Имитатор ультразвуковых томограмм внутренних органов

1153886 пенчатого блока задержки соединеныс выходомвторого каскадаблока управления,вход которогоподключен квторо 1Изобретение относится к медицинской технике, в частности к искусственным имитаторам ультразву-.ковых томограмм внутренних органовчеловека (печени, селезенки, почек),и может быть использовано для метрологического обеспечения ультразвуковых диагностических эхографовв процессе их. настройки и тарировки.Известен имитатор ультразвуковых 1 Отомограмм внутренних органов, содержащий строчный синхронизатор с трех-ступенчатым блоком задержки .1.Наиболее близким по техническойсущности к изобретению является 5имитатор, содержащий кадровый и .строчный синхронизаторы с генератором первого строба, трехступенчатым блоком задержки и первым и вторым формирователями .2. 20Недостаткам известных имитаторов является низкая точность измерений.Целью изобретения является повы-шение точности воспроизведения 25амплитудных показателей томограмм.Поставленная цель достигаетсятем, что в имитатор ультразвуковыхтомограмм внутренних органов, содержащий кадровый и строчный синхроннзаторы, генератор первого строба,трехступенчатый блок задержки, первый и второй Формирователи сигналов,дополнительно введены генератор косинусоиды, генератор Функцийзп Хх , генератор случайной последовательности импульсов, генераторшума, три схемы И, генераторы второго и третьего стробов, семиступенчатый блок задержки, коммутатор 0и блок управления, выход первого ка.нала которого соединен с первымивходами пятой и шестой ступеней семиступенчатого блока задержки,вторые входы которых подключены кпервым входам его первой, третьей,четвертойи седьмой ступеней, а такму выходу генератора второго строба,авход первого каскада подключен к второ.му выходу генератора третьего строба,2ч же к выходу генератора функции з 1 п ХХ , выход генератора косинусои Т 1ды соединен с вторыми входами первой и седьмой ступеней семиступенчатого блока задержки, третьи входы которых подключены к выходу третьего канала блока управления, вход которого соединен через первый Формирователь сигналов с входом первой ступени трехступенчатого блока задержки и через последовательно соединенные кадровый синхронизатор, строчный синхронизатор и второй Формирователь сигналов. - с четвертым входом первой ступени семиступенчатого блока задержки, выходы первой и седьмой ступеней которого подключены к первому и второму входам коммутатора, выходы шестой и пятой ступеней - к первому и второму входам первой схемы И, выходы .четвертой н третьей ступеней к первому и второму входам второй схемы И, а выход второй ступени - через генератор случайной последовательности импульсов к генератору шума и к первому входу третьей схемы И, второй вход которой соединен через генератор первого строба с выходом первой ступени трехступенчатого блока задержки, выход второй ступени которого подключен через генератор второго строба к третьему входу второй схемы И, а выход третьей ступени - через гене- ратор третьего строба к третьему входу первой схемы И, выход которой соединен с третьим входом коммутатора, четвертый и пятый входы которого подключены к выходам второй и третьей схем И, при этом вторые входы четвертой и третьей ступеней семиступенчатого блока задержки соединены с выходом второго каскада блока управления, вход которого подключен к второму выходу генераторавторого строба, а вход первого каска1 ,53 да подключен к второму выходу генератора третьего строба.На фиг,представлена структурная электрическая схема имитатора,на фиг. 2 - эпюры напряжений, поясняющие формирование одного кадра аналога ультразвуковой томограммы печени и характер изменения временизадержки схемами управления временемзадержки, на фиг. 3 - эпюры напря- Ожений, показывающие формированиеаналога томограммы при имитации изменений угла локации органа в пределахнескольких кадров изображения (временной масштаб по сравнению с фиг, 2 15составляет 1:12); на фиг. 4 - эпюры,поясняющие Формирование одной строкииэображения (временной масштаб посравнению с Фиг. 2 составляет 45:1);на фиг. 5 - вид сформированного с 20помощью имитатора аналога томограммыпечени на экране индикатора, подключенного к имитатору типовогодвухкоординатного ультразвуковогоэхолокатора в режиме секторного обзара,Имитатор ультразвуковых томограммвнутренних органов содержит кадровый1 и строчный 2 синхронизаторы, генератор 3 первого строба, трехступенчатый блок 4 задержки, два Формирователя 5 и б сигналов, генератор 7косинусоиды, генератор 8 функций,з 1 п ХIМ , генератор 9 случайной1последовательности импульсов, генератор 10 шума, третью схему И 11,генераторы второго 12 и третьего 13стробов, вторую и первую схемы И 14и 15, семиступенчатый блок 16 задержки и блок 17 управлеяия, коммутатор 4018 выходных сигналов (Фиг. ).Имитатор работает следующим образом.