Способ получения эхограмм внутренних органов человека и устройства для его осуществления

Изобретение относится к ультразвуковой медицинской технике для диагностических исследований в эхокардиографии, эхоэицелографии и лрЦель изобретения - улучшение диагностики состояния биотканей путем повышения точности измерения отражающей способности их границ, обес" печения идентичности эхограмм путем 10 адаптивного управления коэффициентом усиления.На фиг.1 представлена структурная схема устройства, на фиг.2 - временная диаграмма работы блоков уст ройства,Способ реализуется следующим образом.Для ультразвуковой эхблокации генерируют зондирующие электрические 2 О 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, разделяютолученную совокупность электрических импульсов на отдельные временные интервалы (зоны), выбирая отдельную зону для каждого импульса, все стра- ЗО женные импульсы, независимо от эоны, предварительно усиливают с коэффициентом усиления, обеспечивающим максимальный выходной сигнал Бм в случае полного отражения ультразвука от границы раздела структур, без затухания, выделяют максимум напряженияпервого, после зондирующего, предварительно усиленного импульса, функционально преобразуют его в на О пряжение П = , где Б соЬщ )ответствует напряжению, обеспечиваю" щему единичное дополнительное усилениезапоминают напряжение П до появления 3-го импульса (т,е. на время действия 2-го импульса), дополнительно дважды усиливают второй импульс с коэфАициентом усиления, линейно-управляемым напряжением П, выбирают максимум Ц дополнительно дважды усиленного второго импульса, Функционально преобразуют его в напряжение П = в , перемножают 55(1 - "-"-)13 омнапряжения 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 П, П , выделяют максимум этого дополнительного усиленного 3-го импульса 11 , функционально преобразуют его в напряжение П =перемножают запомненное(1 зи )Бомранее напряжение П П на вновь полученное напряжение Пз, запоминают напряжение П П П до появления 5-го импульса с целью управления коэффициентами дополнительного усиления 4-го импульса, и так далее.Любой последующий и-й предварительно усиленный импульс дважды дополнительно усиливают, каждый раз с коэффициентом усиления, линейно-управляемым напряжением ПП П П7 полученным во время действия предыдущего (и)-го импульса выделяют максимум Пкпн этого усиленного сигнала, функционально преобразуют егов напряжение Пйпере(1 - -д-)Боммножают напряжения П, ПП . иП-й запоминают напряжение П, ПП П, П, до появления (п+2)-го7-Иимпульса, с целью управления усилением (и+1)-го импульса, отображают визуально и регистрируют графическиусиленные импульсы в виде эхограмм.С помощью этих операций обеспечивается получение компенсированныхимпульсов (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 , первый усилитель 5, блок 6 отображения и регистратор 7, последовательно соединенные второй усилитель 8, ограничитель 9, пиковый детектор 1 О, 148266930 35 40 50 функциональный преобразователь 11, умнажитель 12, первый электронный ключ 13, второй электронный ключ 14 и первый элемент ИЛИ 15, третий электронный ключ 16, четвертый электронный ключ 17, первый конденсатор 3, 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, пят )й электронный ключ 25 и третий элемент ИЛИ 26, триггер 27, четвертый элемент ИЛИ 23, шестой электронный ключ 29.Устройство для осуществления предлагаемого способа работает следующим образом.Генератор 1 импульсов вырабатывает последовательность импульсов (фиг.2 а)) 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 генератора 1 импульсов, пройдя последо-. вательно инвертор 24 и 2-й элемент ИЛИ 23, разряжает до нуля пиковый детектор 10, который образует на своем Фвыходе потенциал П= О. В результате этого функциональный преобразователь 11, осуществляющий преобразование в соответствии с формулой ты 1.