Ультразвуковое устройство для исследования внутренних структур человеческого тела
Изобретение относится к устройствам визуализации и исследования внутренних структур при диагностике различных заболеваний. Цель изобретения - увеличение динамического диапазона отображаемых эхосигналов путем компенсации затухания ультразвука в слоях биоткани. Устройство содержит зонд 1, подключенные к нему генератор 2 возбуждения и последовательно соединенные предусилитель 3, блок 4 стробирования, блок 5 памяти, переключатель 6, блок 7 буферной памяти, спектроанализатор 8, логарифмический усилитель 9, второй переключатель 10, ячейка 11 памяти, блок 12 вычитания, сумматор 13 и мониторы 14 и 19, блок 17 селекции, приемник 18, а так же две параллельные ветви включающие аналого-цифровой преобразователь 20 и 24, блоки 21 и 25 буферной памяти и цифроаналоговые преобразователи 22 и 26, подключенные к усилителю 23 с регулируемым усилением. Устройство обеспечивает расширение диапазона эхосигналов на 10-15 дБ при визуализации двухмерных изображений на глубинах более 100 мм, повышая качество диагностики заболеваний. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
15ц А 61 В 8/00
ВСЕСО
Рй Е1;тЕ
Б)1И
ОПИСАНИЕ ИЗОБР НИЯ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
1 (21) 4385079/28-14 (22) 26.02.88 (46) 30.11.89. Бюл. P 44 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт медицинского приборостроения (72) A.È.Òðóõàíoâ и Ф.Г.Покровский (53) 615.475 (088.8) 1 (56) Патент CIJA Р 45 11984, кл. G 06 F 15/42, опублик. 1985. (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТР01 СТВО ДЛЯ
ИССЛЕДОВАНИЯ ВНУТРЕННИХ СТРУКТУР ЧЕЛОВЕЧЕСКОГО TEJIA (57) Изобретение относится к устройствам визуализации и исследования внутренних структур при диагностике различных заболеваний. Цель изобретения — увеличение динамического диапазона отображаемых эхосигналов путем компенсации затухания ультразвука в
„„SU„„1524 4 А 1
2 слоях биоткани. Устройство содержит зонд 1, подключенные к нему генератор 2 возбуждения и последовательно соединенные предупредитель 3, блок
4 стробирования, блок 5 памяти, переключатель 6, блок 7 буферной памяти, спектроаналиэатор 8, логарифмический усилитель 9, второй переключатель 10, ячейка 11 памяти, блок 12 вычитания, сумматор 13 и мониторы 14 и 19, блок 17 селекции, приемник 18, а также две параллельные ветви, включающие аналого-цифровой преобразователь 20 и 24, блоки 21 и 25 буферной памяти и цифроаналоговые преобразователи 22 и 26, подключенные к усилителю 23 с регулируемым усилением.
Устройство обеспечивает расширение диапазона эхосигналов на 10-15 дБ при визуализации двухмерных иэображений на глубинах более 100 мм, повьппая качество диагностики заболеваHHH ° 1
1524(". 7l>
Ц >обре l; !it<> OTtloc?ITcsf к устройcòIЗПМ Вl(ЭУП<)-1:Iñli(!i!! 1 >IССЛЕДОВапня внутренн >:: с .i s (ур лрп ди,<гностике разлит(>(,г, .« э, >;1<0L> lf><111
5 (!ел> и.i(>60 ="t(!>11<1 — увеличение динамиче(огc> пыли .!<.! отображаемых эхосн(<(п !CH iiy > ам 1;Ом> снсаци?! затухания улъ -разлука в слоях биоткани.
II>1 ч(>р гежс п <)ец(. гавлена структур>!ая Схем:, c..-: >т; >!:
Уст . i>.T!- . < n!«!.».;.
