Способ определения скорости распространения ультразвука в костной ткани через мягкие ткани Советский патент 1988 года по МПК G01H5/00 A61B10/00 

to

о оо

СХ)

со

ИзоПретс Иие относится к неразруи аюш.е- му контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано в медицине при контроле состояния костной ткани человека путем измерения скорости распространения ультразвуковых колебаний в костной ткани через мягкие ткапи, а также в дефектоскопии при контроле материалов и конструкций, находящихся в жидкой среде.

Цель изобретения расширение функциональных возможностей и повышение производи гельности изме)ений скорости рас нр()стране}{ия ультразвука в костной ткани через мягкие ткани.

На чертеже приведена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройсгв) содержит многоэлементный 11)еобразовагс. 1ь 1, установленный на иссле- дуемы(1 () 2, последовательно соединенные блок 3 унравлении, блок 4 генераторов возбуждения и передающий мультиплексор 5, последовательно соединенные нриемный мультип.чексор 6, блок 7 формирования временных ннтервалов, цифровой измеритель 8 временных и 1тервалов. запоминающий блок 9. апи|1)метико-Л(:

0

вой индикатор 11. Выходы передающего мультиплексора 5 и входы приемного мультиплексора 6 соединены с двумя группами из N преобразовательны.х элементов .многоэлементного преобразователя 1. Дополнительные выходы блока 3 управления соединены с входами запоминающего блока 9, передающего мультиплексора 5 и приемного мультиплексора 6.

Способ осуществляется следующим образом.

Преобразовательные элементы многоэле ментного преобразователя расположены на одной прямой. Каждая группа содержит N преобразователей, расположенных на оди- 5 паковом расстоянии d друг от друга, и при каждом измерепии на исследуе.мом объекте используется как излучатель при прозву- чивании в одном направлении и как приемник при прозвучивании в обратном направ- ;1ении. При этом на приемнике фиксируется ус|х 1ненная по всем последовательным парам прес)браз(;вателей разность , для первой rpyiHibi и для второй группы прие.м- ных преобразователей.

Скорость у.чьтразвука определяют iio фор0

Изобретение относится к неразрушающему контролю ультразвуковыми методами и может быть использовано в медицине при контроле состояния костной ткани человека и дефектоскопии при контроле материалов и конструкций, находящихся в жидкой среде. Цель изобретения - повыщение производительности определения скорости распространения ультразвука в костной ткани через мягкие ткани. Способ заключается в излучении ультразвуковых колебаний первой группой преобразователей, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга на одной прямой, в костную ткань через мягкие ткани, приеме второй группой преобразователей, расположенных на одинаковом расстоянии друг от друга на той же прямой, ультразвуковых сигналов, прощедщих через костную ткань и мягкие ткани, определение усредненной по всем последовательным парам преобразователей второй группы разности времен прихода ультразвуковых сигналов, затем в излучении второй группой преобразователей и приеме первой группой и определении усредненной по всем последовательным парам преобразователей первой группы разности времен прихода ультразвуковых сигналов и определении скорости распространения ультразвука в костной ткани по формуле, приведенной в описании. 1 ил. i

не скорость распространения ультразвука в костной ткани; VT-скорость распространения ультразвука н мягких тканях.

РЗлок 3 управления вырабатывает носле- довагельность прямоугольных импульсов напряжении, сдвинутых по времени друг относительно друга на одинаковый интервал. Задержки .между импульсами выбраны такими, чтобы обеспечить распространение фронта возбуждаемой в исследуемом объек- T( 2 ультразвуковой волны под углом, близ КИМ к оптимальному уг лу ввода ультразвука в исследуемый объект 2. Поступающая с б.тока 3 управления последовательность и.м- пульсон запускает с соответствующи.ми задержками г еиераторы возбуждения, распо- ложепные в блоке 4 генераторов возбуждте- ния. Пмпульсы напряжения с выхода блока 4 генераторов возбуждения поступают на вход передаюп1,его мультиплексора Ь. Одновременно на передающий мультиплексор 5 поступает сигпал Y, действующий на протя- жепии всего времени первого измерения. По сигналу Y к передаюп1ему мультиплексору 5 подключается первая группа преобразовательных элементов многоэле.ментного преобразователя 1, которая возбуждается импульса.ми напряжения от блока 4 генераторов возбуждения. Многоэлементный преоб

