Осипов Л.В. - Ультразвуковые диагностические приборы (1035679), страница 16
Текст из файла (страница 16)
раздел 1.5). Для компенсации этих различий используется раздельная регулировка усиления по зонам глубины. В простых приборах может быть всего две зоны регулирования: дальняя и ближняя ((аг, пеаг). В приборах более высокого уровня число зон от 4 до 10, например через 2 или 3 см по глубине. Как правило, для регулировки по зонам используются ползунковые регуляторы; при этом по положению ручек регуляторов можно судить о характере изменения усиления с глубиной (рис.
8в). Иногда характеристика изменения усиления с глубиной отображается в виде ломаной линии на экране прибора рядом с изображением. Это дает возможность зафиксировать характеристику усиления при регистрации изображения с помощью видеопринтера или видеомагнитофона. Раздельная регулировка усиления по глубине особенно важна в случаях резкого изменения затухания на различных глубинах. Например, если проводится гинекологическое исследование через наполненный мочевой пузырь, в котором затухание ультразвука очень мало, т.е. имеется зона акустического псевдоусиления, то раздельная регулировка позволяет учесть это обстоятельство и установить постоянный уровень яркости эхо-сигналов (рис.
8). В последнее время появились модели приборов, в которых вводится автоматическая регулировка постоянного уровня яркости эхо-сигналов на экране во всем диапазоне глубин„ что облегчаетработуисследователя. Еще одна функция приемника— сжатие и регулировкадинамического диапазона эхо-сигналов, определяющего отношение максимального и минимального сигналов.
В разделе 3.1 было дано пояснение понятия динамического диапазона. Типичный динамический диапазон зхо-сигналов на входе приемника — 120 дБ, т.е. амплитуда максимального зхо-сигнала в миллион раз больше амплитуды минимального. В то же время динамический диапазон сигналов, которые могут одновременно отображаться на экране прибора (например, в мониторе телевизионного типа), составляет всего 35-40 дБ, т.е. 60-100 раз по амплитуде. Особенности работы ультразвуковых сканеров Выходные сигналы приемника Обычный (линейный) приемник с ограничением вхо-сигнвлов 1 2 3 4 5 Входные сигналы рием ника кий приемнике болыним м диапазонам по входу Ь, 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 й приемник с уменьшенным ким диапазоном по входу 1 2 3 4 5 Рис.
10. Сжатие и регулировка динамического диапазоне с помощью логарифмического приемнике. Ультразвуковые диагностические приборы 73 Таким образом, имеется явное несоответствие между динамическими диапазонами сигналов на входе и выходе приемника. Частично это несоответствие снимается за счет автоматической регулировки усиления с глубиной. Наряду с этим в приемнике производится ежа~ив динамического диапазона за счет так называемой логарифввической характеристики приемника.
Поясним принцип сжатия динамического диапазона с помощью рис. 10. Предположим, на вход приемника поступают эхо-сигналы, огибающие которых в значительной мере отличаются друг от друга по уровню (сигналы 1, 2, 3, 4, 5). В обычном линейном приемнике осуществляется усиление сигналов, при котором соотношение между уровнями сигналов сохраняется, но только в ограничен- ном диапазоне — для сигналов небольшого уровня (сигналы 4, 5). Большие сигналы (1, 2) обрезаются сверху (или ограничиваются по амплитуде), так как линейный приемник с большим динамическим диапазоном сделать невозможно. Характеристика такого приемника, связывающая входные напряжения О,„и выходные напряжения О, состоит из двух линий — одна (под )слом) определяет линейное усиление в диапазоне слабых сигналов, другая (горизонтальная) — уровень ограничения сильных сигналов.
Динамический диапазон выходных сигналов в линейном приемнике с ограничением получается таким, что сигналы большого и среднего уровня (сигналы 1, 2, 3) будут иметь одну и ту же амплитуду, а следовательно будут отражаться на экране с одним и тем же Глава 3 74 Ультразвуковые диагностические приборы уровнем яркости. Поэтому исследователь не увидит различия между ними, что означает потерю диагностической информации. Если сделать приемник с логарифмической характеристикой, при которой выходное и входное напряжения связаны соотношением (т' = )ори,„, то все входные сигналы можно пропустить через приемник без ограничения (рис.
