Способ получения эхограмм внутренних органов человека и устройства для его осуществления

Способ получения эхограмм внутренних органов человека и устройства для его осуществления

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Цельулучшение диагностики состояния биоткани путем повышения точности измерения отражающей способности их границ. Способ получения ультразвуковых эхограмм внутренних органов обеспечивается управлением усилением каждого N -го импульса таким образом, чтобы коэффициент усиления составил произведение некоторого начального коэффициента усиления на ряд сомножителей, каждый из которых равен обратной величине от квадрата разности между единицей и частным от деления, полученного подобным же образом максимума скомпенсированного выходного сигнала с каждой из предыдущих N- 1 зон на максимальный выходной сигнал. Устройство состоит из генератора 1 и формирователя 2 импульсов, УЗ преобразователя 3, предусилителя 4, первого и второго усилителей 5 и 8, блока 6 отображения и регистратора 7. Функциональный преобразователь 11, умножитель 12 и другие блоки управления, обработки, селекции отраженных импульсов обеспечивают адаптивное управление усилением и графическую регистрацию структуры исследуемой биоткани. 2 п.ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) u1) 2669 А1 (5ц 4 А 61 В 8/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ пО изОБРетениям и ОТНРытиям

ПРИ ГКНТ СССР

f А

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ. (21) 4117426/28-14 (22) .15.09.86 (46) 30.05.89. Бюл. Р 20 (72-) О.IO, Атьков и В.Л. Турченев (53) 615.475 (088.3) (56) Заявка ФРГ Ï - 2706183, кл; А 61 В 10/00, 1979. (54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭХОГРАХИ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ ЧЕЛОВЕКА И УСТРОЙСТВО

ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ (57) Цепь — улучшение диагностики состояния биоткани путем повышения точности измерения отражающей способности их границ. Способ получения ультразвуковых эхограмм внутренних органов обеспечивается управлением усилением каждого и-го импульса таким образом, чтобы коэффициент усиления составил произведение некоторого начального коэффициента усиления на ряд сомножителей, каждый из которых равен обратной величине от квадрата разности между единицей и частным от деления, полученного подобным же образом максимума скомпенсированного выходного сигнала с каждой из предыдущих п-1-х зон на максимальный выходной сигнал. Устройство состоит из генератора 1 и формирователя 2 импульсов, УЗ преобразователя 3, предусилителя 4, первого и второго усилителей 5 и 8, блока 6 отображения и регистратора 7. Функциональный преобразователь 11, умножитель 12 и другие блоки управления, обработки, селекции отраженных импульсов обеспечивают адаптивное уп— равление усилением и графическую регистрацию структу-ры исследуемой биоткани. 2 п.ф-лы, 2 ил.

1482669

Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике для диагностических исследований в эхокардиографии, эхоэицелографии и др.

Цель изобретения — улучшение диагностики состояния биотканей путем повышения точности измерения отражающей способности их границ, обес" печения идентичности эхограмм путем 19 адаптивного управления коэффициентом усиления.

На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 — временная диаграмма работы блоков уст- 15 ройства, Способ реализуется следующим образом.

Для ультразвуковой эхблокации генерируют зондирующие электрические 2О импульсы, преобразуют их в ультразвуковое импульсное излучение, неправляют УЗ-излучение в сторону исследуемого органа, принимают отраженное

УЗ-излучение, преобразуют его в элек- 2

- 25 трические импульсы, ра зделяют полученную совокупность электрических импульсов на отдельные временные интервалы (зоны), выбирая отдельную зону для каждого импульса, все стра- 30 женные импульсы, независимо от эоны, предварительно усиливают с коэффициентом усиления, обеспечивающим максимальный выходной сигнал U, в случае полного отражения ультразвука от границы раздела структур, без затухания, выделяют максимум напряжения первого, после зондирующего, предварительно усиленного импульса, функционально преобразуют его в напряжение П =, где Б1 coU1 (1-Ь1М )

Uoe ответствует напряжению, обеспечивающему единичное дополнительное усиление,запоминают напряжение П до появления 3-ro импульса (т.е. на время действия 2-ro импульса), дополнительно дважды усиливают второй импульс с коэфАициентом усиления, линейно-управляемым напряжением П, выбирают максимум U„ дополнительно дважды усиленного второго импульса, функционально преобразуют его в наU1 пряжее П2 = и †. Перемножают 55 (1 У)

