DE2451351A1

DE2451351A1 - SONOGRAPH

Info

Publication number: DE2451351A1
Application number: DE19742451351
Authority: DE
Inventors: Martin H Wilcox
Original assignee: Advanced Diagnostic Research Corp
Current assignee: Advanced Diagnostic Research Corp
Priority date: 1973-10-29
Filing date: 1974-10-29
Publication date: 1975-04-30
Also published as: JPS55116283A; GB1487761A; NL7413953A; CA1019057A; FR2249343B1; FR2249343A1; IT1021868B; JPS5084131A; DE2451351B2

Description

Die Erfindung betrifft ein Echtzeit-Ultraschallsystem zur bildlichen Wiedergabe eines Querschnitts von einem Gegenstand mittels Echos, die von in diesen ausgesandten Ultraschallsignalen erhalten werden, welche im folgenden als "Sonograph" bezeichnet wird gemäss dem Oberbegriff dez Hauptanspruchs. The invention relates to a real-time ultrasound system for visual rendering of a cross section of an object using echoes which are obtained from light emitted in these ultrasound signals, which in the following as "ultrasonograph" is referred to according to the preamble dec main claim.

Die Erfindung befasst sich mit Systemen zur Bilderzeugung, insbesondere mit sog. Echtzeit-Ultraschallsystemen. Es geht hierbei insbesondere um Systeme, welche einer augen·^ blicklichen und kontinuierlichen Herstellung von sichtbaren Darstellungen eines Querschnitts von einem heterogenen Körper mit einer sich bewegenden Diskontinuität dienen. Die Erfindung schafft im speziellen einen Sonographen, der besonders für verschiedene medizinische Anwendungen geeignet ist,The invention is concerned with systems for image generation, in particular with so-called real-time ultrasound systems. It this is particularly about systems that have an eye · ^ Visual and continuous production of visible representations of a cross-section of a heterogeneous body serve with a moving discontinuity. The invention in particular creates a sonograph that is particularly suitable for various medical applications,

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wie beispielsweise für eine Untersuchung von sich bewegenden Querschnittsbereichen anatomischer Strukturen von aus— sen und ohne Durchführung von Eingriffen.such as for an examination of moving ones Cross-sectional areas of anatomical structures from the outside and without performing any interventions.

Sie ermöglicht insbesondere eine kontinuierliche und augenblickliche Beurteilung von Herzstrukturen, beispielsweise hinsichtlich der Gestalt, der Grosse und der Dicke der Ventrikularwandungen, der Aortenwandungen etc. Hierdurch gelingt es, akinetische Bereiche zu ermitteln, was dazu beiträgt, einen Infarkt zu lokalisieren.In particular, it enables continuous and instantaneous Assessment of heart structures, for example with regard to the shape, size and thickness of the Ventricular walls, the aortic walls, etc. This makes it possible to determine akinetic areas, what to do with them helps to localize a heart attack.

Sog. Echtzeit-Sonographen sind bekannt. Diese Systeme eignen sich insbesondere im medizinischen Anwendungsbereich, da es mit ihnen gelingt, sowohl augenblicklich als auch kontinuierlich Wiedergaben oder Bilder von bewegten anatomischen Strukturen wie beispielsweise des Herzens zu erhalten.So-called real-time sonographs are known. These systems are particularly suitable in the medical field of application because it with them succeed, both instantaneously and continuously Receive reproductions or images of moving anatomical structures such as the heart.

