4.8. Принцип работы уз сканера
Двухмерное черно-белое акустическое изображение обеспечивается электронным блоком УЗ сканера, структурная схема которого приведена на рис. 41.
Рис. 41. Структурная схема электронного блока ультразвукового диагностического сканера
Эхо сигналы, принятые датчиком и преобразованные им в электрические сигналы, поступают в электронный блок на вход формирователя луча, основное назначение которого – обеспечить необходимую форму УЗ луча при его передаче и приеме. На входе формирователя луча стоит коммутатор, в котором из большого числа элементов прьезопреобразователя выбирается количество, равное числу каналов приемника и передатчика. В формирователе луча осуществляется фокусировка на прием путем выставления определенных значений задержек сигналов в каждом из каналов. Коммутатор на входе формирователя выполняет роль устройства, обеспечивающего перемещение УЗ луча, т.е. сканирование, в датчиках линейного и конвексного типа. Сканирование осуществляется по сигналам устройства управления сканированием, снабженного процессором, работающим по программе, индивидуальной для данного прибора.
Передатчик, генерирующий сигналы, должен обеспечивать получение импульсов как можно меньшей длительности, что повышает разрешающую способность прибора, обеспечивать необходимый уровень и стабильность импульсов, осуществлять сдвиг по задержке между импульсами для возможности формирования УЗ луча на передачу и позволять изменять рабочую частоту импульсов (3,5; 5; 7,5; 10 МГц) в зависимости от выбранного типа датчика.
Приемник получает от формирователя луча эхо-сигналы по многим каналам одновременно и усиливает их в 1000 – 100000 раз по амплитуде в зависимости от свойств и глубины исследуемой области. Кроме общего усиления сигналов в современных приборах имеется возможность регулировки усиления по зонам глубины: чем больше глубина, тем больше усиление, что обеспечивает равномерность яркости изображения на всех глубинах. Имеются модели приборов, обеспечивающих автоматическую регулировку постоянного уровня яркости эхо-сигналов на экране во всем диапазоне глубины.
Вместе с усилением приемник производит сжатие и регулировку динамического диапазона эхо-сигналов. Динамический диапазон эхо-сигналов на входе приемника по амплитуде значительно превышает диапазон сигналов, которые могут быть одновременно отображены на экране монитора. Необходимое сжатие динамического диапазона без потери диагностической информации производится за счет логарифмической характеристики приемника.
Пусть на вход приемника поступают эхо-сигналы 1 – 5, значительно отличающиеся по уровню (рис. 42). В обычном линейном приемнике исходное соотношение между уровнями усиленных сигналов сохраняется только для сигналов небольшого уровня (4 и 5). Большие сигналы обрезаются сверху или ограничиваются по амплитуде, т.е. сигналы большого и среднего уровня будут иметь одну и ту же амплитуду, отражаться на экране с одним и тем же уровнем яркости, что означает потерю диагностической информации.
Рис. 42. Сжатие и регулировка динамического диапазона с помощью логарифмического приемника
В приемниках с логарифмической характеристикой Uвых = log Uвх , ограничение входного сигнала не производится, но изменяется относительный уровень больших и малых по амплитуде сигналов. Однако их информативная значимость при этом не теряется.
Каждый УЗ сканер должен работать с набором датчиков, имеющих различные частоты (3,5; 5,0; 7,5 МГц). Изменение полосы приема в зависимости от датчика осуществляется путем переключения специальных фильтров.
В зависимости от уровня сложности сканеров, приемники обрабатывают сигналы в аналоговой или цифровой форме. В последнем случае на входе приемника имеется АЦП и последующая обработка (усиление, сжатие, изменение диапазона) производится в цифровом виде.
Сканконвертер – цифровое устройство для преобразования информации с выхода приемника в форму, удобную для отображения на экране монитора. В процессе сканирования прием сигналов производится в полярных координатах вдоль акустических строк, т.е. измеряются глубина R, угол и амплитуда каждого сигнала (рис. 43).
Рис. 43. Преобразование информации из полярной в декартову систему координат в сканконвертере
Отображение на экране монитора производится в декартовых координатах. Сканконвертер производит пересчет каждого полезного сигнала из полярных в декартовы координаты, сохраняя значение амплитуды сигнала.