B超原理圖簡介(1)

1,、能量的轉(zhuǎn)換
本B超采用64個探頭,，每個基元由數(shù)片壓電晶片并聯(lián)構(gòu)成,。發(fā)射電路輸出電脈沖,，經(jīng)接口電路加至壓電晶片,，壓電晶片將電脈沖轉(zhuǎn)換成聲脈沖,，射入人體。
人體各種組織具有不同的聲特性,，對投射聲脈沖產(chǎn)生幅度不同的反射回波,，再返回到探頭的工作面，由壓電晶片將聲波轉(zhuǎn)換成電信號,，送至接收電路放大,、顯示，從而構(gòu)成超聲掃描的顯示圖像,。

2,、超聲掃描波束的形成
本B超采用12個基元產(chǎn)生一個發(fā)射波束，如1# ~ 12# 基元發(fā)射,，采用11個基元接收,，構(gòu)成一個接收波束，如1# ~ 11#基元,。發(fā)射擊和接收波束組合構(gòu)成了一個超聲波掃描波束,，兩個超聲掃描波束中心距相差0.5個基元間距。
64基元線陣采用上述方式,，基元轉(zhuǎn)換按1# ~12#轉(zhuǎn)換為2# ~ 13#......53# ~ 64#順序轉(zhuǎn)換,，從而獲得106個超聲掃描波束。這樣的掃描方式謂為：標(biāo)準(zhǔn)掃描方式,，所獲得的掃描寬度為85mm ,。本B超在掃描寬度中心部分，采用標(biāo)準(zhǔn)掃描方式，而在其兩側(cè)采用擴(kuò)張掃描方式,，兩側(cè)波束所用的基元數(shù)向外遞減1,，本B超C*1最多獲得128個超聲掃描波束。掃描寬度增大到102cm,。

3,、電子聚集
為了獲得較好的橫向分辯力，B超通常均采用電子聚集,。對發(fā)射而言,，波束中心基元激勵脈沖遲后于兩側(cè)基元的激勵脈沖，從而形成一個聚集的發(fā)射波束,，同樣對接收而言,，中心基元信號經(jīng)過延遲線，相對于兩側(cè)基元回波信號有一定的延遲量,，形成一個接收聚集波束,。
每一個波束的聚集都存在著一定的焦區(qū)寬度，它的大小即是橫向分辯力的量度,；還存在著焦柱長度,，占據(jù)深度方向上一段距離，例如本B超焦點(diǎn)M,，焦柱長度為23mm,。由此可見采用單焦點(diǎn)的進(jìn)口B超其圖象清晰度高的只在焦點(diǎn)附近。
本B超采用四個焦點(diǎn),，具有不同的焦距,。每個超聲掃描波束一個發(fā)射焦點(diǎn)，一個接收焦點(diǎn),，兩者采用不同的焦距,，各有一個焦柱長度構(gòu)成的超聲掃描波束焦柱長度相對加長。四個焦點(diǎn)是采用四個超聲波掃描束完成的,，按其焦區(qū)位置各取一段,，拼成一個復(fù)合超聲波掃描束，從而獲得整個觀察濃度上的清晰圖象,。 
本B超的電子聚集電路分設(shè)在發(fā)射（TC）和接收（RV）板上,，兩者均由CPU（8085A）進(jìn)行控制。

4,、動態(tài)濾波和對數(shù)壓縮
超聲波換能器發(fā)射的信號是一個很窄的脈沖,，具有很寬的頻譜，超聲波在人體傳播中,，高頻衰減大于低頻衰減,，從而造成回波中心頻率下移,。為此本B超為了獲得較大的觀察深度，采用動態(tài)濾波器,，隨著超聲波束掃描,。回波信號出現(xiàn)的深度增大,，自動地改變放大器中的濾波器的中心頻率和帶寬,，以獲得最佳的接收效果。
動態(tài)濾波器頻率特性是由CPU提供控制信號DDF,，再由模擬電路板 D/A變換器轉(zhuǎn)換為 模擬控制信號DF,，這樣實(shí)現(xiàn)了CPU對動態(tài)濾波器控制，從而實(shí)現(xiàn)了探頭頻率改變時,，由CPU來改變動態(tài)濾波器頻率特性控制的變動,。
經(jīng)放大和動態(tài)濾波后，接收信號送至對數(shù)放大器,，壓縮信號動態(tài)范圍。這是因?yàn)锽超回波信號動態(tài)范圍在100 ~ 120db ,，經(jīng)過時控增益補(bǔ)償 （TGC）補(bǔ)償了傳播衰減之后,，信號動態(tài)范圍仍有40~60db，這是由人體中目標(biāo)反射本領(lǐng)差異所造成的,，B超采用亮度顯示,，顯示的圖象反差很大，從而造成強(qiáng)信號或弱信號兩端的信息損失,。為此本B超采用對數(shù)放大器對信號動態(tài)范圍進(jìn)行壓縮,，一定的機(jī)型，不同的檢查器官,，都會要求不同的壓縮比,。通常是在使用時調(diào)節(jié)TGC，控制壓縮前的動態(tài)范圍,，充分利用對數(shù)壓縮環(huán)節(jié),。
壓縮后的回波信號送入檢波放大器，檢波器取出信號包絡(luò),，送入視頻信號放大,。由于B超通常所遙的探頭一般帶寬不寬，回波信號前后沒不夠陡峭,，表現(xiàn)在臟器邊界顯示較粗,，清晰。本B超采用輪廓增強(qiáng)電路即檢波放大所獲得的信號,，再經(jīng)輪廓增強(qiáng)處理后,，送去顯示。