Ein frühes Echtzeit-System wurde von der Firma Siemens unter der Bezeichnung "Vidoson" hergestellt. Bei dem Vidoson-System wurde ein Ultraschall-Strahlenbündel verwendet, das auf den Patienten über einen sich drehenden Wandler gerichtet wurde, der im Brennpunkt eines akustischen Parabolspiegels angeordnet war. Die gesamte Wandlerreflektoranordnung war von einem fluidgefüllten Abtastkopf umhüllt, dessen eine Oberfläche mit einem aus Kunststoff bestehenden Ultrasclaall-"Fenster" bedeckt war. Dieses Fenster wurde in Berührung mit dem Patienten gebracht. Das mechanisch gewobbelte Strahlenbündel der Ultraschallenergie trat aus dem Kopf durch das Fenster aus und in den Patienten ein. Die von den untersuchten anatomischen Strukturen reflektierten "Echos" gelangten durch das Fenster zu dem Wandler zurück, wo sie In entsprechende elektrische Impulse umgewandelt wurden. Diese elektrischen Impulse wurden anschliessend auf einem Bildschirm wiedergegeben, so dass man Darstellungen der sich bewe-An early real-time system was manufactured by Siemens under the name "Vidoson". With the Vidoson system an ultrasonic beam was used which directed at the patient via a rotating transducer placed at the focal point of an acoustic parabolic mirror. The entire transducer reflector assembly was encased by a fluid-filled scanning head, one surface of which is covered with an Ultrasclaall "window" made of plastic was covered. This window was brought into contact with the patient. The mechanically swept bundle of rays the ultrasonic energy exited the head through the window and entered the patient. The ones examined by the anatomical structures reflected "echoes" arrived through the window back to the transducer, where they were converted into corresponding electrical impulses. These electrical impulses were then reproduced on a screen, so that one can visualize the movement

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genden anatomischen Struktur erhielt. Das vorstehend beschriebene Siemens'sehe System -war mit einer Reihe von Nachteilen behaftet, welche seine Brauchbarkeit einschränkten. Ein erster dieser Nachteil beruht in der grossen notwendigen Weglänge, die man bei Verwendung eines parabolischen Reflektors benötigt und die die Anzahl der Einzelbilder beschränkt, die pro Sekunde mit einer gegebenen Abtastlänge wiedergegeben werden können. Ein zweiter Nachteil bestand darin, dass aufgrund der nichtlinearen horizontalen Ablenkung bei dieser Einheit ausser einer kinematographisehen Aufnahme keine weiteren Aufzeichnungstechniken in befriedigender Weise verwendet werden konnten. Schliesslich zeigte dieses System die einem sich drehenden mechanischen System von Haus aus eigene mangelnde Zuverlässigkeit.the anatomical structure. The Siemens' system described above was with a number of Suffers from disadvantages which limited its usefulness. A first of these drawbacks resides in the large path length required when using a parabolic reflector and the number the number of frames that can be reproduced per second with a given scan length. A second The disadvantage was that due to the non-linear horizontal deflection in this unit apart from one cinematographic recording no further recording techniques could be used in a satisfactory manner. After all, this system showed the kind of rotating mechanical System inherently lack of reliability.

In neuerer Zeit wurde ein Sonograph von Born et al. entwickelt, der in der Zeitschrift "Bio-Medical Engineering", November 1971 S. 5oo ff. beschrieben ist. Dieses Gerät stellte eine deutliche Verbesserung über das Siemens-System dar. Hierbei kommt eine feste Anordnung von Wandlern zur Anwendung, die in einer Linie bzw. Geraden auf einem beweglichen Kopf angeordnet sind. Der ,Kopf wird an den Patienten angepresst, wobei ein elektronisches Schaltsystem nacheinander Impulse von jedem der Wandler in der Reihe aussendet und Echos von diesen empfängt. Die .Umschaltgeschwindigkeit liefert eine Bildfolge von 19o Einzelbildern pro Sekunde. 2o Leistungstransistoren und 2o Vorverstärker waren notwendig, um die Erregung der Wandler und die Ermittlung der Echos durchzuführen. Die elektronischen Schaltungen und die Wandler sind mittels 2o getrennter koaxialer Kabel miteinander gekoppelt. Parallel zu jedem Wandler liegt ein Induktor an, der vorgesehen werden musste, um unerwünschte niederfrequente Übertragungsschwingungsmoden zu dämpfen.More recently, a sonograph by Born et al. Developed in the journal "Bio-Medical Engineering", November 1971 S. 5oo ff. Is described. This device represented a significant improvement over the Siemens system. Here comes a fixed arrangement of transducers for use, which are arranged in a line on a movable head. The head is pressed against the patient, with an electronic Switching system sequentially sends out pulses from each of the transducers in the series and receives echoes from them. The switching speed delivers an image sequence of 19o individual images per second. 2o power transistors and 2o Preamplifiers were necessary to excite the transducers and determine the echoes. The electronic Circuits and the transducers are coupled to one another by means of separate coaxial cables. Parallel to everyone Converter is connected to an inductor, which had to be provided in order to avoid undesired low-frequency transmission oscillation modes to dampen.

