Способ определения коэффициентов отражения границ биологической ткани и устройство для его осуществления

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИРЕСПУБЛИК ЯО 139 1)4 А 61 В 8/О ОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ. ИЗОБРЕТЕНИЯ ПИ А ЕЛЬ(71) Всесоюзный научно-исследовский, проектно-конструкторскийнологический институт токов высчастоты им. В.П.Вологдина(56) Хэвлайс Дж.Ф., Тайнзер ДжУльтразвуковая визуализация вне. - ТИИЭР, 1979, т. 67, У 4,с. 209-234.Патент США В 4414850,кл. 0 01 Б 29/00, 1980,(54) СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦОТРАЖЕНИЯ ГРАНИЦ БИОЛОГИЧЕСКОЙИ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕ(57) Изобретение предназначеноультразвуковых способов исследоЦель изобретения - повышение тоти определения. Устройство содепьезопреобразователи 11 2, генер окон.К.медициИЕНТТКАННИЯ вания,чносжи аторы К АВТОРСКОМУ СВ 3 4 зондирующих сигналов, избирательные фильтры 5 6, логарифмические усилители 7 8, детекторы 9 10, регистратор 1, схемы запоминания экстремума, сумматор, интегратор и антилогарифмирующее устройство, Исследуемая область облучается ультразвуком с помощью пьезопреобразователяи генератора 3, Ультразвуковые сигналы,отраженные от грани раздела, принимаются тем же преобразователем и после усиления и компенсации затухания в блоке отображаются регистратором 11, Дополнительная частотная селекция эхо-сигналов обеспечивается избирательными фильтрами 5,6. Логарифмичес- сЖ кое сжатие амплитуды эхо-сигналов происходит в логарифмических усилителях 7, 8. Способ обеспечивает непосредственное измерение отражательной спо- С собности исследуемых тканей без применения временной селекции эхо-сигналов и оценки времени их прихода. 2 с.п. ф-лы, 3 ил. аа М(9)5 Из (9), учитывая (2), следует,что коэффициент отражения УЗ от -йграницы можно представить в виде Г, . 2Оехр(- -1 пг; --- -1 пг )2г 2 1(0)"П ( 1) П р и м е р. В исследуемую область тела одновременно с помощью преобразователей 1 и 2 и генераторов 3 и 4 излучают два пакета УЗ колебаний первой и второй частотыАкустическая энергия, частично отражаясь от границ раздела соседних слоев с различными импедансами, принимается преобразователями 1 и 2 в соответствиис их резонансными частотами, Дополнительная В усилительном тракте с логариф 5 мической амплитудной характеристикой сигналы 11=1 пг могут быть получены непосредственно,Проиллюстрируем полученное соотношение следующим примером: расстояние до первой границы (=1) х=5 см и зондирование ведется на двух частотах Г=2 МГц и Г =4 МГц. Коэффициент отражения УЗ волны от рассматриваемой границы 1,=0,05 . Усредненная величина затухания УЗ в мягких тканях 4= 1 дБ МГц см . Тогда затухание УЗ на низкой частоте 20 дБ, т.е. эхосигнал ослаблен в 10 раз. Аналогично на высокой частоте ослабление равно 40 дБ или 100 раз.Таким образом, относительная интенсивность эхо-сигнала на низкой частоте равна г, =5 О-. Соответст - -3венно, г,2=5 10 , Подставив полученные значения в,(9), получают 1 пК= =-2,99 или иначе К,=0,05, Таким образом, предлагаемый способ обеспечивает непосредственное измерение отражательной способности исследуемых 40 тканей без применения временной селекции эхо-сигналов и оценки времени их прихода. Коррекция результатов глубинных слоев достигается при этом интерационным характером фор" 41 цулы (10), а именно знаменателем Пс 1-1И (1-). частотная селекция эхо-сигналов обеспечивается избирательными фильтрами 5 и 6, Логарифмическое сжатие амплитуды эхо-сигналов происходит в логарифматоре 7 и 8. В детекторе 9 и 1 О сигналы детектируютсяМаксимумы продетектированных сигналов находятся в схеме 12 и 13 запоминания. Сумматор 4 обеспечивает алгебраическое суммирование амплитуд логарифмированных эхо-сигналов с заданным весом 2и --- и 2, Дпя автоматичес- Г -, Гг-Гт.кого учета потерь энергии при прохождении границ в состав устройства введен интегратор 15 и цепь обратной связи, замкнутая на вычитающий вход сумматора 14,Принцип действия этого контура автоматического управления может быть пояснен, исходя из следующих преобразований выражения (9), Логарифм произведения равен сумме логарифмов сомножителей, Кроме того, при Е ( 1 справедливо приближение 1 п(1-И) -Е. Величина. коэффициента отражения в мягких тканях не превышает значений О,. Это позволяет представить выражение (9) в следующем приближенном виде:Г, Г 21 пЕ = - -1 пг; ---- 1 пг +2 Г -Г1 2+2, 1 с.1Соотношению (11) соответствует структурная схема контура управления, состоящая из сумматора, интегратора, антилогарифматора, охваченных цепью обратной связи,как показано на (фиг,1)Возможность практического использования предлагаемого изобретения вытекает из того, что при большом числ=-1ле и в слагаемом, Коперация1суммирования может быть заменена интегрированием. В результате устройство фиг. 1) обеспечивает точную реализацию предлагаемого способа измерений.Формула изобретения1, Способ определения коэффициентов отражения границ биологической ткани путем излучения двух пакетовакустических сигналов разных частот, приема эхо-сигналов, их селекции по частоте, логарифмического усиления амплитуды сигналов и детектирования, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения точности определения, измеряют максимальные значения продетектированных сигналов и вычисляют коэффициент отражения от границы биологической ткани по формулеехР(Г-Г)(Г 1 пЦ; -Г 1 пУ 1, )где Е, - коэффициент отражения от-й границы биологической ткани;Г Г- частоты двух пакетов, акустических сигналов;111 ,Б; - максимальные значения продетектированных эхо-сигналов соответственно частоти т.2. Устройство для определения коэффициентов отражения границ биологической ткани, включающее два приемопередающих канала, каждый из которых содержит последовательно соединенные генератор, пьезопреобразователь, избирательный фильтр логарифмический усилитель и амплитудный детектор, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения быстродей ствия, приемопередающие каналы содержат блок выделения максимума амплитуды, выходы приемопередающих каналов соединены с суммирующим и первым вычитающим входами сумматора, выход которого додключен к последовательно соединенным антилогарифмическому блоку и интегратору, причем регистратор соединен с входом интегратора, его выход - с вторым вычитающим входом 2 О сумматора, коэффициенты передачи сум"матора по суммирующему, первому и второму вычитающим входам соответственно равны частному от деления частоты второго генератора на разность 25 частот генераторов, частному от деления частоты первого генератора на разность частот генераторов и двум.1 397026 Составитель Ю.ПорецкТехред Л.Олийнык Корректор Л. Пилипенко Редакт Н,Рог каз 2544/ 6 н 035 к роизводственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул, Проектная, .4 Тираж Го суда елам и осква,рственногобретенийЖ, Рауш Подломитета СССРоткрытийая наб., д.