В режиме имитации томограммы печени кадровый синхРонизатоР 1 45(фиг. 2) с периодом Фк начала и, окончания кадра изображения (Фиг. 5)аналогадвухкоординатного пространственного сечения печени. Синхросигналы сдвигаются во времени первой,второй и третьей ступенями трехступенчатого блока 4 задержки соответственна, иа интервалы Й 4,р, 1 Эопределяющие пределы разрешеннойдальности (глубины залегания). Задержанные синхроимпульсы запускаютгенераторы 3, 12, 13 первого, второ 886 4го и третьего стробов Г, Д, Е с длп" тельностями соответственно 1 ан, 1Продолжительность 1:стробнрующего импульса генератора 3 первого "троба определяет зону формирования сигналов диффузного эха от акустических неоднородностей печеночнобилиарных структур, продолжительность 1, импульсов генератора 12 второго строба- зону формирования сигналов, отраженных от стенок желч-: ного пузыря, а продолжительность С с импульсов генератора 13 третьего строба - от стенок внутриорганного сосуда - воротной вены. Одновременно с формированием сннхросигналов "А" кадровым синхронизатором 1 вырабатывается сигнал "Б" длительностью Ф.к Величина .к определяет требуемое число строк изображения Й . Строчные импульсы "В" с периодом следованиястрок изображения вырабатываютсся строчным синхронизатором 2, в результате формируется последовательность строчных импульсов одного: кадра. Кадровый импульс "В" управляет работой блока 17 управления с прямым и инвертирующими выходами, изменяющегося продолжительность интервалов 1 задержки первой и седьмой ступени блока 16 задержки. Интервал задержки первой ступени изменяется за время 1 к кадра в пределах от макснмального 1 ,н,с до минимального 1,мин значений и обратно (фиг. 2 Е, сплошная линия), имитируя изменение на томограмме положения передней стенки органа ГЛ, а седьмой ступени - в обратной зависимости (фиг. 2 Е, штрих-пунктир), имитируя изменения положения задней стенки органа 1 У. Сигнал "Д" с выхода генератора 12.второго строба запускает второй канал блока 17 управления, который в течение ФормированиягМ строба изменяет интервал 1. задержки (аналог отражений от передней стенки желчного пузыря У 1) в соответствии с зависимостью "3"; для третьей ступени семиступенчатогоЮ блока 16 задержки от .Б макс домни и обратно (сплошная линия), а длялчетвертой ступени " от .5 мнндо 1 мени обратно (аналог задней стенки желчного пузыря, штрихпуиктир), Аналогичным путем приведенный в рабочее состояние стробирующим импульсом "Е" первый канал блока 17 .управле 1153886гния изменяет интервал 6 в соответ. ствии с зависимостью И": для пятой ступени блока 16 задержки - от6 накс до брин и обратно (аналог передней стенки воротной вены Ч 11), а для 5 шестой ступени - в обратной зависимости (аналог задней стенки) .В процессе смены кадров изображения томограммы имитируется изменение1 1 угла локации органа : сигналы К с выхода генератора 7 к осинус оидал ьных импульсов длительностью тк и сигналы "Л" с выхода генератора 8 функций в 2 п Хм с периодомизменяют амплитудные соотношения аналогов 15 передней и задней стенок органа в соответствии с режимом работы коммутатора входных делителей блока 16 (не показан) .В режиме Формирования зеркального 20 типа отражения при изменении пока 2 ( зателей сигнала вида зп ХХ имитируются диагностические "варианты нормы" томограмм, характерные для здорового человека. При задании 25 диффузного типа отражения имитатор обеспечивает получение аналогов томограмм, отмечающихся при тяжелых клинических заболеваниях органа, сопровождающихся уплотнением парен- щ химы печени, развитием воспалительных и дегенеративных процессов, появлением множественных .объемных новообразований (метастазы, абсцессы, гематомы и др.). Смешанный тип отражения имитирует акустические свойства органа при стадиях заболеваний, сопровождающихся появлением ограниченного числа очагов структурных изменений тканей.40Синхронно с модуляцией по амплитуде аналогов отражений от передней и задней стенок органа сигналы "Л" с выхода генератора 8 управляют уровнями сигналов, соответствующих изоб ражениям желчного пузыря и воротной вены Ч и Ч 11.При Формировании строки первого кадра (фиг. 4) первый строчныйимпульс "В" поступает на четыре по ф следовательно соединенные первую, вторую, третью и четвертую ступенизадержки блока 16 и сдвигаются во времени на интервалы: первой ступенью - иа Т(аналог запаздывания отражения "М" от передней стенки органа), второй ступенью . - иа Х ( 11 + 1 - сдвиг во времени отражения "Н" от печеночно-билиарных структур), третьей ступенью - на 1( 1. ф 12 +- запаздывание отражения "О от передней стенки желчного пузыря), четвертой ступенью - на 1,4 ( 1.1+ Ч.2 + 1 ъ + Тц - запаздывание отражения Р" от передней стен- ки воротной вены).Аналог сигнала "М" от передней стенки органа 1 после модуляции поступает на коммутатор 18 выходных сигналов и отображается на экране индикатора (фиг. 5), начиная с первой строки иэображения, в течение всего кадра в виде передней стенки органа 1 И.