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Da die Zeitablenkung tatsächlich linear ist, lässt sich das Born'sehe System mit Zeilenabtast-AufZeichnungsgeräten verwenden. Des weiteren bestehen hierbei keine mechanischen Problemes wie sie bei dem sich drehenden Wandler des Siemens-Systems auftreten. Trotzdem weist auch diese Fortentwicklung eine Reihe von Nachteilen auf. So ist beispielsweise die Querauflösung dieses Systems von dem Mittenabstand der Wandler begrenzt, welcher seinerseits von der Betriebsfrequenz und der erwünschten Breite des Strahlenbündels von jedem Wandler bestimmt ist»Innerhalb der physikalischen Begrenzungen, welche von dem menschlichen Körper gesetzt werden, erlaubt das Born'sehe System nicht die Wiedergabe eines Gesamtbildes Von mehr als 2o Zeilen. Das entstehende Bild mit einer derartigen Auflösung ist im Vergleich mit irgendwelchen gerasterten Abbildungsmaßstäben sehr schlecht, (das handelsübliche Fernsehen hat beispielsweise 525 Zeilen). Darüber hinaus . ist die Notwendigkeit, 2o vollständige diskrete elektronische Kanäle zu scha£fen_s welche eine hohe Leistungscharakteristik aufweisen, unvermeidlich mit unerwünscht hohen Kosten verbunden«, Die vorliegende Erfindung bezweckt daher,bei gesteigerter Leistungsfähigkeit diese Nachteile zu vermeiden.Since the time sweep is actually linear, the Born's system can be used with line scan recorders. Furthermore, there are no mechanical problems as they occur with the rotating converter of the Siemens system. Nevertheless, this further development also has a number of disadvantages. For example, the transverse resolution of this system is limited by the center-to-center distance of the transducers, which in turn is determined by the operating frequency and the desired width of the beam from each transducer. The Born's system allows within the physical limits set by the human body not the reproduction of an overall picture of more than 20 lines. The resulting image with such a resolution is very poor in comparison with any screened image scale (the commercial television, for example, has 525 lines). Furthermore . is the need to 2o full discrete electronic channels to clam £ _s fen which has high performance characteristics have, "inevitably associated with undesirable high cost, therefore, the present invention aims to overcome these disadvantages with increased efficiency.

Es wäre somit äusserst erwünscht, einen Echtzeit-Sonographen zu schaffen, der die Vorteile der festen Wandlerreihe aufweist, jedoch eine erheblich verbesserte Querauflösung liefert.It would therefore be extremely desirable to have a real-time sonograph to create, which has the advantages of the fixed transducer array, but provides a significantly improved transverse resolution.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten Echtzeit-Sonographen zu schaffen. Diese Aufgabe, wird durch den Gegenstand des Hauptanspruchs gelöst.The present invention is therefore based on the object of creating an improved real-time sonograph. These Task is solved by the subject matter of the main claim.

Mit der Erfindung wird ein verbesserter Sonograph geschaffen, mit dem es gelingt, augenblicklich und kontinuierlich sichtbare Wiedergaben von Querschnittsbereichen eines heterogenen Körpers zu liefern, der eine sich bewegende Diskontinuität aufweist.With the invention, an improved sonograph is created, with which it is possible to instantly and continuously visualize cross-sectional areas of a heterogeneous Body that has a moving discontinuity.