5、圖象的存貯
早期B超曾采用存貯示波管,80年代大規(guī)模動態(tài)存貯器的出現(xiàn),為B超臨床使用創(chuàng)造了良好基礎(chǔ),實(shí)現(xiàn)了圖象"停幀"的功能.本B超設(shè)有圖象存貯器(幀存貯器),并為實(shí)現(xiàn)數(shù)字掃描變換奠定基礎(chǔ),。

a,、線存貯體與A/D變換器
經(jīng)過輪廓增強(qiáng)處理后的回波信號，它是一個模擬信號,，送至A/D變換器,，在A/D變換器中量化成4 bit 的數(shù)字信號。從不失真的角度出發(fā),，bit 越多越好,，但是bit 數(shù)多，不僅是成本增高,，對于B超臨床應(yīng)用而言,，圖象顯示目的在于表現(xiàn)紋理結(jié)構(gòu)，采用 4 bit 量化是為了獲得清晰的層次,。
量化后的數(shù)字視頻信號,，先存入線存貯體，在線存貯休整 實(shí)現(xiàn)四個焦點(diǎn)的復(fù)合超聲掃描波束的構(gòu)成,，同時也是為了實(shí)現(xiàn)幀存貯器寫入的緩的沖,。

b 、串/并轉(zhuǎn)換與并/串轉(zhuǎn)換
超聲波束掃描周期為256 us ~ 384 us ,，每個波束顯示周期是64 us ,。這就要求幀存貯器采用慢存快讀方式。
4 bit 數(shù)字視頻信號由線存貯體輸出,，經(jīng)串/并轉(zhuǎn)換電路,，將四個一組串行象素信號，轉(zhuǎn)換為一個字長為 16 bit 信號,，一次寫入幀存貯器,。幀存貯器寫入是由CPU 控制。它與超聲波束掃描,，A/D變換,，線存貯體讀寫是同步的；而幀存貯器讀出,，是由光柵定時電路提供讀出地址,，即讀出是與光柵顯示是同步的。這實(shí)際上是完成了掃描變換,。
幀存貯器讀出是按16BIT方式讀出,，經(jīng)并/串轉(zhuǎn)換電路再恢復(fù)成串行的數(shù)字視頻信號。 

c 顯示波束的內(nèi)插與全電視信號的合成
并/串轉(zhuǎn)換電路的輸出,，加至數(shù)字內(nèi)插電路,，它實(shí)現(xiàn)了在相鄰的超聲掃描波束之間,，用數(shù)值計(jì)算的方法求出內(nèi)插顯示波束。本B超在不同的顯示格式時,，兩相鄰超聲掃描波束之間,，內(nèi)插顯示波束數(shù)不同。如C*1方式是插入一個顯示波束,，因此超聲掃描波束是128個,，顯示波束為256個；而C*1.5方式是在兩個相鄰超聲掃描波束之間,，內(nèi)插兩個顯示波束,，顯示波束為384個。
顯示波束數(shù)與圖象顯示占用的光柵線相等,，從而保持了圖象顯示的連續(xù)感,。
內(nèi)插電路輸出的數(shù)字圖象信號與光柵定時電路產(chǎn)生的復(fù)合同步合成，構(gòu)成的數(shù)字全電視信號,，再與字符存貯存器送來的信號合成,，送至D/A變換器，轉(zhuǎn)換成模擬的全電視信號,，送給電視監(jiān)視器進(jìn)行調(diào)亮顯示,。
. 2.6 字符存貯器
本B超因功能較多，采用三種不同性質(zhì)的字符,，運(yùn)動符如測量用到的“+”符號；固定符,，如刻度標(biāo)記,；特性符，如人體標(biāo)記,。本B超設(shè)有三個字符存貯器存放在三種不同性質(zhì)的字符,。
所用到的字符的字形是由CPU提供，字形是以8BIT代碼寫入字符存貯器,，地址由CPU地址總線提供,，字符存貯器以內(nèi)存方式占用CPU地址空間，CPU訪問字符存貯器,，是通過相應(yīng)接口電路來實(shí)現(xiàn)的,。
字符存貯器讀出顯示，是將8 bit代碼分成兩個4 bit字節(jié),，送至幀存貯器電路,，與圖象信號混合，送給D/A變換器,。字符讀出顯示必需要與光柵掃描同步,，故由光柵定時電路提供讀出地址,，從而在光柵的指定位置顯示字符。