SU1397026A1 - Method and apparatus for determining coefficient of reflection of borders of biological tissue - Google Patents
Method and apparatus for determining coefficient of reflection of borders of biological tissue Download PDFInfo
- Publication number
- SU1397026A1 SU1397026A1 SU864021026A SU4021026A SU1397026A1 SU 1397026 A1 SU1397026 A1 SU 1397026A1 SU 864021026 A SU864021026 A SU 864021026A SU 4021026 A SU4021026 A SU 4021026A SU 1397026 A1 SU1397026 A1 SU 1397026A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- signals
- adder
- frequencies
- integrator
- echo signals
- Prior art date
Links
Landscapes
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
Description
(21)4021026/28-14(21) 4021026 / 28-14
(22)10.02.86(22) 02/10/86
(46) 23.05.88. Вюл. № 19(46) 05.23.88. Vul. No. 19
(71)Всесоюзный научно-исследовательский , проектно-конструкторский и технологический институт токов высокой частоты им. В.П.Вологдина(71) All-Union Scientific Research, Design and Technological Institute of High Frequency Currents V.P.Vologdina
(72)Л.А.Шифрин, Б.Е.Михалев, К.А.Федченков и А.Н.Яблонский(72) L.A. Shifrin, B.E. Mikhalev, K.A. Fedchenkov and A.N. Yablonsky
(53)615.475(088.8)(53) 615.475 (088.8)
(56) Хэвлайс Дж.Ф., Тайнзер Дж.К. Ультразвукова визуализаци в медицине . - ТИИЭР, 1979, т. 67, № 4, с. 209-234.(56) Hevlajs J.F., Tynzer J.K. Ultrasound imaging in medicine. - TIIER, 1979, vol. 67, No. 4, p. 209-234.
Патент США № 4414850, кп. G 01 N 29/00, 1980.US patent number 4414850, CP. G 01 N 29/00, 1980.
(54)СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТОВ ОТРАЖЕНИЯ ГРАНИЦ БИОЛОГИЧЕСКОЙ ТКАНИ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57)- Изобретение предназначено дл ультразвуковых способов исследовани . Цель изобретени - повышение точности определени . Устройство содержит пьезопреобразователи 1/2, генераторы(54) METHOD FOR DETERMINING COEFFICIENTS OF REFLECTION OF THE LIMITS OF BIOLOGICAL TISSUE AND DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION (57) - The invention is intended for ultrasonic methods of investigation. The purpose of the invention is to improve the accuracy of determination. The device contains a piezoelectric transducer 1/2, generators
3j4 зондирующих сигналов, избирательные фильтры 5,-6, логарифмические усилители -7 8, детекторы 9 10, регистратор I1, схемы запоминани экстремума , сумматор, интегратор и антилога- рифмирующее устройство. Исследуема область облучаетс ультразвуком с помощью пьезопреобразовател 1 и генератора 3. Ультразвуковые сигналы,отраженные от грани раздела, принимаютс тем же преобразователем и после усилени и компенсации затухани в блоке отображаютс регистратором 11. Дополнительна частотна селекци эхо-сигналов обеспечиваетс избирательными фильтрами 5,6. Логарифмическое сжатие амплитуды эхо-сигналов происходит в логарифмических усилител х 7, 8. Способ обеспечивает непосредственное измерение отражательной способности исследуемых тканей без применени временной селекции эхо-сигналов и оценки времени их прихода. 2 с.п. ф-лы, 3 ил.3j4 probing signals, selective filters 5, -6, log-amplifiers -7 8, detectors 9 10, recorder I1, extremum memory circuits, adder, integrator, and anti-logging device. The area under study is exposed to ultrasound using a piezotransducer 1 and generator 3. Ultrasonic signals reflected from the interface are received by the same transducer after amplification and attenuation in the block are displayed by the recorder 11. Additional frequency selection of the echo signals is provided by selective filters 5,6. Logarithmic compression of the amplitude of the echo signals occurs in logarithmic amplifiers 7, 8. The method provides a direct measurement of the reflectivity of the studied tissues without the use of temporal selection of the echo signals and an estimate of the time of their arrival. 2 sec. f-ly, 3 ill.