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Mit der Erfindung wird des weiteren ein Sonograph geschaffen, der sich speziell für verschiedene medizinische Anwendungsbereiche eignet.With the invention, a sonograph is also created which is especially suitable for various medical fields of application suitable.

Mit der Erfindung wird ferner ein Sonograph geschaffen, der sich für eine kontinuierliche augenblickliche Untersuchung menschlicher Herzstrukturen eignet.The invention also provides a sonograph which is suitable for continuous instantaneous examination human heart structures.

Mit der Erfindung wird auch eine vereinfachte Schaltung geschaffen, die nichtsdestotrotz verbesserte Leistungscharakteristiken in dem eine Wandlerreihe verwendenden Sonographen liefert.The invention also creates a simplified circuit, the nonetheless improved performance characteristics in the sonograph using a series of transducers supplies.

Mit der Erfindung wird schliesslich eine Schaltung geschaffen, bei der die Notwendigkeit entfällt, eine Mehrzahl, von induktiven Bauelementen und eine Mehrzahl von Echovorverstärkern zu verwenden, so dass sich die Anlage billiger und bezüglich ihrer Grosse erheblich kleiner herstellen lässt.With the invention, a circuit is finally created in which there is no need for a plurality of To use inductive components and a plurality of echo preamplifiers, so that the system is cheaper and can be made considerably smaller in terms of their size.

Wesentliche Merkmale der Erfindung sind somit in einem verbesserten Sonographen zu sehen, der allgemein einen Zeitgenerator für die Erzeugung eines gepulsten elektrischen Signals enthält, einen Wandler, der auf das elektrische Signal anspricht und dazu dient, ein impulsartiges Ultraschall-Energiestrahlenbündel auszusenden und Echos aufzunehmen, die aus dem Inneren eines heterogenen Körpers reflektiert werden, sowie ein Signal im Ansprechen auf diese empfangenen Echos zu erzeugen, und der eine Anzeigeeinrichtung enthält, welche das elektrische Echosignal in ein kontinuierliches sichtbares Bild umwandelt, das die Querschnittsstruktur des heterogenen Körpers wiedergibt. Durch die Erfindung lässt sich die Dualität der Bilder erheblich verbessern, im Vergleich zu Systemen, die einen rotierenden Wandler oder eine feste Anordnung bzw. Reihe vonEssential features of the invention are thus in an improved To see sonographs, which generally include a timing generator for generating a pulsed electrical signal, a transducer that responds to the electrical signal and is used to generate a pulsed ultrasonic energy beam emit and pick up echoes reflected from inside a heterogeneous body, as well as a signal in response to these received echoes, and which includes a display device showing the electrical Converts the echo signal into a continuous visible image that reproduces the cross-sectional structure of the heterogeneous body. The invention allows the duality of the images to be significantly improved compared to systems that have one rotating transducers or a fixed array or series of

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Wandlern enthält. Bei der vorliegenden Erfindung wird eine Wandlereinrichtung geschaffen, welche aus einer in Segmente unterteilten länglichen Reihe von N-diskreten, aneinanderangrenzenden transversalen Wandlerelementen besteht. Des weiteren wird eine Elementzähler- und Auswahleinrichtung vorgesehen, welche dazu dient, ein impulsartiges, bzw. gepulstes elektrisches Signal an Α-ausgewählte, aneinanderangrenzenden transversalen Wandlerelemente besteht. Des weiteren wird eine Elementzähler- und Auswahleinrichtung vorgesehen, welche dazu dient, ein impulsartiges bzw. gepulstes elektrisches Signal an A-ausgewählte, aneinanderangrenzende Wandlerelemente zu leiten und aufeinander folgend eine Impulsabgabe von ausgewählten Gruppen von A-zusammenhängenden ganze Zahlen. Des weiteren gilt die Beziehung N>A undContains converters. In the present invention, there is provided a transducer device which is comprised of a segment subdivided elongated series of N-discrete contiguous transversal transducer elements. Of further is an element counter and selection device provided, which serves to send a pulse-like or pulsed electrical signal to Α-selected adjacent ones transversal transducer elements. Further an element counter and selection device is provided, which is used to generate a pulse-like or pulsed electrical Signal to A-selected, adjacent transducer elements to conduct and sequentially a pulse delivery from selected groups of A-contiguous whole numbers. Furthermore, the relationship N> A and applies