>> cJI:lитол i <1<»!;H и I 1! 1 <) памяти, 2О блок I 2 »1 > 1! LEIHJ!, c,"..f. f(<тор 1 т 11
Mo>f?tTop (ь, б, loK 1/ с злекцпЛ, приемник i i > пт(рой 1(i>i< гор 19, после(-. » (д! > н е н и ые а н.-!.г; .) l 0 — ц((())ровой r!pon> pаэсэат:л-, 20, тт>етнй 25 блок 21 бу(!)Ср(:о>! ппмл л>, цифроаналоговый преобразователь 22, усилитель
23 с регулп(. С(>ь((! уст . (7!;Jfetf пс(!1-. ю,<7H>!1i!1 !(ri 1<1 !,У >(<- :. T 1:же в 7Г)р oи >! " -, !, " 1(иф> Оl<ой .)(.) -) (>aз ()(>
Вэт<. лъ . - ° >Г .л-;> "(!т> бл< к 2 ) )v():.">)ò>
>(О>(Ii >! ." .> t )т(! С« :()ро;-: -:.:::ый преобразо,Iò(s 6 .,:..г:o>: ." i (л <1,— „т, % о <) тн.> >,(г т> !
ЗО Г> !бата Ci> ?т> :"i<.".)f об;. -".(7<:., <;»((и f т->; <к к i < :. ., "!H (>Iiif >i нп вы ходах бло(:> . . / и >>i)li>: <.i!) Он! )э на (нгх равно
1>т Л10 ° Г"!<Е>З(iт> !> . 1>О >бу :-ЦГ Н?И i Л<ГЧП(.Т, 11,> ЛЫ;..О;1< -,О:;. I 7 С(ЛСЬ 1»,(И сигпа;ы от, --:.тву) з II блок(5 лпмл— ТИ ЭаПИСЛНП i < :f(»c)sf !<>1(<)Орь!ацня, ПЕ реключате:>т> г «!Ог<к.<л0чает пьгход блока 5 памяти:, о. ; >)JioKЛ 7 буферной IIBMs(TH, и ар<- !r i<)" атель 10 выхог! ло ГаР?<фКП(т>к(»т?1, I! B экранах мониторов 14 и 1" з<. 6p С?(НХр(ЗН)(!",,TГ т>П,".! т(ОЛОКО>>; 1 т! 25 бу(()ерíой и;:l ÿTJ сбнулены. 11а (зтором (ы.(оде блока 27 управле1lHSt Hhlp:(6а7 »(В ЛЮТ<7>т ff! l((<Г > (т>CI! 55 генерато ;,," аоэбу il("to .. c г(ериодом 17)Э t(Kc <- >1RCT(S > )>I 5 ti Ст>стчт>КГ? дев><ТЕЛ>«т (Г), (<1 «>) ) . <(ъ Г и . Па первом вьгхоле блока 27 yftpaa.!1(.ни» <>)ормируютсл импульсы временных интервалов с дискретностью, ранной длине элемента ультразвуковой строки изображе, с помощью последователь1lo соед?(ненньгх счет шка> адреса границ, переключателя на два блока памяти адреса границ и вьгчислителл кода »?i Tf1p 7s! п. тпктируемьгх генератором час: )ты 5 11Гц. 11а четвертом и пятом выходах блока 27 управления формиру)отcs импульсы длительностью 8 мкс ° Па трет(>QII выходе блок: >. 2 >> . правления формиру(отся кодовые сигналы уп„;.ïëåíèë г!)11(тeт(ьнo(7 ью 8 мкс <1 с 1 6 MK c c JIDMo<(5)0 не т ч !(к» адресов .ам»TJ! и эл(мР > ) >i ) аl.ти р-.емьг:(с частотой : ." .I ц, СнгнаЛ со второго выхода блока 27 у )рапления залу(.кает; снератор .". возбуь<леция, Оторый вырпс атьнзае r мощи»(!! i .OPOTKJ(lf ЭЛГ . 1 (>1 О КИЙ ?(М>(УЛЬС длительность(o - 5 )>1 ". возбуждающий уг(ь-> p .)зук<>в: t= н э:тек: рические колебали» 1> ул(.тразг ткoi>n! зонде 1. При ; ал f ,странлется D биологической среде :. "ОниH>CJ(i.о, отр.(жаясь от располо.. !х 1: > -Kc пути с груктурпых неод;родлэстой и границ раздела обласг,.:й:реды, <меющих различный акусти;еск)(й нмпеданс. При этом зонд 1 осуьэес Гвллет сканнрова(ше, что обеспечи) ает распространение ряда параллель1!ых гльтраэвуковых лучей в исследуемои реде. При распространении в биологической ткани воэбужденнал ультразвуковая волна затухает по амплитуде, причсм величина эатухапия определяетcsl как глубиной расположения отражающих границ, так и характеристиками гой ткани, в которой волна распространяется.! )тражецные ультразвуковые импульсы достигают ультразвукового зонда 1, преобразу(0тся в импульсы электрическ(x колебаний и поступают на вход rtper(yr:илителя 3, где усилива(отся и постyï-.ат на вход приемника 18 и блока 4 стробирования. Блок 4 стробиэо))ан((л, управляемы?(сигналами, поступа!01(>?(к(?(;-. первого выхода блока 27 управлен? >t, осущестгляет путем nepe .!Jfoxctt?fs(ш(формационного сигнала на 1524874 6 управляющее напряжение формирование информационных участков строки S„. е вход первой ячейки 11 пам яти, где Таким образо Роки „ удерживается в течение 8 мкс. о разом, при поступлении с вы- Участок сигнала Б хода предусилителя 3 аналогов часток сигнала Бг, прошедший sa 5 а огового эхо- s емя эап памяти, спектральное прес разование часть этого сигнала дл а, длительностью подается на вход ячейки 16 памяти че р ключатель 10, переключенный уровнем лог "1" с выхода блока 27 памяти где запоминается при поступвход лока 10 управления. После записи участка Б ° - г ленин на его управляющий в в ячейку 16 пам и < вход импульяти (через 8 мкс са с третьего выход б 27 ления. По очередному управляющему а лока УпРав- временно с участком сигнала S„ посупает на входы блока 12 вычитания операционном усилителе дующи" Учас 15 собранного на о стробирован ия и т.