U оаэи напряжения П, и П, запоминают напряжение произведения П,. П< до появления 4-го импульса (т.е. на время действия 3-го импульса), предварительно усиленный третий импульс дополнительно дважды усиливают с коэффициентом усиления, линейно-управляемым напряжением П1 П, выделяют максимум этого дополнительного усиленного 3-го импульса П„»„, функционально преобразуют его в напряжение П =

U1 перемножают запомненное (1 1»зи 4м ранее напряжение П П на вновь полученное напряжение П з, запоминают напряжение П, П IT> до появления

5-го импульса с целью управления коэффициентами дополнительного усиления 4-го импульса, и так далее.

Любой последующий и-й предварительно усиленный импульс два: ды дополнительно усиливают, каждый раз с коэффициентом усиления, линейно-управляемым напряжением П, П ° П ...П

7 полученным во время действия предыдущего (и-1)-го импульса, выделяют максимум И1«этого усиленного сигнала, функционально преобразуют его в напряжение П

U1

О пере(1 ЕИб )

Uow множают напряжения П,. П ° ..П„, и

П„-й запоминают напряжение П, П »

s П ...П,„» П,„ до появления (и+2)-го и импульса, с целью управления усилением (и+1)-ro импульса, отображают визуально и регистрируют графически усиленные импульсы в виде эхограмм.

С помощью этих операций обеспечивается получение компенсированных импульсов (откликов), в которых устранено влияние предшествующих структур, так что напряжение каждого импульса определяется только коэффициентом отражения от своей границы.

Компенсированные импульсы отображаются визуально и регистрируются графически в вице эхограмм.

Устройство для реализации способа получения эхограммы внутренних органов человека содержит последовательно соединенные генератор 1-импульсов, формирователь 2, ультразвуковой (УЗ) преобразователь 3, предусилитель 4, первый усилитель 5, блок 6 отображения и регистратор 7, последовательно соединенные второй усилитель 8, ограничитель 9, пиковый детектор 10, 1482669

40

55 функциональный преобразователь 11, умножитель 12, первый электронный ключ 13, второй электронный ключ 14 и первый элемент HJIH 15, третий электронный ключ 16, четвертый электронный ключ 17, первый конденсатор !8, второй конденсатор 19, последовательно соединенные первый блок 20 задержки, блок 21 сравнения, второй блок 22 задержки и второй элемент

ИЛИ 23, последовательно соединенные инвертор 24, пять)й электронный ключ

25 и третий элемент ИЛИ 26, триггер

27, четвертый элемент ИЛИ 28, шестой электронный ключ 29.

Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.

Генератор t импульсов вырабатывает последовательность импульсов (фиг.2а)

) которые определяют начало циклов зондирования. Ча фиг.2 изображен один цикл. Каждый такой импульс приводит устройство в исходное" состояние. Под действием этого импульса триггер 27 устанавливается в состояние, когда на его 1-м выходе "1", а на 2-м выХоде — "Онв

Одновременно импульс с выхода r енератора 1 импульсов, пройдя последо-. вательно инвертор 24 и 2-й элемент

ИЛИ 23, разряжает до нуля пиковый детектор 10, который образует на своем выходе потенциал П„ „ = О. В результате этого функциональный преобраз)ователь 11 осуществляющий преобразование в соответствии с формулой U . U) вырабатывает ва своем выUog ходе напряжение 11), соответствующее

"единичному" коэффициенту передачи первого и второго усилителей 5 и 8 и поступающее на 1-й вход аналогового умножителя 12, Импульс генератора 1, пройдя через инвертор 24, закрывает

5-й электронный ключ 25 и одновременно открывает 6-й электронный ключ

29, через который "единичное" управляющее напряжение U с выхода функ/ ционального преобразователя 11, пройдя также 3-й элемент ИЛИ 26, поступает на 2-й вход умножителя 12. В результате перемножения "единичных напряжений на его выходе образуется потенциал, также соответствующий

"единичному" усилению, который через открытые 1-й и 3-й электронные клю-

25 ап) 13 и 1б перезаряжает 1-й и 2-й конденсаторы 1S и 19 до потенциалов, соответствующих "единичному" усилению.