Цвырабатывает ва своем выПомходе напряжение 11), соответствующее "единичному" коэффициенту передачи первого и второго усилителей 5 и 3 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 У с выхода функционального 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 10 15 20 25 вп) 13 ц 1 б перезаряжает 1-й и 2-й конденсаторы 1 Я и 19 да патеццпалав, соответствующих "единичному" усплецпю. С 1-га кандецсатара 18 этот "единичный" потенциал через открытый 2-й ,электронный ключ 14 и 1-й элемент 1 ПИ 15 поступает ца управляющие входы 1-го и 2-га усилителей 5 и 8, обеспечивая ца каждом из них коэффициент усиления, равный 1, и, соответственно, их общий коэффициент усиления, равный 1, В этом положении схемаожидает" прихода первого отраженного импульса. Задний фронт импульса генератора 1 используется для синхронизации развертак блока 6 отображения и визуальнага контроля и графического регистратора 7, а также по нему формирователем 2 вырабатывается зондирующий импульс (фиг.2 б)евозбуждающий УЗ-преобразователь 3, который посылает ультразвукавсй импульс в пав правлении внутренних органов испытуемого. Отраженные ат границ междуструктурами внутренних органов ультразвуковые импульсы принимаются УЗ- преобразователем 3 и преобразуются им в электрический сигнал 11 ар, который усиливается предусилитслем 4, имеющим коэффициент усиленияе обеспечивающий для первого отраженного импульса при коэффициенте отражения ультразвука ат границы Кб, = 1 максимальный выходной сцгцал Це 1, грпнятый в приборе при условии отсутствия затухания ультразвука и коэффициентах передачи усилителей 5 и Я, равных 1. Реальный сигнал ат первогоотраженного импульса ца вь,хаде предусилителя 4 и 2-га усилителя Я составляет некоторую долю от максимального (соответственна первые импульсы на фиг.2 в,г). Сигнал с выхода 2-га усилителя 8 поступает на вход аграцичптеля 9, на выходе катарага действуют "подрезанные" па среднему уровни сигналы (фиг.2 д, сплошная линия). Эти сигналы непосредственна поступают ца 1-й вход блока 21 сравнения, а также, пройдя через 1-й блок 20 задержки, на второй ее вход (пунктир на фпг.2 д), Блок 21 сравнения вырабатывает положительные импульсы в случае, если незадержанный сигнал больше задержанного (фиг.2 е) и "нулевые" - в противном случае, Сигнал с выхода аграцпчцтеля 9 поступает также ца информационный вход пикового детектора 10,1482669 5сигнал У,р, е выхода которого (Фиг.2 к) поступает на Функциональный преобразователь 11, При этом через некоторое время после достижения мак 5 симума каждого импульса пиковый детектор 10 обнуляется действием "нулевых" полупериодов импульсов Фиг,2 л), получаемых сложением на 2-м элементе ИЛИ 23 импульсов (Фиг.2 е) с импульсами, задержанными 2-м блоком 22 задержки, Во время "единичных" состояний импульсов (фиг.2 л) происходит заряд пикового детектора 10. еЧо заднему фронту импульсов (Фиг.2 л) срабатывает триггер 27, на первом выходе которого действуют импульсы (Фиг.2 ж), а на втором - инверсные им импульсы (фиг.2 и), Преобразованц(ный до уровня функциональ 1Зовным преобразователем 11 первый отраженный импульс (Фиг.2 м) поступает на первый вход аналогового умножите ля 12, на второй вход которого подается потенциал У с 1-го конденсатора 18 через открытый 2-й электронный ключ 14, 1-й элемент ИЛИ 15,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.2 н) появляется импульс, повторяющий форму первого импульса на Фиг,2 м. Этот им 35 пульс через открытый совместным действием импульсов (фиг.2 л,ж) 3-й электронный ключ 16 подзаряжает 2-й конденсатор 19 до потенциала, соответствующему значению , кооом торый сохраняется до начала 3-го импульса (Фиг.2 п).По заднему Фронту первого импульса с выхода 2-го элемента ИЛИ 23 1(Фиг,2 л) срабатывает счетный триггер 27, в результате чего на его первом выходе появляется "0", а на втором - 5 О "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-го и 2-го усилителей 5 и 8, в результате чего они совмест-, но обеспечивают усиление, равное 1В таком положении схемаЬлм )Пом"ожидает" прихода второго отраженного импульса. Пришедший 2-й отраженный импульс усиливается с общим коэфт(фициентом усиления, про(1 Ю 3 )2БомI 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.2 к), который преобразуется функциональным преобразователем 11 до потенциала, соответстБвующего вв , который поступаетеО Мна 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 посту 11пает потенциал . Эти потенциалы перемножаются и через открытый совместным действием импульсов (Фиг.2 л, и) 1-й электронный ключ 13 подзаряжают 1-й конденсатор 18 до потенциала соответствующего1 1который сохраняЬИ 1 ЬжПом 1 ачется до начала 4"го отраженного импульса (Фиг.2 р). 