Способ ультразвуковой томографии

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОВСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советскнк

Социалистических

Республик рн983531 (61) Дополнительное к авт. сеид-ву(22) Заявлено 19. 09. 80 (21) 3002855/25-28

1в11М. Кй.з

0 01 8 29/04 с присоединением заявки №(23) Приоритет—

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений н открытий

Опубликовано 23.1282. Еноллетеиь ¹ 47 РЙ УДК 620-. 179.

° 16 (088. 8)

Дата опубликования описания 23.12.82

-»

И.Б.Рубашов, Д.Г.Черников, A.A.Òèìoíoâ; Е.К.ГуськоВ., IO.È.ÐàïêèH, А.С.Химунин и Б.Е.Михалев ..Ф (72) Авторы иэобретеиия

Всесоюзный научно-исследовательский проектно-конструкторский и технологический институт кабельной промышленности (71) Заявитель (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 движении системы 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 Cl 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 котором 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 (2 ).

Недостатками указанного способа являются низкая точность исследования, связанная с неивбеаностью погрешностей иэ-за отклонения линейной и угловой скорости перемещения системы -источникприемник от заданной, таким образом, ошибки в определении координат мочей, в которых определяют фазовую скорость звука;.длительность процесса,скаиирования и, следовательно, низкая npo"" иэводительность способа.

Целью изобретения является nosaaaesние точности и производительности.

Указанная цель достигаетря тем, что согласно способу сканируют исследуемый объект с обеспечением прозвучивания заданной плоскости его под, различными углами, измеряют время распространения ультразвуковых коле- баний при каждом значении угла, по полученным значением времени рассчи тывают коэффициент ослабления, по которому судят о структуре объекта, 983531 сканиронание проводят расходящимся. пучком ультразвуковых колебаний, источник которого перемещают по окружности с радиусом, превышающим размер исследуемого объекта, а коэффициент ослабления рассчитывают иэ соотношения

rdr н,у ().

Г2- 2

et

10 где „ „ — время прихода переднего фронта волны, прошедшей через исследуемый объект, тр- время прихода переднего фронта волны в иммерсионной жидкости; пз — искомый коэффициент ультразвуковой волны н точке с координатами («,9);

Я вЂ” радиус замкнутого контура, образованного преобразователями; переменная интегрированиями

oL — радиальная координата луча распространения колебаний ультразвуковых.

На чертеже представлено устройтсво, реализующее способ ультразвуковой томографии.

Устройство содержит неподвижную платформу 1 с центральным отверстием 30

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 иммерсионная жидкость 6 для обеспечения необходимого акустического контакта. На внутренней стороне кольце-. видной рамы 4 расположены пьезопреобразователи 7, рама крепится:к жест-4р 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 ace преобраэователи 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 коммутации и регистрации связан по выходу с аналого-цифровым праобразонателем 15, который связан по входу с блоком 12 программного управления, а по выходу — с блоком

16 буферной магнитной памяти,связан ным 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 в 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 (кольцевидную раму 4), поочередно не будет задействонан 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 точке деизм «о= и «(г,9).

Ф Рdl

eL .2 С 2 где Т„ ц -время прихода переднего фронта волны;

Y -время прихода фрон. та волны в иммерсионной жидкости

983531

R — - радиус замкнутого контура, обра-. зованного преобразователями;

n = n +n+- искомый коэффициент ослабле- 5 ния ультразвуковой волны, в 1 1 где d с(гя) С

r -,переменная интег-. 10 рирования а(— радиальная координата вершин луча распространения улътраэвуко- 15 вых:колебаний, т.е кратчайшее расстояние от центра неподвижного объекта до ультразвуко- 20 вого луча.

Результаты обработки записываются в. блок вйешней магнитной памяти или визуализируются на экране дисплея 19.

Ф

Данный способ позволяет существенно сократить время контроля, т.е. повысить производительность и точ ность контроля.

Формула изобретения

Способ 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 рас-считывают коэффициент ослабления, по которому судят о структуре объекта, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и производительности, сканирование проводят расходящимся пучком ультразвуковых колебаний, источник которого перемещают по окружности с радиусом,:превышающим размер исследуемого объекта, а коэффициент ослабления рассчитывают из соотношения

Я зезеа "o= ) "у (r,Ч). и (1 гнуs где т„, — время прихода первого фронта волны, прошедшей через исследуемый объект у — время прихода переднего фронта волны в иммерсионной жидкости п4 - искомый коэффициент ослабления ультразвуковой волны в точке с координата(г,Ч)у э — радиус замкнутого контура, образованного преобразова- телями;

r — переменная интегрирования

ck — радиальная координата луча распространения ультразвуковых колебаний.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Великобритании

В 1.283.915, кл, Н 5 R 1972. .2. jEEE Transaction on Sonics апй

UPtrasonics, чог.. 54-24 1977, 9 4, рр. 229-234 (прототип).

983531

Составитель K.Ëåîíoâ

Редактор И.Николайчук Техред М.Надь КорректорС.Шекмар

Заказ 9907/50 Тираж 887 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Рауыская наб., д.4/5

Филиал ППП Патент, г.ужгород, ул.Проектная,4