5 О 5

5

0

разователь 1 генерирует у-тьтразвуковые колебания, которые распространяются в исследуемом объекте 2 и принимаются второй группой преобразовательны.х элементов мно гоэлемептного преобразователя 1. Многоэле ментный преобразователь 1 преобразует ультразвуковые колебания в электрические сигналы, которые поступают на приемный мультиплексор 6. Наличие на управляющем входе приемного мультиплексора 6 сигнала Y обеспечивает прохождение электрических сигналов от первого и последнего преобразовательных элементов второй группы преобразовательных элементов на вход блока 7 формирования временных интервалов. Последний формирует из прищедщих на него двух электрических сигналов два прямоугольных импульса, расстояние по времени между которыми соответствует разности времен прихода электрических сигналов, С выхода блока 7 формирования временных интервалов измеряемый интервал времени поступает па измеритель 8 временных интервалов, который определяет цифровое значение временного интервала t между временем прихода сигнала от первого и N-ro преобразовательных элементов второй группы преобразовательных элементов многоэлементного преобразователя 1. Цифровое значение с записывается в запоминающий блок 9 и хранится Fi п ,-м ,u) конца цикла работы устройства, iaievi блок 3 х иравления снова вырабатывает г1()1.-лелп .ателы1ость прямоуголь- niji.x UMiiy.ibcoB напряжения, сдвинутых по времени, которые запускают генераторы возбуждения, расположенные в блоке 4 генераторов возбуждения. Импульсы возбуждения с блока 4 генераторов возбуждения через передаюпшй мультиплексор 5 поступают на многоа. 1ементный преобразователь 1. При этом сигна;| Y не вырабатывается и к блоку 4 генераторов возбуждения подключается вторая группа преобразовательных зле- .ментов многоэлементного преобразователя 1. Многоэлементный преобразователь 1 генерирует ультразвуковые колебания, которые распространяются в исследуемом объекте 2 и принимаются первой группой преобразовательных элементов многоэлементного преобразователя 1. Многоэлементный преобразователь 1 преобразует ультразвуковые колебания в электрические сигналы, которые поступают на приемный мультин:1ексор 6. При этом на унравляюгце.м входе приемн(я о му.чь- типлексора 6 сигнал Y от блока 3 управления отсутствует, что обеспечивает прохождение электрических сигна.:1ов от первого и и последнего треобразовательных элементов на вход блока 7 формирования временных интервалов. Блок 7 формирования временных интервалов формирует из пришедших па него двух электрических сигналов измеряемый временной интервал, который из.меря- ется из.мерителем 8 временных интервалов. Цифровой измеритель 8 временных интервалов определяет цифровое значение вре- .менного интервала с .между временем прихода сигнала от первого и N-ro преобразовательных элементов первой группы преобразовательных элементов мппгоэлемептного преобразователя 1. Цифровое значение записывается в заноминаюпшй блок 9 и .хранится в нем до конца цикла работы устройства. В запоминающем блоке 9 предварительно записаны скорость распространения ультразвука в тканях человека (VV 1540 м/с), число N преобразовательных элементов в каждой rpyinie и расстояние d между соседними преобразователями в группе. По сигналу с блока 3 управления эти значения, а также измеренные временные интервалы „ и Т считываются в арифметико-логический блок 10, который рассчи

с q ;2 T-,4j Ч

Гг ,4- 1Г (1 ) -уЬ - (-т-)п -(-T-)J

где скорость распространения ультразвука в костной ткани;

0

5

0

5

0

5

0

5

тывает усредненную по всем пос,ледовате. 1ь- ным парам преобразователей первой группы разность f, времен прихода ультразвуковых сигналов по формуле t, 1), усредненную по всем последовательным парам преобразователей второй группы разность С времен прихода ультразвуковых сигналов по формуле F е / ( N- 1) и величину скорости Vx ультразвуковых колебаний в костной ткани по формуле (I). Рассчитанное значение скорости х ультразвуковых колебаний в костной ткани отображается па цифровом индикаторе 11, после чего цикл работы устройства заканчивается. Затем огжсан- ный цикл работы устройства многократно повторяется.

Формула изобретения

Способ определения скорости paccipocT- ранения ультразвука в костной ткани через мягкие ткани, заключающийся в излучении ультразвуковых импульсных колебаний, приеме у,1ьтразвуковых колебаний, прощедщих через костную и мягкие ткани, и определении скорости распространения ультразвука в костной ткани по времени распространения ультразвука и по заранее установленной скорости распространения ультразвука в мягких тканях, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных воз.можностей и повышения производительности измерений скорости распространения ультразвука, излучают ультразвуковые импульсные колебания первой группой из N преобразователей, расположенных на одинаковом расстоянии d друг от друга на одной прямой, принимают прошедшие колебания второй группой из N преобразовате.тей, расположенных на одинаковом расстоянии d друг от друга на той же прямой, фиксируют усредненную по всем последовательным парам преобразователей второй группы разность t времен при.хода ультразвуковых колебаний, излучают ультразвуковые и.мпульсные колебания второй группой из N преобразователей, принимают прошедшие колебания первой группой из N преобразователей, фиксируют усредненную по всем последовательным парам преобразователей первой группы разность Ч, вре.мен прихода ультразвуковых колебаний, а скорость у. 1ьтразвука в костной ткани определяют по

1/ скорость распространения ультразвука в мягких тканях.