д. до тех пор, полоком 4 по схеме вычитания аналоговых сигнака не будут запомнены все участки лов. При поступлении на его управляюультразвуковой строки приня ой щий вход сигнала Ято эон- ка 27 с пятого выхода блодом 1. управления проводится операция Непосредственно после момента эа20 вычитания лога иЬмов р сигнала log Y, писи участка сигнала S» в блоке 5 (Я) и lо У (Я): 1 g ): og Y< (u) памяти начинается запись erо в блок log Y (Я) = lo 7 буферной памяти через переключаРе; ультирующий сигнал log Н, (сд) тель 6 н Р присутстви на ет- 25 ма . в ом выход 6 о 27 управ ени уровня лог. 0 первого управляющего длин л
РавлениЯ ченньгх значений lо H ю<пуп П истечении 8 мкс (лительность управляющего импульса на образом в с мм у аторе реализуется нечетвертом выходе блока 27 управления) п о„зво прерывная функi я (t) 4 в блоке 7 буферной памяти, (его длиЧтение информации из третьего и тельность также составляет 8 мкс) на памяти ос гествл четвертого блоков 21 и 25 5 буферной 1 !! с выхода 4 блока .7 управления, в результате 35 э синхронизатора 28 кото ые ф р формируют чего выход блока 5 памяти подключает- н я ся с использованием в не м сч< тчика блок 15 б ф ной ти и начинается запись участка сигна- ч последовательно сое иненно д ro со счетла" б 156 а в лок Уферный каскад, à На выхо х 6 чиками чтения и коммутаторами инфо мация иэ блока 7 буферной на иэато ной памяти форми уется в котором сигнал эа время 8 мкс пре- щий на цифроаналоговые преобразоватепре образуется в частотную область. Данное преобразование осу ествляется 45 " avanoroaye AoP H nePegaeT по стандартному БПО. ся на входы усилителя 23 с регулируемым усилением, усиленный сигнал с В сле о е 8 выхода которого разворачивается втоследующие 8 мкс выход блока 5 онитором в изображение. 50 памяти подключен к блоку 7 буферной памяти, в который ведется запись ин- 3 апись информации в третий и четформации по участку сигнала Я, а вертый блоки 21 и 25 буферной памяти участок сигнала S поступает иэ блоу ло- осуществляется сигналами адреса валика 15 буферной памяти на вхо и а вход спект- си и управления, формируемыми в синтроаналиэатора 8 для анализа. и д ализа. При хрониэаторе счетчиками залиси и блоэтом сигнал Y (И) пост пает н 1 у на вход ком постоянной памяти, поступающими логарифмического усилителя 9 где ! на его второй второ и трет выход через ий он преобразуется к в lo У иду g <»(я) и коммутаторы по сигналу управления с поступает через переключатель 10 на блока 27 управления. 1524874 Одновременно с поступлением информации с выхода предусилителя 3 на вход блока 4 стробирования она подается также на вход приемника 18, где осуществляется усиление и детектирование принятой информации, после чего она поступает на вход аналого-цифрового преобразователя 20. Под действием тактовых сигналов частотой 5 МГц, пос-10 тупающих с первого вьжода синхронизатора 28 аналого-цифровой преобразователь 20 преобразует информационный аналоговый сигнал в четырехразрядньй двоичный код, поступающий на вход третьего блока 25 буферной памяти. В это же время на вход аналогоцифрового преобразователя 20 поступает аналоговая информация об изменении коэффициента затухания P(t) с выхода сумматора 13. Под действием тактовых сигналов, поступающих с первого выхода синхронизатора 28, она преобразуется в четырехразрядный двоичный код, поступает на информационные входы блока 21 буферной памяти и записывается в него. Поскольку одновременно с записью в третий и четвертый блоки 21 и 25 буферной памяти информации происходит и ее считывание, на выходах цифроаналоговых преобразователей 22 и 24 появляются аналоговые сигналы, соответствующие строке ультразвуковой информации и профилю изменения козЛфициекта затухания по той же строке. Ультразвуковая информация поступает с цифроаналогового преобразователя . 