(Л(L
САЭ СО -ЧSAE SO -CH
ОABOUT
юYu
о:about:
Фиа.1Phia.1
Изобретение касаетс ультразвуко- вых (УЗ) способов и устройств исследовани структуры м гких биологических тканей.The invention relates to ultrasound (US) methods and devices for examining the structure of soft biological tissues.
Цель изобретени - повышение точности определени способа и повышение быстродействи устройства.The purpose of the invention is to improve the accuracy of the determination of the method and increase the speed of the device.
На фиг. 1 представлена блок-схема устройства дл реализации способа; на фиг. 2 - схематическа иллюстраци работы одномерной УЗ локационной системы; на фиг. 3 - слоиста модель исследуемой среды.FIG. 1 shows a block diagram of an apparatus for implementing the method; in fig. 2 is a schematic illustration of the operation of a one-dimensional ultrasound location system; in fig. 3 - layered model of the studied medium.
Устройство содержит пьезопреобра- зователи 1 и 2, генераторы 3 и 4 зон дирзпоцих сигналов и избирательные фильтры 5 и 6, работающие на первой и второй частотах соответственно, а также логарифмические усилители 7 и 8,.детекторы 9 и 10, регистраторThe device contains piezoelectric transducers 1 and 2, generators 3 and 4 zones of dirzpotsih signals and selective filters 5 and 6, operating at the first and second frequencies, respectively, as well as logarithmic amplifiers 7 and 8, detectors 9 and 10, recorder
.(2). (2)
П, схемы 12 и 13 запоминани экстремума , сумматор 14 с суммирующим вхо- Исход из изложенного, относительдом и двум вычитающими входами, ин- ное значение амплитуды эхо-сигналаP, circuits 12 and 13 of extremum memorization, adder 14 with a summing input, Based on the above, with a house and two subtractive inputs, the different value of the echo amplitude
тегратор 15, антилогарифмирующее уст- 25от первой границы раздела может бытьTegrator 15, anti-logging device, can be 25
ройство 16,представлено в виде16, represented as
(3)(3)
Исследуема область тел-а (фиг. 2) представл ет собой чередующиес слои ткани с различными акустическими нм педансами Z:,, Z , Z ,. Исследуема область облучаетс УЗ с помощью пьезо- преобразовател 1 и генератора 3 УЗ сигналы, отраженные от границ 18 и 19The investigated area of the body-a (Fig. 2) consists of alternating layers of tissue with different acoustic nanometers: Z, Z, Z,. The investigated area is irradiated with ultrasound using a piezoelectric transducer 1 and a generator 3; ultrasonic signals reflected from boundaries 18 and 19
. г (-2f с, л).. g (-2f with l).
- . I-. I
Аналогично дл второй границы раз- 30 дела справедливо соотношениеSimilarly, for the second boundary, the ratio
. ,(« ,/i,,j)J.. (4) Предложив аналогичные рассуждени . , (“, / I ,, j) J .. (4) By proposing similar reasoning
раздела, принимаютс тем же преобразо- дл 1-й границы модели (фиг. 3) можноsection, taken by the same transform for the 1st border of the model (Fig. 3)
вателем и после усилени и компенса- - найтиAfter reinforcement and compensation, find
ции затухани в блоке 17 отображаютс регистратором П.The attenuations in block 17 are displayed by the recorder P.