С 1-ro конденсатора 18 этот "единичный" потенциал через открытый 2-й ,электронный ключ 14 и 1-й элемент

ИЛИ 15 поступает на управляющие входы 1-го и 2-zo усилителей 5 и 8, обеспечивая на каждом из них коэффициент усиления, равный 1, и, соответственно, их общий коэффициент усиления, равный 1. В этом положении схема ожидает" прихода первого отраженного импульса. Задний фронт импульса генератора 1 используется для синхронизации разверток блока 6 отображения и визуального контроля и графического регистратора 7, а также по нему формирователем 2 вырабатывается зондирующий импульс (фиг.2б),возбуждающий УЗ-преобразователь 3, который посылает ультразвуковой импульс в направлении внутренних органов испытуемого. Отраженные от границ между структурами внутренних органов ультразвуковые импульсы принимаются УЗпреобразователем 3 и преобразуются им в электрический сигнал Uq),, который усиливается предусилитслем 4, имеющим коэффициент усиленияе обеспечивающий для первого отраженного импульса при коэффициенте отражения ультразвука от границы K« = 1 максимальный выходной сигнал Ц„, грпнятый в приборе при условии отсутствия затухания ультразвука и коэффициентах передачи усилителей 5 и 8 равных 1. Реальный сигнал от первого отраженного импульса на выходе пред) усилителя 4 и 2-го усилителя S составляет некоторую долю от максимального (соответственно первые импульсы на фиг.2в,г). Сигнал с выхода 2-го усилителя 8 поступает на вход ограничптеля 9, на выходе которого действуют

"подрезанные" по среднему уровша сигналы (фиг.2д, сплошная линия) . Эти сигналы непосредственно поступают на

1-й вход блока 21 сравнения, а также, пройдя через 1-й блок 20 задержки, a второй ее вход (пунктир на фпг. 2д) .

Блок 21 сравнения вырабатывает поло— жительные импульсы в случае, если незадержанный сигнал больше задержанного (фиг.2е) и "нулевые" — в противном случае. Сигнал с выхода ограничителя 9 поступает также на информационный вход пикового детектора 10, 1482669

5 сигнал U„, c выхода которого (фиг.2к) поступает на функциональный преобразователь 11 При этом через некоторое время после достижения мак5 симума каждого импульса пиковый детектор 10 обнуляется действием "нулевых" полупериодов импульсов фиг.2л), получаемых сложением на 2-м элементе ИЛИ 23 импульсов (фиг. 2е) с импульсами, задержанными 2-м блоком 22 задержки. Во время "единичных " состояний импульсов (фиг.2л) происходит заряд пикового детектора 10. еЧо заднему фронту импульсов (фиг.2л) срабатывает триггер 27, на первом выходе которого действуют импульсы (фиг.2ж), а на втором — инверсные им импульсы (фиг.2и). ПреобразованUg ный до уровня функциональ1

U o u ным преобразователем 11 первый отраженный импульс (фиг.2м) поступает на первый вход аналогового умножите- 25 ля 12, на второй вход которого подается потенциал U с 1-го конденi сатора 18 через открытый 2-й электронный ключ 14, 1-й элемент ИЛИ !5, открытый 5-й электронный ключ 25 и Зу»

3-й элемент ИЛИ 26. В результате умножения на "единичный" „потенциал во время действия первого импульса на выходе умножителя 12 (фиг.2н) появляется импульс, повторяющий форму первого импульса на фиг.2м. Этот им35 пул ьс чере з открытый с овмест ным действием импульсов (фиг. 2л,ж) 3-й электронный ключ 16 подзаряжает 2-й конденсатор 19 до потенциала, соотU1 ветствующему значению, ко 4щ !

»ом торый сохраняется до начала 3-x о им-. пульса (фиг.2п).

