SE448596B - Krets for behandling av signaler som tas emot av en mosaik av ultraljudgivare i b-mod ekografi - Google Patents

Description

448 596 z såsom ett elektrostriktivt material som är lämpligt för användning i mosaiken.

Behandlingen av de signaler som erhålles medelst en ultraljudekografiappa- rat utföres vanligen av en dator som möjliggör endera syntetisk fokusering vid ett senare steg av signalerna, som progressivt lagras i ett minne av datorn eller en rekonstruktion av bilden av den del som undersökes medelst en av de tillgängliga rekonstruktionsalgoritmerna. Utförandet av denna metod kräver emellertid en relativt lång tid, varför den inte är särskilt lämpad för ekogra- fiska undersökningar där resultatet måste vara tillgängligt omedelbart, t.ex. undersökning av en livmoder, ett hjärta som slår o.s.v. Fördelen med en B-mod ekografisk undersökning, som i princip är snabbare än en C-mod undersökning till följd av det faktum att en fullständig rad av undersökningsplanet avsökes under varfie emittering, får emellertid ej gå förlorad till följd av användning- en av en alltför långsam metod för behandling av de resultat som erhållits vid undersökningen.

Uppfinningen har till ändamål att åstadkomma en krets för behandling av de signaler som kommer från en mosaik av elektrostriktiva ultraljudgivare vid en B-mod ekografisk undersökning, vilken krets möjliggör att en bild med variabelt fokus snabbt erhålles.

För detta ändamål kännetecknas uppfinningen därav, att utgångsledningarna är symmetriskt och parvis sammankopplade, varvid de sålunda erhållna p led- ningarna via p separata banor som var och en innehåller en förstärkare och en variabel fördröjningsledning är anslutna till p ingångar på en första summator, vars utgång via ett nät av (q-1) fördröjningsledningar är ansluten till de ak- tuella ingângarna av q parallella variabla fördröjningsledningar, vilkas ut- gångar är anslutna till de aktuella q ingångarna på en andra summator, varvid fördröjningstiderna hos de variabla fördröjningsledningarna som är anslutna till ingângarna på den första summatorn är så styrda att dessa fördröjningsled- ningar bildar ekvivalenten till en första cylindrisk ultraljudlins, vars axel sträcker sig parallellt med de andra elektroderna, medan fördröjningstiderna för de variabla fördröjningsledningarna som är anslutna till ingångarna på den andra summatorn är så styrda att dessa fördröjningsledningar bildar den elek- triska ekvivalenten till en andra cylindrisk ultraljudlins, vars axel sträcker sig parallellt med de första elektroderna.

Fördröjningstiderna för de variabla fördröjningsledningarna som är an- slutna till ingângarna på den första och den andra summatorn är således så styrda att dessa fördröjningsledningar bildar den elektriska ekvivalenten till en första cylindrisk ultraljudlins och en andra cylindrisk ultraljudlins, vil- kas axlar sträcker sig parallellt med de andra respektive första elektroderna, och vilkas brännvidd ökar. Den signal som avges av den andra summatorn svarar 5/ 3 448 596 härvid mot en B-mod fokuserad ekografisignal. uppfinningen beskrivs i detalj med hänvisning till bifogade schematiska ritning, som visar en signalbehandlingskrets enligt uppfinningen.

Den på ritningen vi sade kretsen 1 är avsedd att användas i en ultraljud- ekografiapparat med tvådimensionell fokusering och är anordnad på utgången av . en mosaik 2 av elektrostriktiva ultraljudgivare vilkas konstruktion kommer att beskrivas. Det aktiva materialet, t.ex. i föreliggande fall bestående av en rektangulär platta 3 av triglycinsulfat (TGS) uppbär en grupp av n parallella första elektroder EL1...ELi...ELn på en av sina huvudytor, d.v.s. ytan 4a. Varje elektrod kan oberoende anslutas till en polarisationskrets 5 medelst en strömställare CL1 till CLn (för enkelhets skull visad som mekanisk bry- tare på ritningen) vilken är styrd i enlighet med en lämplig styrsekvens. Varje gång sluts bara en av dessa strömställare sluten (CLi därefter CLí+1 osv.) i en förutbeständ geometrisk ordningsföljd. Den andra huvudytan 4b av TGS-plat- tan 3 uppbär en grupp av 2p parallella andra elektroder ECFHECZP som I sträcker sig vinkelrätt mot elektroderna EL1 till EL" och var och en av vilka är ansluten till en utgångsledning CS1...CS2p.

