Способ ультразвуковой томографии

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ Союз СоаетскнкСоциалистическихРеспублик К АВТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУОпубликовано 23 Л 282. Ьюллетеиь Йо 47 (33) УДК б 20., д 79, 16(088.8) Дата опубликования описания 23.12.82 4(72) Авторы иэобретеиия Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной.промышленности(54) СПОСОБ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ТОМОГРАФИИ Изобретение относится к ультразвуковой томограФии и предназначено для использования в ультразвуковой дефектоскопии иэделий, материалов, а также в медицинской диагностике обширного круга заболеваний.Известен способ томографии с использованием .в качестве источника излучения рентгеновских лучей, при котором осуществляют сканирование объекта механическим способом при поступательном и вращательном движениисистемы излучатель-детектор, определяют с помощью ЭВМ коэффициент ослабления измерения в соответствии с осуществленными траекториями сканирования и реконструируют иэображение плоского сечение объекта в виде пространственного распределения коэффициента ослабления рентгеновского излучения Ъ 3.Недостатком указанного метода является высокая доза облучения рентгеновскими лучами как пациента, так и оператора.Наиболее близким техническим решением к изобретению является способ ультразвуковой томографии, при кото.ром сканируют исследуемый объект с обеспечением проэвучивания заданной плоскости его под различными углами, измеряют время распространения ультразвуковых колебаний при каждом значении угла, по полученным значениям времени рассчитывают коэффициент ослабления, по которому судят о структуре объекта (23.Недостатками указанного способа являются низкая точность исследования, связанная с неивбеаностьв погреюностей иэ-за отклонения линейной и угловой скорости перемещения системы источник- приемник от заданной, таким образом, ошибки в определении координат мочей, в которых определяют фазовув скорость звука;.длительность процесса скаиирования и, следовательно, низкая производительность способа.Целью изобретения является повышение точности и производительности.Указанная цель достигаетря тем, что согласно способу сканируют иссле. дуемый объект о обеспечением прозвучивания заданной плоскости его под, различными углами, измеряют время распространения ультразвуковых коле- баний при каждом значении угла, по полученным значением времени рассчи тывавт коэффициент ослабления, по которому судят о структуре объекта, 983531сканиронание проводят расходящимся пучком ультразвуковых колебаний, источник которого перемещают по окружности с радиусом, превышающим размер исследуемого объекта, а коэффициент ослабления рассчитывают иэ соотноше ния9и уф 1 ф Гдг"изм о=н (Я.гд -э10 где изм - время прихода переднегофронта волны, прошедшейчерез исследуемый объект,тр- время прихода переднегофронта волны в иммерсионной жидкости;пз - искомый коэффициент ультразвуковой волны н точке скоординатами (г,Ч);Я - радиус замкнутого контура,образованного преобразователями;переменная интегрирования 1Ы - радиальная координата луча распространения колебаний ультразвуковых.На чертеже представлено устройтсво, реализующее способ ультразвуковой томографии.Устройство содержит неподвижную платФорму 1 с центральным отверстием ЗО 2, в котором размещен исследуемый объек 3 и кольцевидная рама 4. Между объектом 3 и кольцевидной рамой 4 находится эластичная замкнутая пленка 5,причем между ней.и рамой 4 имеется 3 иммерсионная жидкость 6 для обеспечения необходимого акустического контакта. На внутреннейстороне кольце-. видной рамы 4 расположены пьезопреобразонатели 7, рама крепится к жестО ким направляющим 8, находящимся на неподвижной платформе 1, с помощью средств обеспечивающих поступательное движение рамы 4 вдоль направляющих 8 и вращательное ее движение вокруг оси, 4 проходящей через направляющие 8 и перпендикулярной к неподвижной оси 9.Крепление объекта осуществлено посредством крепежного фланца 10, который удерживает несущую деталь 11 с расположенным на ней объектом 3.