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.2 л,м). По заднему фронту 2-го импульса от 2-го элемента ИЛИ 23 (фиг.2 л,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-го усилителей 5 и 8 поступает потенциал, обеспечивающий их общий коэффициент1усиления, равныйЦ )2 1В таком положении схема (1 ЬЛй.) 2кОМ"ожидает" прихода 3-го отраженногоимпульса. Действие схемы для 3-гоотраженного импульса подобно ее действию для 1-го отраженного импульса5за исключением коэффициента усиления,который составляет К,1(1- ) (1- - ".) (1 )Пом П.м Помзаднему фронту 3-го импульса от 2-гоэлемента ИЛИ 23 (фиг,2 л) вновь срабатывает триггер 27 и подготавливаетсхему к ожиданию 4-го отраженногоимпульса, для которого будет установлен коэффициент усиления, равный1 1 1(1 Ъв )г (1 ЬЛг )2 (1 "2 ЮПом Пом ПомДействие схемы для 4-го отраженногоимпульса подобно ее действию для2-го импульса, за исключением коэффициента усиления,Действие схемы для .всех нечетныхимпульсов подобно ее действию для1-го импульса, а для всех четных -действию для 2-го импульса. Отличиезаключается лишь в потенциалах, которые хранят или до которых подзаряжаются конденсаторы 18 и 19, определяющие действующий или подготавливаемый для следующего импульса коэффициент усиления, Для некоторогои-го импульса на управляющих входахусилителей 5 и 8 действует потенциал,обеспечивающий коэффициент усиления,равный 1 1- ЬдЬПом Ооа во время существования и-го импульса подготавливается для (и+1)-го импульса потенциал, обеспечивающий его коэффициент усиления, равный 1 1К(1 Мю ) г (1 наг.) гПо 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 б отображения и графического регистратора 7 (сплошная линия на фиг.2 д), где отображаются в виде эхограмм,Формула из о бр ете ния 1, Способ получения эхограмм внутренних органов человека, заключающйся в том, что генерируют электрические импульСы напряжеия, возбуждают ультразвуковое импульсное излучение, направленное в сторону исследуемых органов, принимают 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 йс 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 Ь, при полном отражении ультразвука от границы без затухания, для первого отраженного сигнала обеспечивают единичное дополнительное усиление К( =1, а для любого другого сигнала, начиная с второго, - дополнительное усиление в соответствии с .рекурентным со 1482669п = 1,2 (-1) - номера отраженных сигналов,- максимум п-го отраженного сигнала,52. Устройство для получения эхограмм внутренних органов человека, содержащее последовательно соединенные генератор импульсов, формирова О тель, ультразвуковой преобразователь, предусилитель и первый усилитель, блок отображения и регистратор, подключенные своими синхровходами к выходу генератора импульсов, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью обеспечения идентичности эхограмм путем адаптивного управления коэффициентом усиления, в него введены последовательно соединенные второй усилитель, ограничитель, пиковый детектор, Функциональный преобразователь, умножитель, первый электронный ключ,второй электронный, ключ и первый элемент ИЛИ, выходом подключенный к 25 второму входу первого усилителя и первому входу второго усилителя,второй вход 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 элек 35 тронных ключей, а вторые выводы - к общей точке устройства, последовательно соединенные первыи блок задержки, блок сравнения, второй блок задержки, второй элемент ИЛИ, выхо 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 ИЛИ, 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 генеЭ ратора импульсов, шестой электронный ключ, выходом подключенный к второму входу третьего элемента ИЛИ, а входом ",к выходу функционапьного 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 4 В Составитель В. АниськинРедактор Т. Парфенова Техред М.Ходанич Коррект Самборска ираж 6 каз 2731 Подписн Государственного комитета по.изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 НИИ Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина е) Ж) М) Г 1