Som följd av denna konfiguration avger vid en given tidpunkt utgångsled- ningen till en godtycklig andra elektrod Eßj uteslutande den signal som tas emot av den givare som är belägen vid skärningen mellan denna elektrod och den första elektroden ELi som är polariserad vid denna tidpunkt. g I enlighet med uppfinningen är utgângsledningarna C51 till C52 till de andra elektroderna symmetriskt och parvis sammankopplade, d.v.s. utgångsled- ningen C51 är ansluten till utgångsledningen CS2p, utgångsledningen C32 är ansluten till utgångsledningen CS2p_1...och utgângsledningen C55 är an- sluten till utgångsledningen CS2p_j+1. De sålunda erhållna p ledningarna CR1 till CRP är via p separata parallella banor som var och en innehåller en förstärkare Ak och en variabel fördröjningsledning ARVk (k varierar från 1 till pl anslutna till de p ingångarna på en summator 10. Summatorns 10 utgång är via ett nät av q-1 permanent inställda fördröjningsledningar lLRF1...LRFq_1 ansluten till ingångarna på q parallella variabla fördröj- ningsledningar BRV1 till BRV . Fördröjningstiden hos varje fördröjnings- ledning LRF1 till LRFq_1 är i detta fall lika med det reciproka värdet av de avgivna ultraljudpulsernas upprepningsfrekvens, vilket betyder att ultra- ljudstrâlknippen behandlas vilka härrör från den undersökta zonen och vilka sträcker sig vinkelrätt mot mosaiken 2. Alternativt är det emellertid möjligt att nämnda fördröjningstid har ett mindre eller ett större värde för att be- handla strâlknippen med en sned riktning (istället för 90°), vars infalls- vinkel är bestämd av detta valda värde. De q fördröjningsledningarnas 448 596 4 BRV1 till BRV utgångar är anslutna till de q ingângarna pâ en andra summa- tor 20, vars utgång leder den användbara signalen i ekografiapparaten med tvâ- dimensionell fokusering, d.v.s. den signal som användes för att framställa B-mod ekografibilden. Den linjära avsökningen av bilden blir möjlig tack vare gruppen av strömställare CLi. De rader som undersökes är parallella om ultra- ljudupprepningsperioden är konstant; om så ej är fallet bildar de undersökta raderna en given vinkel i förhållande till varandra och formen på den zon som undersökes blir trapetsoid.

De fördröjningstider som realiseras av fördröjningsledningarna ARV1 till ARVp styres så att den första delen av kretsen för behandling av ultraljud- signalerna, d.v.s. den del som ligger mellan utgångsledningarna CS1 till C52 och den första summatorns 10 utgång, bildar den elektriska ekvivalenten samt utför funktionen av en cylindrisk ultraljudlins, vars axel sträcker sig parallellt med de andra elektroderna. Denna lins åstadkommer fokuseringen i en riktning av de mottagna ultraljudsignalerna med en regelbundet ökande brännvidd för att ta emot ekon från olika djup. Denna brännvidd är lika med ct/2, om c är ljudets utbredningshastighet i vävnaderna, medan t anger den tid som förflyter efter emitteringen. På liknande sätt styres de fördröjningar som realiseras av fördröjningsledningarna BRV1 till BRVq så att den andra delen av kretsen för behandling av ul traljudsignalerna, d.v.s. den del som är belägen mellan den första summatorns 10 utgång och den andra summatorns 20 utgång, bildar den elektriska ekvivalenten och utför funktionen av en andra cylindrisk ultraljud- lins, vars axel sträcker sig parallellt med de första elektroderna och som åstadkommer fokuseringen i den andra riktningen av de mottagna ultraljudsigna- lerna med en regelbundet ökande brännvidd (också lika med ct/2).