,,Л l ,, l
r.kf n (-2f 0(,4 J. (5) Зондирование на двух Частотах по- -Каждый из слоев слоистой модели звол ет получить две оценки относи- среды (фиг, 3)-характеризуетс тол- 40 тельной интенсивности эхо-сигналов щиной Z1-,. коэффициентом затухани , а граница раздела между соседними сло ми - коэффициентом отражени k|. При этом предполагаетс , что направление распространени УЗ волны перпен- 45 дикул рно границам раздела соседних слоев. Процесс образовани эхо-сигна- ла от первой границы раздела представл ет собой следующую цепь событий: затухание в первом слое, отражение eg от первой границы, вторичное затухание в первом слое. При формировании отраженного сигнала от второй, границы происход т следующие влени : затухание УЗ в первом слое, прохождение че-,5 рез первую границу и вторичное затухание во втором и первом сло х.r.kf n (-2f 0 (, 4 J. (5) Sounding at two Frequencies, each of the layers of the layered model allows one to obtain two relative estimates of the medium (Fig. 3)), which is characterized by a thicker echo intensity signals, the Z1-,. attenuation coefficient, and the interface between adjacent layers, the reflection coefficient k |. It is assumed that the direction of propagation of the ultrasonic wave is perpendicular to the interfaces of the adjacent layers. the boundary is the following chain of events: attenuation in the first layer, ie, from the first boundary, secondary attenuation in the first layer.When a reflected signal is formed from the second boundary, the following phenomena occur: ultrasonic attenuation in the first layer, passing through the 5th edge of the first boundary, and secondary attenuation in the second and first layers.
Отношение амплитуд прин того U и посланного U сигналов при нормальr .k. П W;exp(-2f, dj,(6)The ratio of the amplitudes of the received U and the sent U signals at normal -k. P W; exp (-2f, dj, (6)
ri.k. П (,(7) 1ri.k. P (, (7) 1
где г- ,г - отношение амплитуд при н того и зондирующего сигналов на частотах . f/ и f соответственно Прологарифмировавотношение (6) к (7), получаютwhere g-, g - the ratio of the amplitudes of the n and probing signals at frequencies. f / and f, respectively. Prologue the ratio (6) to (7), get
tuitui
lnr. d,u(f,-f,}.lnr. d, u (f, -f,}.
Подставив (8) в (6), после несложных преобразований получаютSubstituting (8) into (6), after simple transformations, we obtain
(8)(eight)
ном падении УЗ на границу раздела двух сред можно представить в видеThe nominal incidence of the ultrasound at the interface between two media can be represented as
г - k-exp(-2f( x),, - hid - k-exp (-2f (x) ,, - hi
(1)(one)
где f - частота УЗ;where f is the frequency of ultrasound;
X - рассто ние до границы;X is the distance to the border;
с/ - амплитудный коэффициент за- тухайи , дБ-см МГц- ;c / is the amplitude coefficient of dying out, dB-cm MHz-;
k - коэффициент отражени , св занный с акустическим импедансом первой Z, и второй Z сред формулойk is the reflection coefficient associated with the acoustic impedance of the first Z, and the second Z medium by the formula
1 ,one ,
Коэффициент прохождени плоской волны через границу W св зан с коэффици- ентом отражени формулойThe transmission coefficient of a plane wave through the boundary W is related to the reflection coefficient by the formula
.(2). (2)
Исход из изложенного, относитель (3)The outcome of the above, relative (3)
. г (-2f с, л).. g (-2f with l).
- . I-. I
Аналогично дл второй границы раз- 30 дела справедливо соотношениеSimilarly, for the second boundary, the ratio
. ,(« ,/i,,j)J.. (4) Предложив аналогичные рассуждени . , (“, / I ,, j) J .. (4) By proposing similar reasoning
r.kf n (-2f 0(,4 J. (5) Зондирование на двух Частотах по- л ет получить две оценки относи- ьной интенсивности эхо-сигналов r.kf n (-2f 0 (, 4 J. (5) Sounding at two frequencies) it is possible to obtain two estimates of the relative intensity of the echo signals
r.k. П W;exp(-2f, dj,(6)r.k. P W; exp (-2f, dj, (6)
r.kf n (-2f 0(,4 J. (5) Зондирование на двух Частотах по- л ет получить две оценки относи- ьной интенсивности эхо-сигналов r.kf n (-2f 0 (, 4 J. (5) Sounding at two frequencies) it is possible to obtain two estimates of the relative intensity of the echo signals
ri.k. П (,(7) 1ri.k. P (, (7) 1
r.kf n (-2f 0(,4 J. (5) Зондирование на двух Частотах по- звол ет получить две оценки относи- тельной интенсивности эхо-сигналов r.kf n (-2f 0 (, 4 J. (5) Sounding at two Frequencies allows one to obtain two estimates of the relative intensity of the echoes
где г- ,г - отношение амплитуд прин того и зондирующего сигналов на частотах . f/ и f соответственно, Прологарифмировавотношение (6) к (7), получаютwhere r-, r is the ratio of the amplitudes of the received and probing signals at frequencies. f / and f, respectively, Prologue the ratio (6) to (7), get
r.kf n (-2f 0(,4 J. (5) Зондирование на двух Частотах по- звол ет получить две оценки относи- тельной интенсивности эхо-сигналов r.kf n (-2f 0 (, 4 J. (5) Sounding at two Frequencies allows one to obtain two estimates of the relative intensity of the echoes
tuitui
lnr. d,u(f,-f,}.lnr. d, u (f, -f,}.
