Устройство для ультразвуковой диагностики внутренних структур объекта

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 09) Б и н 29 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТН ПАТЕНТУ Ж 4 к ) 1.,;.(46) 07.04.84. Бюл. Р 13 (72) Реубен Саул Мезрих, Эдвин Таунли Коениг, Джеремиах Йехуда Авинс и Дэвид Герман Рафаэль Вилкомерсон (США)(54) (57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ДИАГНОСТИКИ ВНУТРЕННИХ СТРУКТУР ОБЪЕКТА по патенту М 860717,о т л и ч а ю щ е е с я тем, что,с целью получения трехмерного изображения исследуемой структуры, блокприема и обработки информации выполнен в виде двух генераторов ступенчатой развертки, выходы которых через суммирующие операционные усилители соединены с соответствующимивходами ЭЛТ и соединенной с суммирующими операционными усилителямицепи генерирования сигнала наклона,состоящей из последовательно соединенных линий задержки и стробирующего устройства, которое соединено свходом регулировки яркости ЭЛТ, 1085520Изобретение относится к области неразрушающего контроля, а именно к технике образования посредством ультразвука изображения внутренних частей непрозрачных объектов, и может быть использовано для ультразвукового контроля ткани живого человека и структуры твердого тела.По основному патенту Р 860717 известно устройство для ультразвуковой диагностики внутренних структур объекта, содержащее корпус, в который вмонтированы преобразователь и акустический Фокусирующий узел, система изменения угловой ориентации ультразвукового луча относитель но оси акустического фокусирующего узла и блок приема обработки информации, соединенный с ЭЛТ 1)Однако известное устройство не позволяет получать объемное изображение исследуемого объекта.Целью изобретения является получение трехмерного изображения исследуемой структуры.Эта цель достигается тем, что в устройстве содержащем корпус, в кото" рый вмонтированы преобразователь и акустический фокусирующий узел, систему для изменения угловой ориентации ультразвукового луча относительно оси акустического Фокусирую- щего узла, блок приема и обработки информации выполнены в виде двух генераторов ступенчатой развертки, выходы которых через суммирующие операционные усилители соединены с соот-З 5 ветствующими входами ЭЛТ и соединенной с суммирующими операционными усилителями цепи генерирования сигнала наклона, состоящей иэ последовательно соединенных линий задержки и стробирующего устройства, которое соединено с входом регулировки яркости ЭЛТ. На фиг. 1 представлено устройствоДЛя ультразвуковой диагностики, общий вид; на Фиг. 2 и 3 - различныеварианты выполнения блока приема и. обработки информации,устройство для ультразвуковойдиагностики состоит из корпуса 1,в который вмонтированы преобразователь 2 и акустический Фокусирующийузел 3, системы 4 изменения угловойориентации ультразвукового луча относительно оси акустического фокусирующего узла 3, блока 5 приема иобработки информации, соединенногоС ЭЛТ 6, и блока 7 управления. Блок5 приема и обработки информации содержит два генератора 8 и 9 ступен Очатой развертки, выходы которых через суммирующие операционные усилители 10 и 11 соединены с соответствующими,входами ЭЛТ, (Ч и Н), ипоследовательно соединенные линии 12 65 задержки и стробирующее устройство 13, которое соединено с входом регулировки яркости. Стробирующее устройство может быть выполнено в виде генератора 14 импульсов широкого строба дальности, соединенного с интегратором 15, и схемы 16 строба дальности. Схема 17 синхронизации содержит задающий генератор 18, соединенный с циклическим счетчиком 19 управления импульсами У и циклический счетчик 20 кадров. Имеется также генератор 21 горизонтальной развертки.Блок 5 приема и обработки информации работает следующим образом.С кодирующего устройства, входящего в систему 4 изменения угловой ориентации ультразвукового луча относительно оси акустического Фокусирующего узла 3, каждый из серии импульсов положения по оси М ЭЛТ подается в качестве входного сигнала на генератор 9 ступенчатой развертки по горизонтали, где каждый такой импульс положения соответствует заранее заданному угловому приращению развертки по оси Х ЭЛТ призм Риэлея. Подобным образом каждый иэ сеоий импульсов положения по оси У ЭЛТ, соответствующих заранее заданному угловому приращению развертки по оси У призм Ризлея, поцается в качестве входного сигнала на генератор 8 ступенчатой развертки по вертикали, Генераторы 8 и 9 вырабатывают выходной сигнал в виде ступенчатой волны в течение каждого оборота призм Ризлея. Кодирующие устройства используются также для синхронизации периода повторения испытательных импульсов, подаваемых на преобразователь 2 с блока 7 управ ления. Поэтому длительность каждой ступени ступенчатой волны равна одному периоду повторения испытательных импульсов.