I B-mod ekografi leder frånvaron av fokusering under emitteringen till uppträdandet av sekundärlober, vilka är mera uttalade än i C-mod ekografi- system. I en första utföringsfonn i enlighet med uppfinningen kan därför det emitterade ultraljudstrâlknippet riktas mera exakt genom samtidig emittering från ett antal givare; i en andra utföringsfonn i enlighet med uppfinningen kan detta uppnås genom att undertrycka dessa lober genom att ansluta en vari- abel dämpanordning i serie mellan utgången av varje variabel fördröjningsled- ning och motsvarande ingångar på summatorerna. Alternativt är det möjligt att erhålla ett smalare emitterat strålknippe genom att reservera TGS~plattan för mottagningsfunktionen och t.ex. använda en platta av bly-zirkonium-titanat (PZT) vilken anordnas exakt över TGS-plattan för emitteringen. Denna PZT-platta är mindre än TGS-plattan och alstrar ett strälknippe vars dispersion är mindre.

I en annan tänkbar utföringsform i enlighet med uppfinningen har kretsen en helt digital konstruktion från utgången av den första summatorn 10. För det- ta ändamål är det tillräckligt att anordna en analog-digitalomvandlare på ut-

Claims (2)

.g os 448 596 gången av denna summator. Den högre tillförlitligheten vid den digitala behand- lingen av signaler utnyttjas härvid. Dessutom är konstruktionen av en digital fördröjningsledning enklare än konstruktionen av analoga fördröjningsledningar. Det observeras också att den ovan beskrivna kretsen kan användas oberoende av det använda elektrostriktiva materialet. Emedan Curie-temperaturen för TGS uppgår till ungefär 49°C och å ena sidan nödvändiggör användning av en anord- ning för att upprätthålla materialet ungefär på denna temperatur och å andra sidan kräver en anordning för att termiskt skydda patienten, som undersökes, (t.ex. en gummivägg) kan det vara fördelaktigt att antingen modifiera samman- sättningen av triglycin-sulfaten för att reducera dess Curie-temperatur till exempelvis 37°C, eller att använda andra material, vilkas Curie-temperatur är ungefär lika med omgivnings- eller kroppstemperaturen. Patentkrav

1. Krets för behandling av ekosignaler som alstras som svar på en serie av- givna ultraljudpulser medelst en mosaik av elektrostriktiva ultraljudgivare, vilken å ena sidan bildas av n första elektroder, som är anordnade i parallella rader på en av huvudytorna av en platta av ett elektrostriktivt material och som kan polariseras oberoende av varandra, och av 2p andra elektroder å andra sidan, vilka är anordnade i en konfiguration av parallella rader som går vin- kelrätt mot nämnda första n rader och av vilka var och en är förbunden med en utgângsledning, k ä n n e t e c k n a d av att utgângsledningarna (CSj) är symmetriskt och parvis sammankopplade, varvid de sålunda erhållna p ledningarna (CRk) via p separata banor som var och en innehåller en förstärkare (Ak) och en variabel fördröjningsledning (ARVk) är anslutna till de p ingângarna på en första summator (10), vars utgång via ett nät av (q-1) fördröjningsled- ningar (LRF1...LRFq_1) är ansluten till de aktuella ingângarna av g paral- lella variabla fördröjningsledningar (BRV1...BRV ), vilkas utgångar är an- slutna till de aktuella q ingångarna på en andra summator (20), varvid fördröj- ningstiderna för de variabla fördröjningsledningarna (ARVk) som är anslutna till den första summatorns (10) ingångar är så styrda att dessa fördröjnings- ledningar bildar ekvivalenten till en första cylindrisk ultraljudlins vars axel sträcker sig parallellt med de andra elektroderna (EC¿), medan fördröjnings- tiderna för de variabla fördröjningsledningarna (ëRV1...BRV ) som är an- slutna till den andra summatorns (20) ingångar är så styrda att dessa fördröj- ningsledningar bildar den elektriska ekvivalenten till en andra cylindrisk ultraljudlins, vars axel går parallellt med de första elektroderna (ELi). 448 596 6

2. Krets enïigt patentkravet 1, k ä n n e t e c k n a d av att den fördröj- ning som aïstras av de fördr-öjningsïedningar (LRF1...LRFq_1) som är an- sïutna tiH den första summatorns (10) utgång är Hka med det reciprøka värdet av de emitterade uïtraïjudpuïsernas upprepningsfrekvens. f;