SU1261629A1 - Ультразвуковой томограф - Google Patents

Abstract

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФ, содержащий сканирующий многочастотный датчик, генератор синхросигналов , приемник и блок телевизионной развертки, отличающийс  тем, что, с целью получени  представлени  двумерного распределени  значений коэффициента затухани  ультразвука путем многочастотного обследовани , он снабжен аналоговым и цифровым коммутаторами, трем  запоминающими устройствами (ЗУ), микропроцейсором , интерфейсом последова-тельного обмена, дисплеем, аналогоцифровым (А1Ш) и цифроаналоговьш (ЦАП) преобразовател ми, при этом входы аналогового коммутатора соединены с вь1ходами приемника и генератора синхросигналов, а выход - с информационным входом АЦП, управл ющий вход которого соединен -с выходом генератора синхросигналов, информационные выходы АЦП соединены с входами илфрового коммутатора, управл ющий вход которого соединен с выходом генератора синхросигналов, а информационные выходы - с информационными входами первого и второго ЗУ, адресные и управл ющие входы которых соединены с выходами генерас S тора синхросигналов, а информационные выходы - с входами микропроцессора , управл ющий выход которого соединен с генератором синхросигналов , а информационные выходы - с интерфейсом последовательного обмена и с информационными входами третьего ЗУ, информационные выходы кото o рого соединены с входами ЦАП, выход О) которого соединен с блоком телевизионной развертки, при этом информа& .ционные входы интерфейса последовательного обмела соединены с выхода- . iNd ( ми диспле , а управл ющие выходы с блоком телевизионной развертки и генератором синхросигналов, выход которого соединен с управл ющим входом интерфейса последовательного обмена.

Description

1 Изобретение относитс  к медицинской технике и предназначено дл  проведени  ультразвуковых диагностических обследований. Целью изобретени   вл ете получение представлени  двумерного распределени  значений коэффициента затухани  ультразвука путем многочастотного обследовани . На фиг. 1 приведена структурна  схема ультразвукового томографа; на фиг. 2 - блок-схема ультразвукового томографа; на фиг. 3 - блок-схема генератора синхросигналов (ГСС) на фиг. 4 - блок-схема телевизионной развертки (БТР) на фиг. 5 - временна  диаграмма .работы блока ГСС. Ультразвуковой томограф содержит сканирующий датчик 1 с пьезоэлементами , блок 2 генераторов возбуждени  приемник 3, блок 4 временной регулировки усилени  (ВРУ), генератор 5 синхросигналов (ГСС), аналоговый ком мутатор 6, цифровой коммутатор 7, аналого-цифровой преобразователь 8 (АЦП), первое 9, второе 10 и третье 11 запоминающие устройства (ЗУ), микропроцессор 12, интерфейс 13 пос ледовательного обмена, дисплей 14, цифро-аналоговый преобразователь 15 (ЦАП), телевизионный монитор 16, блок 17 телевизионной развертки (БТ ГСС 5 содержит первый генератор 18 тактовой частоты, первьй 19 и второй 20 элементы И, элемент НЕ 21 первый 22 и второй 23 триггеры, вто рой ге.нератор 24 тактовой частоты, делитель 25, третий 26 и четвертый 27 элементы И, первый &, второй 29 третий 30 и четвертый 31 счетчики, первый 32.и второй 33 адресные формирователи , первый 34 и второй 35 элементы задержки. БТР 17 содержит формирователь 36 телевизионного синхросигнала (ФТС), п тьш элемент И 37, блок 38 передат чиков (БП), третий элемент 39 задер ки, эмиттерный повторитель 40. Ультразвуковой томограф работает следующим образом. При включении питани  микропроце сор 12 формирует сигнал Сброс, ко торьй передаетс  в блок ГСС 5, где вьтолн ет установку в нулевое состо ние первого и второго триггеров 22 и 23 и первого, второго, третьег и четвертого счетчиков 28-31. Лл  запуска устройства на дисплее 14 29 1 формируетс  код Начало работы, который через интерфейс 13 передаетс  в микропроцессор 12. Последний при получении данного кода вырабатывает сигнал Начало записи, который через интерфейс 13 поступает на ГСС 5 и удерживаетс  в единичном состо нии в течение всего процесса записи информации (фиг. 5о). Первьй генератор ,18 тактовой частоты ГСС 5 формирует последовательность тактовых импульсов с частотой 1-3 кГц дл  синхронизации работы пьезоэлементов датчика 1, котора  пропускаетс  первым элементом И 19 при выставлении сигнала Начало записи . Данна  последовательность Сфиг. 56) стробирует работу первих каналов блока 2 генераторов возбуждени , блока 4 временной регулировки усилени , аналогового коммутатора 6 и устанавливает в единичное.состо ние первьй триггер 22 (фиг. 5р). Цо положительному пер.паду импульсов в последовательности первый канал блока 2 генераторов возбуждени  возбуждает первый элемент датчика 1, работающий на ультразвуковой частоте f,. При этом ультразвукова  волн.а распростран етс  в исследуемую среду и отраженные от неоднородностей сигналы поступают на пьезоэлемент, где преобразуютс  в электрические. Прин тые электрические сигналы, соответствующие частоте излучени  f ,, усиливаютс  в первом канале приемника 3 в соответствии с законом усилени , задаваемым первым каналом блока 4 ВРУ, и с выхода приемника 3 подаютс  на первый вход аналогового коммутатора 6, который коммутируетс  на вход АЦП 8, при единичном логическом уровне сигналов тактовой последовательности (фиг. 55), посту-пающей на аналоговый коммутатор 6 с выхода первого элемента И 19 ГСС 5 (фиг. 3). Второй генератор 24 тактовой частоты ГСС 5 формирует вторую тактовую последовательность 1-5 МГц (фиг. 5г), на основе которой формируютс  управл ющие сигналы дл  записи информации в первое 9 или второе 1 ЗУ и управл ющие сигналы дл  чтени  информации из третьего ЗУ 11 и вывода ее на телевизионный монитор 16. Второй элемент И 20 блока ГСС 5 при поступ лении на его вход сигнала Начало

