B超中的數(shù)字掃描變換器
B超中的DSC是一個(gè)存儲(chǔ)裝置，將信息以一種格式存入存儲(chǔ)器,，而以另一種格式讀出,。在超聲成像系統(tǒng)中，換能器運(yùn)動(dòng)方式以及超聲波回波方式,，決定了出入為X-Y二維輸入格式,，而輸出格式是標(biāo)準(zhǔn)的電視光柵。
由DSC構(gòu)成的超聲成像系統(tǒng)可以分為兩部分：一是包括超聲換能器在內(nèi)的超聲回波信號(hào)提取和處理部分,，是模擬電壓信號(hào)通道,；二是以DSC為核心的數(shù)字信號(hào)處理部分。除了處理探頭來(lái)的高頻超聲波信號(hào)外,，還有心電,、心音等生理參數(shù)，與超聲回波信號(hào)同時(shí)送入A/D,，以實(shí)現(xiàn)一機(jī)多用。
DSC的核心部件是半導(dǎo)體圖像存儲(chǔ)器,。數(shù)據(jù)經(jīng)圖像存儲(chǔ)器緩沖,，一方面解決了較慢的超聲回波信號(hào)提取與高速顯示之間的矛盾，另一方面依靠圖像存儲(chǔ)器寫入地址與讀出地址的變換,，實(shí)現(xiàn)了掃描制式的變換,。
存儲(chǔ)器容量的大小取決于顯示屏幕上像素點(diǎn)的多少。對(duì)于幀頻為50Hz PAL制式的顯示器,，水平掃描線為625行,，屏幕上大約可見(jiàn)到580行。每根掃描線上,，視覺(jué)可辨的像素點(diǎn)為640點(diǎn),。其中,，512行掃描線用于斷層圖像顯示，余下掃描線中的64行用作心電圖顯示,。每一根掃描線為640點(diǎn),。其中，512點(diǎn)用作圖像顯示,，左64點(diǎn)作為灰階顯示和人體標(biāo)記顯示區(qū),，右64點(diǎn)作為增益控制曲線以及字符（病例號(hào)，姓名等資料）顯示區(qū),。
如果回波信號(hào)提取深度為40cm（最大情況）,，那么，掃描線的深度增量為0．78mm,，可以分辨出1．56mm的空間,。盡管模擬掃描變換器可以提供1000×1000個(gè)象素單元，但是通常掃描電子束的尺寸已經(jīng)占據(jù)了好幾個(gè)像素單元,。結(jié)果,，其分辨率只是相當(dāng)于200－300根電視掃描線。根據(jù)電視屏幕區(qū)域的安排,，對(duì)應(yīng)于512行×512點(diǎn)的圖像顯示區(qū),，可以采用512×512主存儲(chǔ)器陣列，其他區(qū)域的顯示采用輔助存儲(chǔ)器實(shí)現(xiàn),。
存儲(chǔ)器的字長(zhǎng)直接決定像素的灰度等級(jí),。根據(jù)數(shù)字電視的試驗(yàn)結(jié)果，將連續(xù)模擬電壓量化時(shí),，字長(zhǎng)至少要5個(gè)bit,，更好一點(diǎn)需要6個(gè)bit，才能保證顯示細(xì)微部分,，并避免在顯示幅度連續(xù)慢變化的信號(hào)時(shí)出現(xiàn)人造邊界,。另外，人的視覺(jué)能識(shí)別的灰度等級(jí)的極限值是10級(jí),，這是在區(qū)分獨(dú)立的各個(gè)灰度式樣情況下作的試驗(yàn),。而真正的圖像則是由不同灰度等級(jí)數(shù)據(jù)構(gòu)成，灰度很小的差別會(huì)由于“馬赫條紋”現(xiàn)象而被突出,。目前,，在不同的成像設(shè)備中，一般字長(zhǎng)采用4bit或5bit,，即是有16個(gè)或者32個(gè)灰度等級(jí)（或稱灰階）,。在這里有兩點(diǎn)需要注意：第一，在一個(gè)4bit掃描變換系統(tǒng)中,，其灰階為16級(jí),。如果輸入信號(hào)范圍為40dB,，那么，每一灰度等級(jí)分配的增益量至少為2．5dB,，已經(jīng)超過(guò)臨界值,。第二，掃描變換器輸出的數(shù)據(jù),，要經(jīng)過(guò)變換函數(shù)的處理之后再送去顯示,，但是由于數(shù)據(jù)字長(zhǎng)有限，會(huì)使圖像產(chǎn)生可見(jiàn)輪廓線,，使得這種后處理能力受到限制,。
圖像存儲(chǔ)器的讀寫方式?jīng)Q定圖像的顯示方式。而圖像顯示方式又分為以下幾種：
?。?）圖像實(shí)時(shí)顯示：這是一種常規(guī)顯示方式,。超聲回波數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)寫入存儲(chǔ)器，再按照視頻時(shí)鐘讀出,，隨寫隨讀,，便得到實(shí)時(shí)圖像。
?。?）圖像凍結(jié)顯示：停止向存儲(chǔ)器寫數(shù)據(jù),，存儲(chǔ)器的圖像數(shù)據(jù)反復(fù)讀出，只顯示一幅固定圖像,。只讀不寫便得到凍結(jié)圖像,。
