synthesis principle. After that, the recorded signals are processed in the digital processing unit 7. An image constructed from these signals according to the principle of a synthesized aperture by adding signals with certain delays is displayed on the screen 8 in the form of a sonogram.

Блок цифровой обработки 7 обеспечивает решение следующих основных задач: цифровую обработку сигналов и анализ результатов измерений; формирование результатов обработки измерений на экране, формирование информационных сообщений по результатам обработки и интерпретации измерений; реализация интерактивного графического интерфейса пользователя, взаимодействие с которым осуществляется через устройство ввода данных 9.Digital processing unit 7 provides a solution to the following main tasks: digital signal processing and analysis of measurement results; formation of results of measurement processing on the screen, formation of information messages based on the results of processing and interpretation of measurements; implementation of an interactive graphical user interface, interaction with which is carried out through the data input device 9.

Сигнал, поступивший в блок цифровой обработки 7, преобразователь Гильберта 11 переводит в аналитическую форму, из которой в блоке построения изображения 14 строится изображение после формирования лучей в 13. Для формирования лучей используются задержки, рассчитанные в блоке расчета задержек 12, и прибавки к задержкам, необходимые для коррекции фазовых набегов, возникающих из-за разности между скоростью звука в кости и тканях мозга, передаваемые блоку расчета задержек 12 интерполятором 28.The signal received in the digital processing unit 7 is converted by the Hilbert transformer 11 into an analytical form, from which an image is constructed in the imaging unit 14 after the beams are formed at 13. The delays calculated in the delay calculation unit 12 and the delays are used to form the beams. necessary for the correction of phase incursions arising from the difference between the speed of sound in bone and brain tissues, transmitted to the block for calculating delays 12 by interpolator 28.

В формирователе луча 13 рассчитывается матрица, записываемая в виде прямоугольной таблицы комплексных чисел, которая представляет собой совокупность строк и столбцов, на пересечении которых находятся элементы матрицы. Количество строк определяется числом отсчетов по глубине, количество столбцов определяется числом лучей.In the beamformer 13, a matrix is calculated, written in the form of a rectangular table of complex numbers, which is a collection of rows and columns, at the intersection of which are matrix elements. The number of rows is determined by the number of depth readings, the number of columns is determined by the number of rays.

В заявляемом устройстве используется блок сканирования 29, который принимает на вход комплексные сигналы с выхода преобразователя Гильберта 11 и задержки из блока расчета задержек 12. На выходе блока сканирования 29 появляется матрица, подобная матрице с выхода формирователя луча 13, но отличная тем, что элементы ее принимают наибольшее значение в выбранной области, для которой осуществлялась коррекция. Если это не так, то коррекция не была достигнута.The claimed device uses a scanning unit 29, which receives at the input complex signals from the output of the Hilbert transducer 11 and delays from the delay calculation unit 12. At the output of the scanning unit 29, a matrix appears similar to the matrix from the output of the beamformer 13, but different in that its elements take the highest value in the selected area for which the correction was carried out. If this is not the case, then the correction has not been achieved.

Для выполнения проверки коррекции матрица с блока сканирования 29 поступает в блок извлечения вектора-строки из матрицы 15, откуда построчно переходит в блок накопления 16, затем данные делятся на число извлеченных строк в блоке нормировки 17 и аппроксимируются функцией Гаусса в блоке аппроксимации 18. Блок расчета среднеквадратичного отклонения 19 считает средний квадрат отклонения аппроксимирующей функции из блока 18 от содержимого блока накопления 16. Рассчитанное среднеквадратичное отклонение поступает в блок принятия решения 20, который сравнивает только что поступившее среднеквадратическое отклонение и наименьшее среднеквадратическое отклонение, найденное на предыдущих итерациях и хранящееся в его памяти. При обнаружении наименьшего среднеквадратического отклонение подается сигнал, по которому интерполятор 28 сохраняет только что рассчитанные фазовые набеги в свою память. Эти набеги пересчитывается во временные задержки согласно несущей частоте

и прибавляется в формирователе луча 13 и блоке сканирования 29 к задержкам, рассчитанным в блоке расчета задержек 12, для выполнения корректной фокусировки, после чего происходит расчет интенсивностей и сканконвертирование в блок построения изображения 14, предшествующие выводу сонограммы на экран 8.To check the correction, the matrix from the scanning unit 29 enters the unit for extracting the row vector from the matrix 15, from where it goes line by line to the accumulating unit 16, then the data is divided by the number of extracted rows in the normalizing unit 17 and is approximated by the Gaussian function in the approximating unit 18. Calculation unit The standard deviation 19 calculates the mean square of the deviation of the approximating function from block 18 from the contents of the accumulation block 16. The calculated standard deviation enters the decision block 20, which compares the just received standard deviation and the smallest standard deviation found at previous iterations and stored in its memory. When the smallest standard deviation is detected, a signal is generated by which the interpolator 28 stores the newly calculated phase raids into its memory. These raids are converted into time delays according to the carrier frequency.

and is added in the beamformer 13 and the scanning unit 29 to the delays calculated in the delay calculation unit 12 to perform correct focusing, after which the intensities are calculated and scanned into the imaging unit 14, preceding the display of the sonogram on the screen 8.

Во время коррекции специалист выбирает луч, для которого надо исправить фазовые аберрации, при этом работает блок сканирования 29. Если матрицу с выхода блока сканирования пересчитать в сонограмму, то на ней будут хорошо видны следы фазовых искажений, если они присутствуют. Наличие фазовых искажений видно по расширению области наибольшей интенсивности.During the correction, the specialist selects the beam for which it is necessary to correct phase aberrations, while the scanning unit 29 is working. If the matrix from the output of the scanning unit is recalculated into a sonogram, then traces of phase distortions will be clearly visible on it, if they are present. The presence of phase distortions is evident from the expansion of the region of greatest intensity.