Подставив (8) в (6), после несложных преобразований получаютSubstituting (8) into (6), after simple transformations, we obtain
(8)(eight)
) --I.-- Inr,) --I .-- Inr,
Inr.Из (9), учитьша (2), следует, что коэффициент отражени УЗ от 1-й границы можно представить в видеInr.From (9), learning (2), it follows that the reflection coefficient of ultrasound from the 1st border can be represented as
f, . faf,. fa
i i
exp(:s--s- Inr- - - --lnr lirii.- 1 n (l-kj exp (: s - s- Inr- - - - lnr lirii.- 1 n (l-kj
:i-l(io): i-l (io)
В усилительном тракте с логарифмической амплитудной характеристикой сигналы могут быть получены непосредственно.In the amplifier path with a logarithmic amplitude response, signals can be obtained directly.
Проиллюстрируем полученное соотношение следующим примером: рассто ние до первой границы () см и зондирование ведетс на двух частотах f,2 МГц и МГц. Коэффициент отражени УЗ волны от рассматриваемой границы k,0,05. Усредненна величина затухани УЗ в м гких ткан х cJ 1 дБ МГц см Ч Тогда затухание УЗ на низкой частоте 20 дБ, т.е. эхо- сигнал ослаблен в 10 раз. Аналогично на высокой частоте ослабление равно 40 дБ или 100 раз.We illustrate the obtained relation by the following example: the distance to the first boundary () cm and sounding is conducted at two frequencies f, 2 MHz and MHz. The reflection coefficient of the ultrasonic wave from the boundary under consideration is k, 0.05. The average attenuation value of ultrasound in soft tissue is cJ 1 dB MHz cm H Then the attenuation of ultrasound at a low frequency of 20 dB, i.e. echo is attenuated 10 times. Similarly, at high frequency, attenuation is 40 dB or 100 times.
Таким образом, относительна интенсивность эхо-сигнала на низкой частоте равна г 5 -10. Соответст- Thus, the relative intensity of the echo signal at a low frequency is equal to 5-10. Corresponding to
,- +, - +
1 у IT Т пт f { I-2-Ii 11 at IT T f f {I-2-Ii 1
венно, . Подставив полученные значени в .(9), получают lnk, -2,99 или иначе ,05. Таким образом , предлагаемьй способ обеспечивает непосредственное измерение отражательной способности исследуемы ; тканей без применени временной селекции эхо-сигналов и оценки времени их прихода. Коррекци результатов глубинных слоев достигаетс приvenno Substituting the obtained values in. (9), we obtain lnk, -2.99 or else, 05. Thus, the proposed method provides a direct measurement of the reflectivity of the studied; tissues without the use of a temporary selection of echo signals and an estimate of the time of their arrival. Correction of the results of deep layers is achieved with
3535
ПС1-1PS1-1
.211.211
пP
(11)(eleven)
4040
Соотношению (11) соответствует структурна схема контура управлени , состо ща из сумматора, интегратора, ан- тилогарифматора, охваченных цепью обратной св зи,как показано на (фиг. 1) Возможность практического использовани предлагаемого изобретени вычнсэтом интерационным характером фор- i текает из того, что при большом иулы (10), а именно знаменателем Equation (11) corresponds to the control loop of the adder, integrator, anti-calculator, covered by the feedback circuit, as shown in (Fig. 1). The practical use of the invention by calculating the interactional nature of i that with a large iula (10), namely the denominator
n(i-k,)4n (i-k,) 4
ле п в слагаемомle p in terms
Л k операци Lk operation
суммировани может быть заменена ин- Пример. В исследуемую область тегрированием. В результате устройсттела одновременно с помощью преобразователей 1 и 2 и генераторов 3 и 4 излучают два пакета 3 колебаний первой и второй частоты. Акустическа энерги , частично отража сь от границ раздела соседних слоев с различными импедансами, принимаетс преобразовател ми I и 2 в соответствии с их резонансными частотами. Дополнительна summation can be replaced by in- example. In the study area by tagging. As a result, the devices simultaneously use transducers 1 and 2 and generators 3 and 4 to emit two packets of 3 oscillations of the first and second frequencies. Acoustic energy, partially reflected from the interfaces of adjacent layers with different impedances, is received by transducers I and 2 in accordance with their resonant frequencies. Additional