10). Правда, при этом изменится относительный уровень сигналов: если сигнал 1 на входе был вдвое больше сигнала 3, то на выходе он будет больше, например, всего на 2096. Таким образом, в логарифмическом приемнике уменьшается различие между сигналами, но все же оно имеет место, в то время как в зоне ограничения линейного приемника различия в уровне сигналов исчезают вовсе. Характер логарифмической зависимости определяет степень сжатия входного динамического диапазона.
Степень сжатия в ряде приборов можно изменять, расширяя или сужая динамический диапазон по желанию исследователя. Чем больше динамический диапазон принимаемых эхосигналов, тем больше у прибора возможностей для отображения на экране эхо-сигналов разного уровня и, следовательно. получения диагностически значимой информации. В ряде случаев, наоборот, большой динамический диапазон не нужен, и требуется его уменьшить, например для того, чтобы подчеркнуть контуры границ различных сред. Изменение диапазона рабочих частот — еще одна функция приемника. Каждый прибор должен работать с набором датчиков, имеющим различные частоты (например, 3,5; 5,0 и 7,5 МГц).
Поэтому диапазон частот приема необходимо изменять при переключении прибора на работу с датчиком, имеющим другую частоту, чтобы обеспечить наилучшее качество приема эхо-сигналов. Изменение полосы приема в зависимости от датчика осуществляется в приемнике путем переключения специальных фильтров. Таким же образом перестраивается диапазон частот при работе с многочастотными датчиками в зависимости от выбранной частоты датчика. В разделе 1.5 мы уже говорили о том, что по мере прохождения излучаемого сигнала вглубь его центральная частота смещается в сторону более низких частот. Так, при излучении сигнала с частотой 3,5 МГц эхо-сигнал с глубины 12 см может иметь сдвиг центральной частоты до величины 2,5 МГц. Для того чтобы обеспечить наилучшие условия выделения полезного сигнала на фоне шумов, в приемнике осуществляется подстройка частоты приема с глубиной в соответствии с ожидаемым сдвигом частоты эхо-сигналов.
В завершение рассмотрения функций приемника следует сказать о том, что в приборах простого и среднего класса используется традиционный аналоговый приемник, в котором сигналы на всех этапах преобразования имеют аналоговую форму (т.е. форму непрерывной зависимости от времени). В сложных и дорогих приборах высокого класса все чаще используется цифровой приемник (с((0((а! гесеЬег), в котором уже на входе сигналы преобразуются в цифровую форму с помощью аналого-цифрового преобразователя.
Вся обработка сигналов в таком приемнике (усиление, сжатие динамического диапазона, регулировка усиления и изменение диапазона частот) осуществляется в цифровом виде, что обеспечивает большую гибкость управления и высокую надежность и стабильность характеристик приемника. Особенности работы ультразвуковых сканеров Сканирование Отображение Строки экрана чвские роки Амплитуды " лй Рас.
11. Преобразование иябхэрмации иэ полярной э декартову систему кссрдинат а скан- конвертере. Д вЂ” понятие сб интерполяции: расчет амплитуд а точках 2 и 3 по значениям амплитуд э точках 1 и 4. Устройство памяти С выхода сканконвертера информация, подготовленнаядля отображения, поступаетвцифровое устройство памяти (рис. 12), где записывается в том темпе, с которым происходит сканирование. С выхода устройства памяти информация считывается в том ультразвуковые диагностические приборы 75 Сканконвертер Сканконвертер — это цифровое устройство, которое служитдля преобразования информации, получаемой в процессе сканирования с выхода приемника, в форму, наиболее удобную для отображения на экране прибора.
В процессе сканирования прием сигналов идет в области УЗ луча, т.е. вдоль акустических строк. При этом измеряются полярные координаты каждого сигнала — глубина В и угол <р, а также амплитуда сигнала Я (рис. 11). Отображение на экране прибора осуществляется в декартовой (прямоугольной) системе координат обычно в соответствии с телевизионным стандартом. Поэтому координаты каждого полезного сигнала должны быть пересчитаны из координат (В, д) в координаты (х, у). Это и делает сканконвертер, сохраняя для отображения амплитуду сигнала (в цифровом виде).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