（3）圖像極性反轉(zhuǎn)：存儲(chǔ)器內(nèi)數(shù)據(jù)可以按照原碼輸出,，也可以按照其反碼輸出,，便得到兩種極性圖像。
?。?）變焦讀出圖像放大：一般情況下,，存儲(chǔ)器512×512個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)電視屏幕512×512個(gè)像素點(diǎn)。超聲回波提取的空間范圍即為顯示器顯示的圖像范圍,，即采用“一一對(duì)應(yīng)”的讀出方式,。一種最有用的讀出方式是采用“一一對(duì)應(yīng)”或者“一二對(duì)應(yīng)”等。以“一二對(duì)應(yīng)”為例,，選定存儲(chǔ)器某一區(qū)域256×256單元，在顯示器作兩行掃描時(shí),，都對(duì)存儲(chǔ)器同一行單元讀取數(shù)據(jù),。這樣，一行數(shù)據(jù)顯示成兩行,。同時(shí),，顯示器在作一行掃描時(shí),，每?jī)蓚€(gè)像素都從存儲(chǔ)器同一個(gè)單元中讀取數(shù)據(jù)，這樣,，一個(gè)單元顯示成兩個(gè)像素點(diǎn),。對(duì)于選定的256×256個(gè)單元，可以顯示成512×512個(gè)像素,，結(jié)果,，像素放大了4倍。
?。?）圖像左右,、上下翻轉(zhuǎn)：改變存儲(chǔ)器讀出首地址及計(jì)數(shù)方向便可完成。這種顯示方式的目的在于滿足操作人員觀察圖像時(shí)對(duì)方位的要求,。
?。?）兩個(gè)時(shí)間相位心率同步靜止顯示：只允許選定的2個(gè)時(shí)相的圖像數(shù)據(jù)寫入存儲(chǔ)器，便可得到兩個(gè)時(shí)間相位心率同步靜止的斷層圖像,。
?。?）慢動(dòng)作顯示：每一個(gè)心率錯(cuò)開(kāi)一定時(shí)間，就重新更換心率同步靜止像,。由于心臟活動(dòng)可以慢速顯示出來(lái),，所以各個(gè)心臟時(shí)間相位的圖像都可以動(dòng)畫式的進(jìn)行觀察。
圍繞圖像存儲(chǔ)器,，還需要設(shè)置一些外圍部件,。首先是A/D變換器，完成回波信號(hào)的數(shù)字化變換后的數(shù)據(jù)進(jìn)入輸入通道,。輸入通道包括回波信號(hào)預(yù)處理器和輸入數(shù)據(jù)緩沖器,。緩沖后的數(shù)據(jù)在存儲(chǔ)器寫時(shí)鐘控制下寫入圖像存儲(chǔ)器。與此同時(shí),，圖像存儲(chǔ)器在視頻時(shí)鐘控制下讀出數(shù)據(jù),，送入輸出數(shù)據(jù)緩沖器，經(jīng)處理后,，由D/A變換為模擬電壓信號(hào),，與視頻同步信號(hào)混合后送電視監(jiān)視器顯示。
來(lái)自探頭掃描器的位置信號(hào)和回波幅度信號(hào)分別送入象素地址單元和A/D變換器,。變換后的數(shù)字信號(hào),，經(jīng)過(guò)緩沖器，把數(shù)字信號(hào)由串行變?yōu)椴⑿?，送入圖像存儲(chǔ)器,；再經(jīng)過(guò)D/A變換器，恢復(fù)為符合視頻信號(hào),，就可以送入TV監(jiān)視器或照相顯示器進(jìn)行觀察和照相記錄,。除此之外,，還有協(xié)調(diào)整機(jī)工作的主時(shí)鐘和讀/寫地址發(fā)生器等單元。DSC為圖像的數(shù)字處理提供了條件,，而數(shù)字圖像處理則為得到高質(zhì)量的圖像提供了可能,。
在成像系統(tǒng)中，除了B型超聲DSC之外,，還有M型超聲DSC和A型超聲DSC,。
隨著高性能計(jì)算機(jī)的引入，當(dāng)代B超診斷儀圖像質(zhì)量和操作功能都得到大幅度提高,。如能給TV監(jiān)視器以無(wú)閃爍的活動(dòng)圖像,；能凍結(jié)所需要的超聲圖像；能測(cè)量監(jiān)視器上所顯示的探察體的尺寸,；能提供不同的顯示內(nèi)容,，如B型、M型,、A型,。某些B超主要用于腹部檢查及婦產(chǎn)科檢查，機(jī)內(nèi)有根據(jù)B超圖像中胎囊長(zhǎng)度,、雙頂骨直徑,、頂臀長(zhǎng)度、胸廓直徑等各部位的尺寸按設(shè)計(jì)者預(yù)先寫入的公式進(jìn)行胎齡計(jì)算,、直接顯示其結(jié)果,，并根據(jù)最初打入的當(dāng)天日期直接顯示預(yù)產(chǎn)期。有的儀器還可由使用者直接寫入計(jì)算表格,，而按使用者給出的表格估算胎齡及預(yù)產(chǎn)期,，而且圖像也更加清晰逼真。所有這些都與DSC技術(shù)分不開(kāi),?？梢哉f(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)目前已經(jīng)成為現(xiàn)代超聲成像系統(tǒng)的一個(gè)重要標(biāo)志,。
