Ультразвуковой измеритель параметров биологических тканей

 

Ультразвуковой измеритель параметров биологических тканей позволяет повысить точность и разрешающую способность измерения параметров биологических тканей путем исключения влияния частотной зависимости коэффициента отражения ультразвуковой волны с увеличением дальности. Последовательно соединенные регулируемые усилители 13, 14, и 15, полосовые фильтры 1,2 и 3, логарифмические усилители 4,5 и 6 и амплитудные детекторы 7,8 и 9 соответственно образуют три канала, настроенные под верхнюю, среднюю и низшую частоты спектра входного сигнала. После суммирования в сумматорах 16 и 18 на первом выходе образуется сигнал, пропорциональный коэффициенту отражения исследуемых тканей. После обработки выходных сигналов каналов в сумматоре 16, масштабном усилителе 17 с коэффициентом передачи, равным 0,5, блоке 10 вычитания, линии 12 задержки, блоке 11 вычитания и масштабном усилителе 19 на втором выходе образуется сигнал, пропорциональный параметру затухания исследуемых тканей. Интегратор 20 и масштабные усилители 21, 22 и 23 совместно с регулируемыми усилителями 13, 14 и 15 образуют канал обратной связи, автоматически компенсирующий спад уровня отраженного сигнала в области верхних частот, связанный с частотной зависимостью коэффициента отражения и затухания исследуемых тканей. 1 ил.

СОЮЗ COeETСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

И А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ fHHT СССР

f (21) 4272142/28-14 (22) 29.06.87 (46) 07.10.89. Бюл, № 37 (71) Ленинградский институт авиационного приборостроения (72) А.Е.Воробьев, В.Г,Ахрамеев, В.Н.Удадов и В.А,Фомченко ,(53) 615.47(088.8) (56) Заявка ЕПВ № 0154869, кл. G 01 S 7/62, А 61 В 8/14, 1986, (54) УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ИЗМЕРИТЕЛЬ ПАРАМЕТР0В БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ (57) Ультразвуковой измеритель параметров биологических тканей позволяет повысить точность и разрешающую способность измерения параметров биологических тканей путем исключения влияния частотной зависимости коэффициента отражения ультразвуковой волны с увеличением дальности, Последовательно соединенные регулируемые усилители 13, 14 и 15, полосовые фильтры 1, 2 и 3, логарифмические усилители 4, 5 и 6 и амплитудные детекторы 7, 8 и 9 соответственно об15ц 4 А 61 В 8/14, G 01 S 7/62

2 разуют три канала, настроенные под верхнюю, среднюю и низшую частоты спектра входного сигнала, После суммирования в сумматорах 16 и 18 на первом выходе образуется сигнал, пропорциональный коэффициенту отражения исследуемых тканей. После обработки выходных сигналов каналов в сумматоре 16, масштабном усилителе 17 с коэффициентом передачи, равным 0 5, блоке 10 вычитания, линии

12 задержки, блоке 11 вычитания и масштабном усилителе 19 на втором выходе образуется сигнал, пропорциональный параметру затухания исследу:- емых тканей. Интегратор 20 и масштабные усилители 21, 22 и 23 совместно с регулируемыми усилителями 13, 14 и

15 образуют канал обратной связи, автоматически компенсирующий спад уровня отраженного сигнала в области верхних частот, связанный с частотной зависимостью коэффициента отражения и затухания исследуемых тканей.

1 ил.

3 1512569

Изобретение относится к медицине. и медицинской технике и может быть использовано в ультразвуковых устройствах для исследования внутренних

Ю органов человека.

Цель изобретения — повышение точности и разрешающей способности путем исключения влияния частотной зависимости коэффициента отражения 10 с ростом дальности.

На чертеже изображена структурная схема измерителя.

Измеритель содержит полосовые фильтры 1-3, логарифмические усили- 15 тели 4-6, амплитудные детекторы 7-9, блоки 10 и 11 вычитания, линию 12 задержки, регулируемые усилители )3)5, сумматоры 16 и 17, масштабные усилители 18 и 19, интегратор 20, 20 масштабные усилители 21-23, Устройство обработки сигналов ультразвукового медицинского локатора работает следующим образом, Входной сигнал S(Z), где Z — дальность, поступает одновременно на три канала, Первый канал образован последовательно соединенными регулируемым усилителем 13, полосовым фильтром 1„ логарифмическим усилителем 4 и амп- 30 литудным детектором 7, Второй и тре, тий канали идентичны первому по структуре и содержат последовательно соединенные блоки 14, 2, 5, 8 и 15, 3, 6, 9 соответственно. Характеристики каналов идентичны и отличаются частотой настройки фильтров 1-3, причем центральные частоты фильтров f