3

записи от интерфейса 13 пропускает вторую тактовую последонательность на вход делител  25, с выхода которого формируютс  синхросигналы дл  АЦП 8 (фиг. 5д). На выходе АЦП 8 фор мируетс  последовательность цифровых кодов, соответствующа  амплитудным значени м прин тых эхо-сигналов, котора  поступает на вход цифрового коммутатора 7. Нулевой логический уровень тактового сигнала первого генератора 18 тактовой частоты, поступающего на управл ющий вход цифрового коммутатора 7 с выхода элемента НЕ 21 ГСС 5 (фиг. 5В), коммутирует входной сигнал на инфо змационные входы первого ЗУ 9.

При этом синхросигналы, поступающие с выхода делителг. 25, пропускаютс  третьим элементом К 26 ГСС 5, так как на его второй вход в данный момент подан единичный логический сигнал с выхода первого триггера 22 (фиг, 5). С выхода третьего элемента И 26 синхросигналы подаютс  на |1ход первого адресного формировател  32, на выходах которого формируютс  адресные сигналы дл  первого ЗУ 9 (фиг. 5и), на управл ющий вход первого ЗУ 9 дл  синхронизации адресов (фиг. 5|) и на вход первого элемента 34 задержки, после прохождени  которого формируютс  синхросигналы, поступающие на управл ющий вход (фиг.5и дл  записи данных в первое ЗУ 9. По окончании записи элементов, соответствующих одной строке двумерного изображени , формируемого на частоте fV, с выхода первого счетчика 28 формируетс  сигнал, сбрасывающий первый триггер 22 в нулевое состо ние.

Последовательность тактовых импулсов с выхода первого элемента И 19, синхронизирующа  работу блоков устройства на частоте f., инвертируетс  элементом НЕ 21 ГСС 5 и служит дл  синхронизации работы блоков устройства по положительному логическому уровню сигналов при работе на частоте излучени  fg (фиг. 56). При этом в датчике 1 возбуждаетс  втора  пьезопластина , в блоке 2 генераторов возбуждени , в приемнике 3, в блоке 4 ВРУ, в аналоговом коммутаторе 6 аналогично первым каналам работают вторые каналы, выходы цифрового коммутатора 7 подключаютс  к информационным входам второго ЗУ 10 И в

294

ГСС 5, второй триггер 23, четвертый элемент И 27, третий 30 и четвертый 31 счетчики, второй элемент 35 задержки выполн ют функции, аналогичные функци м первого триггера 22, третьего элемента И 26, первого 28 и нторого 29 счетчиков, первого эпемс нта 34 задержки.

. В результате, после сформировани  аналогичной последовательности управл юших и информационных сигналов дл 

второго ЗУ 10 (фиг. 5к,л,к ) в )-:ем будет записана одна строка информации соответствующа  частоте излучзни  f . В данной строке будет содержатьс  информаци  об абсолютных значени х.амплитуд прин тьк эхо-слгналов при сканировании нccлeдye oгo объекта в аксиальном направлении.

При заполнении первого 9 и второго ЗУ 10 га-строками информаци С(3 счетчика 31 ГСС 5 формируетс  сигнал на вход интерфейса 13 об oKoii4a НИИ продесса записи исходной необработанной информации. М 1кропроцессор 12 .через интерфейс 3 считывает код Окончание записи (шаг-3 o6iiiero алгоритма), что свидетельствует о сформировании в первом 9 и втором 10 ЗУ двумерных массивов инфop aщ и по абсолютным значени м амплитуд прин тых эхо-сигналов, соответствующих одному и тому же сечению исследуемого объекта, но полученных на разных ультразвуковых частотах f , и f .

В соответствии с общим алгоритмом работы микропроцессор 12 начинает последовательно, по строкам, считывать информацию поочередно с первого 9 и второго 10 ЗУ и осуществл ть дл  каждой пары строк расчет . НИИ коэ1;)фициента затухани  ультразвука Чд на основе расчетного алгоритма .

Расчетный алгоритм состоит из следующей последовательности шагов.