5555
во 5ФИГ. 1) обеспечивает точную реализацию предлагаемого способа измерений .in 5 FIG. 1) provides an accurate implementation of the proposed method of measurement.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864021026A SU1397026A1 (en) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Method and apparatus for determining coefficient of reflection of borders of biological tissue |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU864021026A SU1397026A1 (en) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Method and apparatus for determining coefficient of reflection of borders of biological tissue |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1397026A1 true SU1397026A1 (en) | 1988-05-23 |
Family
ID=21221164
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU864021026A SU1397026A1 (en) | 1986-02-10 | 1986-02-10 | Method and apparatus for determining coefficient of reflection of borders of biological tissue |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1397026A1 (en) |
-
1986
- 1986-02-10 SU SU864021026A patent/SU1397026A1/en active
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5010885A (en) | Ultrasonic echograph with controllable phase coherence | |
EP0066343B2 (en) | Method and apparatus for measuring ultrasonic attenuation characteristics | |
EP0041403B1 (en) | Method and apparatus for ultrasonic wave measurement of characteristics of the internal structure of an object | |
Campbell et al. | Measurements of calf liver ultrasonic differential and total scattering cross sections | |
Camus et al. | Analysis of the axial transmission technique for the assessment of skeletal status | |
JPS59174152A (en) | Measuring system of ultrasonic medium characteristics | |
US4730495A (en) | Ultrasonic reflex transmission imaging method and apparatus | |
JPS58173539A (en) | Measuring of characteristics of living body tissue by ultrasonic wave | |
JPH0740018B2 (en) | Ultrasonic inspection device | |
JPS61185259A (en) | Apparatus for examination of matter by ultrasonic echography | |
JPH0713631B2 (en) | Ultrasonic echographic inspection method and apparatus for medium | |
US4446737A (en) | Method and device for measuring objects using ultrasound echography | |
US3952280A (en) | Radiation monitoring of an object space with a clutter suppression technique | |
Mo et al. | Crosstalk reduction with a micromachined diaphragm structure for integrated ultrasound transducer arrays | |
Cantrell Jr et al. | Acoustic impedance variations at burn–nonburn interfaces in porcine skin | |
CA2027647C (en) | Method and apparatus for characterizing reflected ultrasonic pulses | |
SU1397026A1 (en) | Method and apparatus for determining coefficient of reflection of borders of biological tissue | |
Bork et al. | Non-destructive evaluation of the adhesive fillet size in a T-peel joint using ultrasonic Lamb waves and a linear network for data discrimination | |
CA2076137A1 (en) | Apparatus for determining the mechanical properties of a solid | |
US4546772A (en) | Method and means for determining ultrasonic wave attenuation in tissue using phase locked loop | |
US4475395A (en) | Method for recognizing different frequency dependent scatter mechanisms in non-homogeneous tissues | |
JPH05228141A (en) | Bone diagnostic device by ultrasonic wave | |
SU386360A1 (en) | ||
JP3002065U (en) | Multiple reflected wave automatic extinction device | |
RU2040789C1 (en) | Method of measurement of physical parameters of substance |