Е и f находятся в соотношении

fó f

Е Е»

На выходе каждого из каналов формируется напряжение, равное lnU(Z, f ), где i=1,2,3, à U(Z, f; ) — ампли- 45 туда принятого сигнала на частоте соответствующего дальности Z, Если принять коэффициент передачи масштабного усилителя 18 равным l/2, то на выходе блока 11 вычитания формируется сигнал, равный

1/2 (1п11(Е,f»)+lnU(Z,f>)

-2lnU(Z,f )- 1 1пБ(Е+ АZ, f,) +

+1пп(2+22, и )" 21nU(z+ht,f<)$1, 55 где Š— время задержки сигнала в линии 12 задержки.

Можно показать, что эта величина пропорциональна параметру затухания

Р (Е) исследуемого объекта, усредненномУ на интеРвале (Е, Е+ЬЕ),.Для его нормировки используется масштабный усилитель 19, на выходе которого и формируется параметр затухания P(Z), На выходе сумматора 17 формирул ется сигнал S(Z), пропорциональный коэффициенту отражения исследуемых тканей и равный сумме всех трех составляющих спектра входного сигнала с учетом коэффициентов передачи регулируемых усилителей 13"15.

Для обеспечения высокой разрешающей способности ультразвукового локатора необходимо скомпенсировать завал высокочастотных составляющих в спектре сигнала, вызванный частотнозависимым характером затухания ультразвука в тканях человека. Достигнуть этого можно следующим образом. оценивая затухание ультразвука в каждой точке дальности., устанавливать-— в каждой точке коэффициент усиления, равный суммарному ослаблению сигнала по всей дальности на данной частоте.

Представляя затухание ультразвука в логарифмическом масштабе, .можно операцию накопления коэффициента усиления свести к его интегрированию, Адаптивный спектральный корректор, обеспечивающий компенсацию ослабления отраженного сигнала, обусловленного эффектами частотно-зависимого поглощения ультразвука в биологических тканях, содержит интегратор 20, масштабные усилители 21-23, коэффициенты усиления которых равны 2f; и регулируемые усилители 13-15, коэффи циент усиления, которых пропорционален выходному сигналу усилителей

21-23.соответственно, В результате при обработке сигналов, отраженных от более удаленных структур, происходит автоматическое выравнивание спектра выходного сигнала S(Z) за счет подъема коэффициента усиления в высокочастотной области спектра, компенсирующее частотную зависимость коэффициента отражения. !

Таким образом, измеритель обеспечивает измерение величины б (Е) — параметра коэффициента затухания ультразвука в тканях по всей дальности и формирование величины В(Е) — параметра коэффициента отражения исследуемых структур.

Составитель А,Фальцман

Редактор М,Бланар Техред Л.Сердюкова Корректор Э.Лончакова

Заказ 6017/4 Тираж 643 . Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, 1осква, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101

151

Формула изобретения

Ультразвуковой измеритель параметров биологических тканей, содержащий три канала, каждый иэ которых включает последовательно соединенные полосовой фильтр, логарифмический усилитель и амплитудный детектор, последовательно соединенную линию задержки и первый блок вычитания, первый вход которого подключен к входу линии задержки, второй блок вычитания и три масштабных усилиЪ теля, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и разрешающей способности путем исключения влияния частотной зависимости коэффициента отражения с ростом дальности, в него введены три регулируемых усилителя, сигнальные входы которых объединены и являются входом устройства, а выходы соединены с входами полосовых фильтров каналов соответственно, два сумматора, четвертый и пятый масштабные усилители и интег2569

6 ратор, при этом входы первого сумматора подключены к выходам амплитудных детекторов первого и третьего ка5 налов а его выход соединен с вхоt дом четвертого масштабного усилителя и одним из входов второго сумматора, второй вход которого подключен к выходу амплитудного детектора второго

1р канала и второму входу второго блока вычитания, первый вход которого соединен с выходом четвертого масштабного усилителя, а выход — с первым входом первого блока вычитания, выход

15 которого через пятый масштабный усилитель соединен с входом интегратора, выход которого подключен одновременно к входам первого, второго и третьего масштабных усилителей, выходы

20 которых соединены с входами управления первого, второго и третьего регулируемьгх усилителей соответственно, выход второго сумматора является выходом коэффициента отражения, а выход пятого масштабного усилителя— выходом параметра затухания.