По заднему фронту первого импульса с выхода 2-го элемента ИЛИ 23

l (фиг,2л) срабатывает счетный триггер

27, в результате чего на его первом выходе появляется "0", а на втором—

"1", Открывается 4-й электронный ключ

17 и закрывается 2-й электронный ключ 14. С 2-го конденсатора 19 через открытый 4-й электронный ключ 17, 1-й элемент ИЛИ 15 потенциал с 2-го конденсатора 19 поступает на управляющие входы 1-ro и 2-ro усилителей

5 и 8, в результате чего они совмест-. но обеспечивают усиление, равное т

В таком положении схема (1 UK )2

Пом

"ожидает" прихода второго отраженного импульса. Пришедший 2-й отраженный импульс усиливается с общим коэфт фициентом усиления, про(1 Ю2 )2

Пом

I ходит ограничитель 9, 1-й блок 20 задержки и заставляет сработать блок

21 сравнения, в результате чего обнуление пикового детектора 10 прекращается и на его выходе появляется

2-й импульс (фиг.2к), который преобразуется функциональным преобразователем 11 до потенциала, соответстU вующего †вЂ, который поступает

"уц

1»О м на 1-й вход умножителя 12. На его

2-й вход с 2-го конденсатора 19 через 4-й электронный ключ 17, 1-й элемент ИЛИ 15, 5-й электронный ключ 25 и 3-й элемент ИЛИ 26 постуUi пает потенциал . Эти потен,КЩ

1»,м циалы перемножаются и через открытый совместным действием импульсов (фиг.2л, и) 1-й электронный ключ 13 подзаряжают 1-й конденсатор 18 до потенциала„ соответствующего

U U который сохраняЪИ 1 ЪЫ.

Пом 1»оч ется до начала 4-ro отраженного импульса (фиг.2р) . По достижении мак- . симума 2-го импульса блок 21 сравнения возвращается в исходное состояние, и через время, определяемое

2-м блоком 22 задержки, обнуляется пиковый детектор 10 (фиг.2л,м). По заднему фронту 2-ro импульса от 2-го элемента ИЛИ 23 (фиг.2л,ж,и) вновь срабатывает триггер 27, открывая 2-й электронный ключ 14 и закрывая 4-й электронный ключ 17. В результате на управляющие входы 1-го и 2-ro усилителей 5 и 8 поступает потенциал, обеспечивающий их общий коэффициент

1 усиления, равный КОИ !

» )2

1 я . В таком положении схема (1 62й ) 2

Пом

1482669 (1 ц„,-, ), Пом (1 "2й )2

Пом (1 и-) г

Uî»

Кчо (1 — — " )2 (1

ПОм

"2м )г

Пом

50 отношением

55 где Е„

1 (1

»» )2

"ожидает прихода 3-ro отраженного импульса. Действие схемы для 3-го отраженного импульса подобно ее действию для 1-го отраженного импульса

5 за исключением коэффициента усиления, ! который составляет К„,.

1 (1 " " )г

Пом

)»

Усиленный таким образом (1 — 5.8 ) 2

Uolte третий импульс подзаряжает 2-й конденсатор 19 до потенциала

С IJ, О

По (1 — — "-г㻠— ) (1 — — "--г- г — ) (1 — — " -"г-)

Uом Пом Uo» заднему фронту 3-ro импульса от 2-ro элемента ИЛИ 23 (фиг.2л) вновь срабатывает триггер 27 и подготавливает схему к ожиданию 4-го отраженного импульса, для которого будет установлен коэффициент усиления, равный

1 1 1 (1 — K) 2 (1 — — Ягг-) 2 (1 — — L)

Пом Пом Пом

Действие схемы для 4-ro отраженного импульса подобно ее действию для

2-го импульса, за исключением коэффициента усиления, Действие схемы для .всех нечетных импульсов подобно ее действию для

1-ro импульса, а для всех четных— действию для ?-ro импульса. Отличие заключается лишь в потенциалах, ко- 35 торые хранят или до которых подзаряжаются конденсаторы 18 и 19, определяющие действующий или подготавливаемый для следующего импульса коэффициент усиления. Для некоторого

n-ro импульса на управляющих входах усилителей 5 и 8 действует потенциал, обеспечивающий коэффициент усиления, равный

1 1

° ° ° (i Ь), (i l)2

Пом U, а во время существования и-го импульса подготавливается для (и+1) -го импульса потенциал, обеспечивающий

его коэффициент усиления, равный

1 1

К .ЬЛг» ) г (1 .ЬЬг».) 2

Uo U0»

С приходом следующего импульса от генератора 1 схема вновь приводится к исходному состоянию и начинается новый цикл.