Для расчета корректирующих набегов фаз матрица комплексных чисел с выхода блока сканирования 29 поступает на вход блока 21, в котором она подвергается преобразованию Фурье. Затем на основе сопряженного перемножения элементов в блоке 22 рассчитывается матрица фазовых производных, которую в блоке нормировки 23 делят на число отсчетов по глубине и складывают построчно в блоке накопления 24. После этого в интеграторе 25 рассчитывают вектор фаз путем прибавления к каждому последующему элементу вектора фазовых производных суммы предыдущих элементов, в результате чего получают вектор, число элементов которого равно числу лучей. Этот вектор поступает на вход блока обнуления 26, в котором элементы вектора, содержащие шумовую фазу, приравниваются к нулю и отсекаются в блоке отсечения 27. Далее на выходе интерполятора 28 получают вектор оценки фазовых искажений путем интерполяции входного вектора фаз, причем интерполяция выполняется так, что получают вектор, число элементов которого равно числу принимающих элементов ультразвукового преобразователя. Полученный вектор оценки фазовых искажений пересчитывают во временные задержки и прибавляют к задержкам, рассчитанным в блоке расчета задержек 12.To calculate the correcting phase incursions, the matrix of complex numbers from the output of the scanning unit 29 is fed to the input of the unit 21, in which it is subjected to the Fourier transform. Then, based on the conjugate multiplication of the elements in block 22, the matrix of phase derivatives is calculated, which in the normalization block 23 is divided by the number of depth readings and added line by line in the accumulation block 24. After that, the phase vector is calculated in the integrator 25 by adding to each subsequent element of the vector of phase derivatives the sum of the previous elements, as a result of which a vector is obtained, the number of elements of which is equal to the number of rays. This vector is fed to the input of the zeroing block 26, in which the elements of the vector containing the noise phase are equated to zero and cut off in the cutoff block 27. Further, at the output of the interpolator 28, a phase distortion estimate vector is obtained by interpolating the input phase vector, and the interpolation is performed so that a vector is obtained, the number of elements of which is equal to the number of receiving elements of the ultrasonic transducer. The resulting phase distortion estimation vector is recalculated into time delays and added to the delays calculated in the delay calculation unit 12.

Если специалист увидит, что построенный фрагмент ультразвукового изображения после цикла коррекции все еще содержит следы фазовых искажений, он продолжает процедуру коррекции. После выполнения коррекции одного из фрагментов области сканирования, можно перейти к коррекции следующего фрагмента, так можно исправить все изображение.If the specialist sees that the constructed fragment of the ultrasound image after the correction cycle still contains traces of phase distortions, he continues the correction procedure. After performing the correction of one of the fragments of the scanning area, you can proceed to the correction of the next fragment, so you can correct the entire image.

Возможности автономной работы позволяют проводить исследования в различных ситуациях. Электропитание может производиться как от встроенного аккумулятора 10, так и от внешнего адаптера, используемого также для зарядки аккумулятора 10.The autonomous work capabilities allow you to conduct research in various situations. Power can be supplied both from the built-in battery 10 and from an external adapter, which is also used to charge the battery 10.

Применение предлагаемого устройства позволит проводить транскраниальные исследования мозга и сосудов пациента врачом ультразвуковой диагностики. В частности это повысит эффективность диагностики аневризм и прочих нежелательных особенностей сосудистого русла, т.е. поможет заранее принять меры по предотвращению развития заболевания.The use of the proposed device will make it possible to conduct transcranial examinations of the patient's brain and blood vessels by an ultrasound diagnostician. In particular, this will increase the efficiency of diagnostics of aneurysms and other undesirable features of the vascular bed, i.e. will help to take measures in advance to prevent the development of the disease.

Источники информацииInformation sources

1. McDannoid N, Maier SE. Magnetic resonance acoustic radiation force imaging. Med Phys 2008, №35. C: 3748-3758.1. McDannoid N, Maier SE. Magnetic resonance acoustic radiation force imaging. Med Phys 2008, no. 35. C: 3748-3758.

2. Осипов Л.В. Устройство получения изображений головного мозга и кровотока в его сосудах при транскраниальных ультразвуковых исследованиях // Патент на полезную модель RU 181380.2. Osipov L.V. Device for obtaining images of the brain and blood flow in its vessels during transcranial ultrasound studies // Useful model patent RU 181380.

Claims

An ultrasound device for obtaining images of the brain, containing a phased ultrasound sensor connected in series through a switch between the receive and transmit modes and an output power amplifier with a probe signal shaper and through an input power amplifier and an analog-to-digital converter with a digital processing unit connected to the screen and the device data input, and the digital processing unit contains a Hilbert transformer, a delay calculation unit, a beam shaper for reception, as well as an imaging unit, which differs in that it contains a unit for extracting a row vector from a matrix, an accumulation unit, a normalization unit, an approximation unit, a unit mean square deviation calculation block, decision block, Fourier transform block, phase derivatives calculation block, normalization block, accumulation block, integrator, zeroing block, cutoff block, interpolator, scanning block, focusing error determination and correction block, and The scanning unit is connected to the normalization unit through the row vector extraction unit from the matrix and the accumulation unit, the normalization unit is connected to the decision making unit through the approximation unit and the standard deviation calculation unit, the scanning unit is connected to the interpolator through the Fourier transform unit, the phase derivatives calculation unit, a normalization unit, an accumulation unit, an integrator, a zeroing unit and a cut-off unit; the output data from the interpolator is fed to the input of the scanning unit and the beam former, while the device is equipped with a built-in battery.