Каждый импульс положения по оси Х ЭЛТ пропускается также через линию 12 задержки, которая обеспечивает задержку, равную по длительности времени между передачей исполнительного импульса с преобразователя 2 и приемом на преобразователь 2 отраженного сигнала, возвращенного от ближайшей части внутреннего объема подлежащей отображению структуры. Задержанный импульс положения запускает генератор 14 импуЛсов широкого строба дальности с целью вырабатывания импульсов прямоугольной Формы, имеющих длительность, соответствующую глубине внутреннего объема подлежащей отображению структуры, Эти импульсы используются непосредственно для отпирания схемы 16 строба дальности, позволяя при этом детектировать только возвращенные иэ глубины отраженныесигналы для регулировки яркости(ось 2 ) ЭЛТ. Эти же импульсы дополнительно подаются на интегратор 15для вырабатывания выходного пилообразного сигнала в течение интервала каждого периода дальности. Суммирующийоперационный усилитель 11 используется для сложения пилообразного сигнала со ступенчатой волной и подачисуммирующего сигнала на вход горизонтальной развертки ЭЛТ б. Подобнымобразом суммирующий операционныйусилитель 10 используется для сложения пилообразного сигнала са ступен-,чатой волной и подачи его на входвертикальной развертки ЭЛТ. Сложение 15пилообразного сигнала с сигналамигоризонтальной и вертикальной разверток дает трехмерную изометрическую форму отображения модулированнойпо яркости информации дальности ска Онируемого ультразвуковым методомобъема внутренней структуры.Блок 5 приема и выборки информации вместе со схемой. 17 синхронизации (фиг. 3) работают следующим образом,В схеме 17 синхронизации задающийгенератор 18 генерирует сигналы синхронизации по оси 1 с частотой повторения, равной частоте повторенияпоследовательного потока сигналовточек. выборки по оси 1 , поступающих с параллельно-последовательногопреобразователя 2. Выходные сигналыс задающего генератора 18 подаются вкачестве входного сигнала на циклический счетчик 19 управления импульсами 1 , который повторяет цикл вконце каждого периода повторенияимпульсов ( с целью обеспечения выходного сигнала отсчета строк на 4 Очастоте 1,5 килогерца. Этот выходнойсигнал отсчета строк помимо подачив качестве входного сигнала на цикли.ческий счетчик 20 кадров и линию 12задержки соответствует выходному сиг налу управления импульсами ( со схемы17 синхронизации,Циклический счетчик 20 кадров возобновляет цикл после каждого кадрас целью подачи входного сигнала счета кадра на генератор 9 ступенчатойразвертки.Кроме того, с циркуляционного счетчика 20 кадра подается сигнал, предстаВляющий накопленный счет стРоквнутри цикла, на генератор 8 студенчатой развертки.Выходной сигнал с генератора 8ступенчатой развертки представляетсобой ступенчатую волну, в которойдлительность каждой ступени равнаодному периоду задающего генератора,а длительность всей волны равна дли"тельности строки. Ступенчатая волнас генератора 9 имеет длительность каждой ступени, равную длительностистроки, а длительность всей волныравна длительности кадра.Ступенчатая валка с генератора 9ступенчатой развертки складываетсяса ступенчатой волной, поступающейс генератора 21 горизонтальной развертки, в суммирующем операционномусилителе 10 и подается на вход схемы горизонтальной развертки ЭЛТ б,Кроме того, эта волка складываетсяса ступенчатой валкой, поступающейс генератора 8 ступенчатой развертки вертикальнага отклонения, в суммирующем усилителе 10 и подается навходную схему вертикальной развертки. Последовательный поток сигналоввыборки по аси г, , образующий выходные сигналы : преобразователя 2, подается на вход схемы регулировки яркости ЭЛТ 8 через страбнрующее устройства 13,В течение кадра, соответствующегосамой нижней ступени ступенчатойволны, сигнал управления задержкойтаков, чтобы вызвать обеспечение засчет переменной линии задержки 12 минимальную задержку между появлениемкаждого сигнала управления импульсами, соответствующего передаче исгытательнога импульса, и появлениемсигнала угравл-:ния, который открывает схемы запоминания. Таким образам, поток выборки импульсов по осиподаваемый на вход схемы регулировки яркости ЭЛТ б соответствуетближайшей плоскости изображения отображаемого Объема цели внутреннейструктуры, Кроме того, эта ближайшаяплоскость изображения отображаетсяв Форме типа СОпределяемой множествам ступенчатых волн горизонтального отклонения и одной ступе:.чатайвалкой вертикальнага отклонения. Следующий кадр,. который появляется впределах длительности второй ступени, отображается в виде второй развертки с , которая располагается несколько правее и выше первой развертки С , В зта же время сигнал управления задержкой ва время второй ступени ступенчатой волны дает Отраженныесигналы ат несколько бапсе удаленнойплоскости изображения объема целивнутренней структуры и подается навход управления яркостью ЭЛТ б. Этотпроцесс, катсрый повторяется для каждой ступени ступенчатой волны, даетна ЭЛТ изометрическое трехмерноеиэображение Объема цели внутреннейструктуры.Таким образок, предложенное устройство позволяет представлять внутреннюю структуру сложных форм в трехмерном иэаметриескам отображении.1085520 Составитель Г.ФедоровРедактор Т.Кугрыщева Техред А.Ач Корректо лак аз 2057/5 б ВНИИПИ Го по дел 113035, МосТираж 823 Подпсударственного комитета СССРам изобретений и открытий ква, Ж, Раушская наб д.4 е ПП фПатент", г.ужгород, ул.Проектна Ф