С выхода второй ступени задержки блока 16 сигнал запускает генератор 9 случайной последовательности импульсов, претерпевающей дополнительную модуляцию по уровню шумом с выхода генератора 10, и поступает на схему И 11. На второй вход схемы 11 подается сигнал "Г" разрешенной дальности с выхода генератора 3 первого строба. В результате эа время Формирования сигнала "Г"; начиная со строки с номером и, и по строку И 2 случайные последовательности "Н" импульсов, имитирующие отражения от печеночно-билиарных структур, будут проходить через схему 11 и отображаться в виде группы отметок Ч (номера строк И и Иопределяются моментами начала и окончания формирования строба Г) .. Импульс с выхода третьей ступени задержки блока 16 поступает на схему И 14 непосредственно и с помощью четвертой ступени блока 16 - с задержкой на интервал (.6 (аналог "двойного" отражения от передней и задней стенок желчного пузыря). Далее "двойное эхо" 1 с выхода схемы 14 во время формирования сигнала "Д" разрешенной дальности, поступающего с выхода генератора 12 второго строба через коммутатор 18 отображается на экране (фиг. 5) в виде структуры Ч со строки Ипо строку Ииэображения томограммы.Аналогично импульсом с выхода пятой ступени задержки блока 16 с помощью шестой ступени задержки и схемы И 15 эа время строба К формируется аналог изображения воротной вены Ч 11 со строкиз пой55 7 1153Сигнал с выхода шестой ступени задержки блока 1 Ь поступает на седьмую ступень задержки, сдвигается во времени наи поступает на экраниндикатора, на котором отображается 5в виде контура 1 Ч (аналога заднейстенки органа) в течение всего времени формирования кадра.При условии, если стробы Г, Д, Еперекрываются во времени (что харак 10терно для томограмм печени, регистрируемых иэ зоны 7 межреберного промежутка справа у грудины) и из эпигастральиой области в наклонномсечении), суммарный сигнал стооки притаком совпадении во времени имеет11 1вид С . Если укаэанное условие невыполняется (что отмечается для томограмм, регистрируемых из эоны 8 межреберья по среднеключичной линии)составляющие сигнала "С", Н", "0,1 11П формируются в разные моментывремени.Параметры второго и третьего каналов .блока управления временем за 25держки выбраны таким образом, чтопри формировании строк с номерамил лИ - И выполняется условие 15 = 1 = О,что соответствует крайним точкамизображений "Ч 1" и "Ч 11". Для строкс номерами И+0,5(И-Из) и И 5+0,5(Иь - Из) расстояния между изображениями передней и задней стенок структур "Ч" и "Ч 11" максимальные.По сформированному таким образом З 5тест-сигналу, имитирующему реальную томограмму печени и подаваемомуна вход приемного тракта типовогоультразвукового эхографа, в процессеметрологического обеспечения прибора 4 Оосуществляется настройка всех имеющихся регулировок чувствительноститракта с целью получения наиболееотчетливой картины границ органан внутриорганных структур. В процессе настройки добиваются максималького совпадения получаемого на экране эхографа изображения тест-.сигнала и яркости его отдельных участков с исходным тест-сигналом, задавае мьв с помощью имитатора. При настройке выходы кадрового и строчного синхронизаторов 1 и 2 подключаются к соответствующим входам синхронизации блока развертки локатораПредлагаемое построение и работа имитатора обеспечивают получение 886 8наиболее сложного по структуре изображения томограммы печени. Поскольку томограммы селезенки и почек имеют. более простую структуру, и ряд их эхографических признаков совпадает с таковыми для печени, переход к получению томограмм селезенки и почек осуществляется выключением определенных функциональных .элементовАналогично формированию томограммы печени на экране отображаются аналоги передней и задней стенок органа 111 и 1 Ча группа диффузных эхо размещается ближе к центру иэображения, имитируя структуры центральной зоны органа. Линейные размеры изображений выбираются, исходя из реальных размеров органа. Таким образом, предлагаемый имитатор обеспечивает повьппение точности воспроизведения амплитудных показателей томограмм, что обеспечивает: повышение диагностических возможностей методов и аппаратуры для эхографии за счет учета в про - цессе настройки эхографов различных вариантов томограмм, характерных для нормы и патологии, улучшение диагностических возможностей эхографов в определении стадий развития заболеваний внутренних органов, так как появляется возможность предварительной настройки регулировок прибора на вариант томограммы, соответствующий определенному заболеванию, устоичивое вьщеление томограмм органов и внутриорганных структур у операторов, подвергающихся воздействию факторов внешней сре ды (в авиационной, космической, подводной и др. областях медицины) путем предварительной настройки эхографа с учетом вероятных смещений позиции органов при воздействии, позволяет существенно сократить время обработки томограмм, что необходимо для более оперативного принятия решения о состоянии операторов или диагнозе заболевания, за счет создания более надежных алгоритмов и программ автоматизированной обработки информации посредством использования стандартизированных по амплитудным характеристикам тест-сигналов томограмм внутренних органов.1153886 Соетавнтель О. ОрноТехред С.йоваийРедактор Л,Зайцева корректор С. Шекм Финиай ПЙ ую. Проектная, 4 ент", г,Тирак 722 Ногаи ЗИЯЮЩ Гоаударственного комитета МЖС но делам изобретений:и открьугйй 333635, Москва, Ж,. Рауаская наб.,