Скомпенсированные сигналы каждого цикла с выхода ограничителя 9 поступают на информационные входы блока

6 отображения и графического регистратора 7 (сплошная линия на фиг.2д), где отображаются в виде эхограмм.

Формула изобретения

1. Способ получения эхограмм внутренних органов человека, заключаю»ш»йся в том, что генерируют электрические импульСы напряже»»ия, возбу)»дают ультразвуковое импульсное излучение, направленное в сторону исследуемых органов, принима»от отраженные от границ между структурами органов ультразвуковые сигналы, преобразуют их в электрические импульсы, распределяют по временным интервалам относительно зондирующего импульса и усиливают с коэффициентом передачи отдельно для каждой зоны и регистрируют с разверткой по времени, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью улучшения диагностики состояния биотканей путем повышения точности измерения отражающей способности их границ, выбирают временные интервалы отдельно для каждого отклика, предварительно проводят калибровку усиления по первому отраженному сигналу, добиваясь максимального выходного сигнала U, при полном отражении ультразвука от границы без затухая»я, для первого отраженного сигнала обеспечивают единичное дополнительное усиление К>< =1, а для любого другого сигнала, начиная с второго, — дополнительное усиление в соответствии с .рекурентным со1482669

n = 1,2...()-1) — номера отраженных сигналов, — максимум п-го отраженного сигнала.

2. Устройство для получения эхограмм внутренних органов человека, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, формирова- 1О тель, ультразвуковой преобразователь, предусилитель и первый усилитель, блок отображения и регистратор, подключенные своими синхровходами к выходу генератора импульсов, о т л и ч à lo- 15 щ е е с я тем, что, с целью обеспечения идентичности эхограмм путем адаптивного управления коэффициентом усиления, в неrо введены последовательно соединенные второй усилитель, ограничитель, пиковый детектор, функциональный преобразователь, умножитель, первый электронный ключ,нторой электронньпь. ключ и первый элемент ИЛИ, выходом подключенный к 25 второму входу первого усилителя и первому входу второго усилителя,второй нход которого соединен с выходом первого усилителя, третий электронный ключ, соединенный через чет- ЗО вертый электронный ключ с вторым входом первого элемента ИЛИ, первый и второй конденсаторы, подключенные одним выводом соответственно к выходу первого и выходу третьего элек35 тронных ключей, а вторые выводы — к общей точке устройства, последовательно соединенные первыи блок задержки, блок сравнения, второй блок задержки в тор он элемент ИЛИ, BbIxo 40 дом подключенный к второму входу пикового детектора и к вторым входам первого и третьего электронных ключей, а вторым входом подключен к выходу блока сравнения, последовательно соединенные инвертор, пятый электронный ключ и третий элемент 1IJIH выходом подключенный к второму входу умножителя, триггер, подключенный через четвертый элемент ИЛИ к второму входу первого электронного ключа, а входом — к выходу генератора импульсов, а другим входом — к выходу второго элемента ИЛИ, третьим входом подключенного к выходу инвертора, . входом подключенного к выходу гене1 ратора импульсов, шестой электронный ключ, выходом подключенный к нторому входу третьего элемента ИЛИ, а входом -,к выходу функционального преобразователя, вторым входом — к выходу генератора импульсов, вторые входы блока отображения и регистратора подключены к выходу ограничителя, второй выход триггера подключен к вторым входам второго и третьего электронных ключей, а первый выход — также к второму входу четвертого электронного ключа, третий вход первого электронного ключа подключен к выходу четвертого элемента ИЛИ, второй вход которого подключен к выходу генератора импульсов, третий вход третьего электронного ключа подключен к выходу умножителя, вход первого блока задержки подключен к выходу ограничителя, второй вход пятого электронного ключа подключен к выходу первого элемента ИЛИ.

1482669 д) е)

Ж)

М) л Л

Составитель В. Аниськин

Редактор Т. Парфенова Техред M.Ходанич Корректор М. Самборская

Заказ 2731/7

Тираж 643

Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета по-изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101