Узлы формирования и обработки первичных сигналов
Введение
Современные УЗ сканеры являются сложными многофункциональными устройствами. Они позволяют выполнять исследования в реальном масштабе времени в режиме М и режиме В, а также в смешанном режиме – М/В, запоминать информацию (режим стоп-кадра, или Freeze), производить различные преобразования изображения – поворот, инверсию (позитив-негатив), изменение масштаба (Zoom), некоторые вычисления геометрических характеристик объектов – периметр, площадь, коэффициент формы (отношение площади к периметру) и др. Наиболее сложные сканеры имеют в своем арсенале доплеровский режим, позволяющий исследовать и отображать параметры гемодинамики.
Сложность УЗ сканеров в основном зависит от набора датчиков. Наиболее простые сканеры имеют набор из трех – четырех механических секторных датчиков, которые до сих пор остаются популярными у пользователей. Более сложные (и дорогие) сканеры комплектуются несколькими секторными и несколькими линейными или конвексными датчиками. Датчики отличаются формой, размерами и частотами. От рабочей частоты датчика зависит его глубина локации, так как от частоты зависит затухание звуковых колебаний. Эта зависимость приведена ниже.
Частота, МГц Глубина локации, мм
3,5 200
5,0 100
7,5 50
Датчики с частотой 3,5 МГц используются для обследования абдоминальной области и сердца, 5 МГц – сердца; 7,5 МГц – щитовидной железы. Датчики с частотой 10 МГц используют для офтальмологических исследований. Следует отметить, что В- и М-эхограммы в УЗ сканерах получают с помощью одних и тех же двухмерных датчиков. Для этого, как было сказано выше, в режиме М фиксируют положение пьезопреобразователя секторного датчика или апертуры линейного (конвексного). В смешанном режиме для формирования М-эхограммы регистрируют эхо-сигналы, приходящие с выбранного направления.
На рис.1 приведена структурная схема универсального УЗ сканера. В ходе исследования могут использоваться датчики разных видов (например, секторный и линейный). К аппарату подключаются сразу несколько датчиков и выбираются по мере необходимости сенсорами на пульте. Блок управления секторным датчиком осуществляет привод электродвигателя, возбуждение пьезопреобразователя, прием и предварительное усиление эхо-сигналов, прием сигналов от датчика углового положения и их передачу в блок цифрового конвертора изображения. Блок управления линейным датчиком организует сканирование, фокусировку УЗ луча, предварительное усиление и динамическую фокусировку эхо-сигналов.
Предварительно усиленные сигналы от датчиков поступают на вход общего (основного) усилителя, в котором осуществляется временная автоматическая регулировка усиления (ВАРУ) и ручная регулировка с пульта управления.
Усиленные аналоговые эхо-сигналы направляются в цифровой конвертор изображения, в котором производится их цифровое преобразование, запись в буферную память и множество других весьма сложных преобразований. Из конвертора изображения цифровая информация переписывается в экранное ОЗУ.
В блоке управления выводом она с помощью ЦАП снова преобразуется в аналоговый сигнал, который подается на модулятор ЭЛТ, формируя изображение.
Микропроцессорная система (микроЭВМ) управляет практически всеми блоками, синхронизируя их работу.
Из-за их большого количества часть функций она делегирует местным МПС – микроконтроллерам, работа которых инициируется при запуске программы главной МПС, и в дальнейшем они работают автономно. ............