Вычисление отношени  значений ,амплитуд сигналов, отраженных от передней и стенок исследуемого сло  при возбуждении датчика на частоте f :

. 1

Выполнение аналогичной oiiepatntH дл  сигналов, полученных при частоте fj: (,-Tf Вычисление рассто ни  между перед ней и задней границами спо :. где 1 - толщина сло , с - скорость ультразвука в иccлe yeмoй среде, t врем  между приходом первого и второго отраженных сигналов. Вычисление коэффициента затухани  на частоте f.: rj - ls(Nt,/Nt°) Ы, i.( . 1) Вычисление коэ|})фициента затухани  на частоте f : 10 -lg(Nf,/Nf,) 1 1(1 - ) Нахождение приведенного значени  коэф(1шциента затухани : , °(fi + cf., )fa о 1 - Кодировка элементов массива, при надлежап1их анализируемому слою, зна . чени ми Ыд. По значени м , полученным с использованием относительных значений амплитуд прин тых эхо-сигналов строитс  одномерный массив информации , который пересылаетс  по соотве ствующему номеру строки в третье ЗУ 11. Считывание пары строк, расчет значений oi и пересылка вновь сфор мированной строки повтор етс  в ите рационном режиме тп раз (дл  га строк в результате в третьем ЗУ 11 формируетс  двумерное распределение коли чественных значений oi , соответствующее выбранному сечению исследуемого объекта. После окончани  этого процесса микропроцессор 12 через интерфейс 1 сигнал на БТР 17 о начале чтени  информации из третьего ЗУ 11 . и воспроизведени  ее на экране теле визионного MOHHTojpa 16. Сигнал от интерфейса 13 поступает на один из входов П того элемента И 37 БТР 17 фиг. 4) и стробирует прохождение ервой тактовой последовательност т ФТС 36 на первый управл ющий ход БП 38, на второй вход которого одаетс  втора  тактова  последоваельность непосредственно с второго правл ющего выхода блока ФТС 36. В результате на выходе БП 38 формирутс  сигналы дл  чтени  информации ЗУ 11, при этом управл ющие сигналы синхронизации адресов, подаваемые на третье ЗУ 11, соответствуют второй тактовой последовательности, формируемой ФТС 36, а управл ющие сигналы синхронизации данных подаютс  с определенной задержкой по отнощению к этой тактовой последовательности с выхода третьего элемента 39 задержки. Цифровые коды, считываемые с третьего ЗУ 11, поступают на вход ЦАП 15, где преобразуютс  в аналоговьм видео-сигнал, подаваемый на один из входов эмиттерного повторител  40, на второй вход которого подаетс  треть  последовательность тактовых импульсов, формируема  ФТС 36. На эмиттерном повторителе 40 вьшолн етс  смещивание сигналов, в результате которого на его выходе формируетс  стандартный телевизионный сигнал, подаваемый на вход телевизионного монитора 16. Таким образом, ФТС 36 обеспечивает общую синхронизацию процессов чтени  информации с третьего ЗУ 11 и воспроизведени  ее на экране телевизионного монитора 16. В результате на экране монитора 16 Воспроизводитс  информаци  о двумерном распределении количественных значений коэффициента затухани  ультразвука в выбранном сечении исследуемого объекта, не завис ща  от начальных условий проведени  обследовани , котора  позвол ет оценить не только геометрию и топологию исследуемого объекта, но и получить объективное представление о поглощающих свойствах каждого участка сечени  на основе сопоставительного анализа с табличными данными по акустическим параметрам м гких тканей и органов тела человека.

фиг. г

/W

Г

У

J7

Claims (1)

1. УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФ, содержащий сканирующий многочастотный датчик, генератор синхросигналов, приемник и блок телевизионной развертки, отличающийся тем, что, с целью получения представления двумерного распределения значений коэффициента затухания ультразвука путем многочастотного обследования, он снабжен аналоговым и цифровым коммутаторами, тремя запоминающими устройствами (ЗУ), микропроцессором, интерфейсом последова-¹ тельного обмена, дисплеем, аналогоцифровым (АЦП) и цифроаналоговым (ЦАП) преобразователями, при этом входы аналогового коммутатора соединены с выходами приемника и генератора синхросигналов, а выход - с информационным входом АЦП, управляющий вход которого соединен с выходом генератора синхросигналов, информационные выходы АЦП соединены с входами цифрового коммутатора, управляющий вход которого соединен с выходом генератора синхросигналов, а информационные выходы - с информационными входами первого и второго ЗУ, адресные и управляющие входы которых соединены с выходами генератора синхросигналов, а информационные выходы - с входами микропроцессора, управляющий выход которого соединен с генератором синхросигналов, а информационные выходы - с интерфейсом последовательного обмена и с информационными входами третьего ЗУ, информационные выходы которого соединены с входами ЦАП, выход которого соединен с блоком телевизионной развертки, при этом информа.ционные входы интерфейса последовательного обмена соединены с выходами дисплея, а управляющие выходы с блоком телевизионной развертки и генератором синхросигналов, выход которого соединен с управляющим входом интерфейса последовательного обмена.

   о S ω с

   ND

   ND С© ί