Устройство содержит также блок 12 программного управления, а нсе преобразователи 7 связаны по входу и выходу с блоком 13 электронной коммутации и регистрации измеренных сигналон, связанным по входу н выходу с блоком 12 программного управления и по входу с генератором 14 электрических импульсов, который в свою очередь связан по входу с блоком 12 программного управления. Блок 13 элеткронной коммутациии регистрации связан по выходу с аналого-цифровым праобразонателем 15, который связан 65гдц -время прихода реднего фронт волны 1 Т -время прихода та волны в имм онной жидкостирон рсипо входу с блоком 12 программного управления, а по выходу - с блоком 16 буферной магнитной памяти,связанным также по входу с блоком 12 программного управления и взаимосвязанным с электронной вычислительной машиной 17, Электронная вычислительная машина 17 взаимосвязана со средствами 18 внешней магнитной памяти и сняэана по выходу с полутоновым дисплеем 19.Способ осуществляется следующим образом.С помощью блока 13 коммутации и регистрацци, связанного с генератором 14 электрических импульсов, осуществляется возбуждение одного иэ преобразователей 7, расположенных на кольцевой раме 4. Преобразователь 7 формирует ультразвуковой пучок, который облучает область объекта 3. Группы преобразователей, расположенные рядом с излучающим преобразователем и напротив его, регистрируют сигналы, которые поступают на вход блока 13 коммутации и регистрации, затем сигналы передаются через аналоговый преобразователь 15 н блок 16 буферной магнитной памяти, после чего описанный процесс повторяется, причем осуществляется возбуждение уже другого преобразонателя 7,Процесс сканирования ультразвуком объекта осуществляют до тех пор, пока каждый из преобразователей 7, образующих замкнутый контур(кольце- видную раму 4), поочередно не будет задейстнонан н режиме облучения, таким образом осуществляют сканиронание пучком ультразвуковых колебаний, источник которого (преобразователь 7) перемещают с помощью блока 12 программного управления н связанного с ним блока 13 коммутации и регистрации, по окружности (кольценидной рамы 4),радиус которой превышает размер исследуемого объекта 3.При помощи электронной вычислительной машины 17 Измеренная информация считывается с блока 16 буферной магнитной памяти и обрабатывается с целью получения распределения значений Фаэоной скорости ультразвука по исследуемому сечению объекта 3, используя зависимость между временем прихода переднего Фронта ультразвуковой волны, прошедшей через объект, и фазоной скоростью звука н конкретной точкеизб- о = п(г, Ч)й - радиус замкнутого контура, обра-.зованного преобразователями;и = и Ф Рискомый коэффициент ослабления ультразвуковой волны,где д с(г,Ч) Сг - переменная интег-. 0рированияа( - радиальная координата вершин луча распространения улътраэвуковых:колебаний, т.екратчайшее расстояние от центранеподвижного объекта до ультразвукового луча.Результаты обработки записываютсяв. блок вйешней магнитной памяти иливизуализируются на экране дисплея 19,25Данный способ позволяет существенно сократить время контроля, т.е, повысить производительность и точность контроля.30формула изобретенияСпособ ультразвуковой томографии, заключающийся в том, что сканируют 35 исследуемый объект с обеспечением прозвучивания заданной плоскости его под различными углами, измеряют время распространения улътразвуковых колебаний при каждом значении угла,по полученным значениям времени рассчитывают коэффициент ослабления, покоторому судят о структуре объекта,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что,с целью повышения точности и производительности, сканирование проводятрасходящимся пучком ультразвуковыхколебаний, источник которого перемещают по окружности с радиусом,:превышающим размер исследуемого объекта,а коэффициент ослабления рассчитывают из соотношенияйизюма "о= я (г Ч)и 1 гаге12 2где Тзм - время прихода первого фронта волны, прошедшей черезисследуемый объекту1 - время прихода переднегофронта волны в иммерсионной жидкостип 4 - искомый коэффициент ослабления ультразвуковой волны в точке с координатами (г,Ч);Я - радиус замкнутого контура,образованного преобразова-телями;г - переменная интегрирования)Ы - радиальная координата луча распространения ультразвуковых колебаний,Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Патент Великобритании9 1.283.915, кл, Н 5 Й, 1972..2. 3 ЕЕЕ МгапаасС 1 оп оп Боп 1 св апйМ 1 гаэоп 1 сэ, чог 54-24 1977, 9 4,рр. 229-234 (прототип).983831 Составитель К.ЛеоновРедактор И.Николайчук Техред М.Надь КорректорС,Шеки каз 9907ВНИ о 130 лиал ППП фПатент, г,ужгород, ул.Проектн 0ПИ Госудделам изМосква Тираж 88 ственног ретенийЖ, Ра Подписикомитета СССРоткрытийскан наб., д,4/5