26 на сигнальный вход усилителя 23 с регулируемым усилением, а информация об изменениях коэффициента затухания подается на его управляющий вход с циФроаналогового преобразователя 22. Ьлагодаря перемножению этих сигналов происходит неравномерное 45 усиление информационного сигнала, компенсирующее затухание ультразвука в биологической ткани. С выхода усилителя 23 информация поступает на Вход второго монитора 19, где преобразуется в ультразвуковое изображе. ние с увеличенным диапазоном отображаемых сигналов. В том случае, если необходимо получить информацию об изменении профиля затухания в некоторой области 55 ультразвукового изображения, оператор задает область интереса при помощи блока 17 селекции, обводя джойстиком (световым пером) область интереса на экране второго монитора 19. При пересечении каждой строки ультразвукового изображения блок 17 селекции вырабатывает импульс, поступающий в память адреса первой и второй границ блока 27 управления. Таким образом, блок 27 управления вырабатывает управляющие сигналы для стробирования н обработки не всего луча, а лишь части его. Ф о р и у л а и з обретения Ультраэвуковое устройство для исследования внутренних структур человеческого тела, содержащее ультразвуковой зонд, подключенные к нему генератор возбуждения и последовательно соединенные предусилитель, блок стробнрования, блок памяти, переключатель, блок буЛерной памяти, спектроаналиэатор, логарифмический усилитель, второй переключатель, ячейку памяти, блок вычитания, сумматор и монитор, второй блок буферной памяти, включенный параллельно первому блоку буферной памяти, вторую ячейку памяти, включенную параллельно первой ячейке памяти, блок селекции„ приемник и блок управления, входом подключенный к выходу блока селекции, а первым выходом — к второму входу блока стробирования, второй выход блока управления подключен к второму входу блока памяти, третий выход — к первому и второму переключателю, а четвертый выход — к второму входу блока вычитания, о т л и— ч а ю ц е е с я тем, что, с целью увеличения динамического диапазона отображаемых эхосигналов путем компенсации затухания ультразвука в слоях биоткани, дополнительно содержит последовательно соединенные аналого-цифровой преобразователь, третий блок буферной памяти, цифроаналоговый преобразователь и усилитель с регулиI руемым усилением, выходом подключенный к второму монитору, второй аналого-цифровой преобразователь, подключенный через четвертый блок буферной памяти и второй цифроаналоговый преобразователь к информационному второ му входу усилителя с регулируемым усилением, пятый выход блока управлеl0 1524874 Составитель В.Аниськин Редактор А.Долинич Техред М.Ходанич Корректор С.Черни Заказ 7165/3 Тираж 643 Годписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r, Ужгород, ул. Гагарина, 101 ния подключен через синхронизатор параллельпо к вторым входам первого и второго аналого-цифрового преобразователя, второй и третий выходы ко5 торого соединены с вторыми входами третьего и четвертого блока буферной памяти, второй вход первого аналогоцифрового преобразователя подключен к выходу сумматора, а второй вход второго аналого-цифрового преобразователя — к выходу приемника, первый вход которого подключен к выходу предупредителя, а второй — к второму выходу блока селекции.