Ein weiterer Vorteil der Erfindung ergibt sich dadurch, dass man alle Wandler des Sj^stems in deutlichen Reihen mit einem einzigen Induktor anordnet, der verwendet wird, um Echosignale für einen einzigen Vorverstärker zu liefern.A further advantage of the invention results from the fact that all transducers of the system are in clear rows with one arranges a single inductor used to provide echo signals for a single preamplifier.

Der erfindungsgemässe Sonograph enthält eine längliche in Segmente unterteilte Wandlerreihe, die aus N-diskreten transversal bzw. quer angeordneten Wardlerelementen besteht. Eine Zähler-Auswahleinrichtung ist vorgesehen, um ein gepulstes elektrisches Signal an Α-ausgewählte aneinander angrenzende Wandlerelemente in der Reihe zu übertragen, wobei diese Gruppen (jeweils Α-Elemente) nacheinander zu Impulsen angeregt werden. Jeder der aufeinanderfolgenden Gruppen von A-Elementen ist um B-Elemente längs der länglichen Reihe verschoben. N, A und B sind hierbei ganze Zahlen. Es gelten ferner die Beziehungen N>A und N^B.The sonograph according to the invention contains an elongated in Transducer row subdivided into segments, which consists of N-discrete transversely or transversely arranged Wardler elements. A counter selector is provided to deliver a pulsed electrical signal to Α-selected adjacent ones To transmit transducer elements in a row, these groups (each Α-elements) stimulated one after the other to impulses will. Each of the successive groups of A elements is shifted by B elements along the elongated row. N, A and B are whole numbers. The relationships N> A and N ^ B also apply.

Um zu vermeiden, dass man für jeden der Wandler einen kompletten Elektronikkanal schaffen muss, sind alle Wandler des Systems in deutlichen Reihen mit einem einzigen Induktor angeordnet, wobei parallel zu diesen die Echosignale entwickelt werden. Auf-In order to avoid having to create a complete electronics channel for each of the converters, all converters in the system are included arranged in clear rows with a single inductor, with the echo signals being developed in parallel with them. On-

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ladungswiderstände ermöglichen jedem Wandler eine kapazitive Aufladung auf eine im vorhinein festgelegte Spannung unter statischen Bedingungen. Wenn ein Schalttransistor, der in Reihe mit einem gegebenen Wandler angeordnet ist, in seinen leitenden Zustand gebraeht wird, entlädt sich der Wandler und verformt sich mechanisch, um einen Ultraschallimpuls in ein Lebewesen einzuleiten. Solange der Schalttransistor leitend verbleibt,sind der Induktor und der Wandler im Wechselstrom parallel über die Spannungsversorgung derart angeschlossen, dass Echosignale, die eine kleine Spannung parallel an dem Wandler erzeugen, parallel zu den Induktoren festgestellt werden können. Wenn der Schalttransistor in seinen nichtleitenden Zustand übergeführt wird,beginnt sich der Wandler in Vorwegnahme des folgenden Zyklus wieder kapazitiv aufzuladen. Alle ermittelten Echosignale werden von einem einzigen Vorverstärker verstärkt und an ein Wiedergabegerät gegeben, dessen Zeitablenkung mit der Folge der Wandlererregungen koordiniert ist. ·Charging resistances enable each converter to have a capacitive one Charging to a predetermined voltage under static conditions. When a switching transistor that is in series placed with a given transducer is brought into its conductive state, the transducer will discharge and deform mechanically to introduce an ultrasonic pulse into a living being. As long as the switching transistor remains conductive, are the inductor and the converter in alternating current connected in parallel via the voltage supply in such a way that echo signals that generate a small voltage in parallel across the transducer, parallel to the inductors can be detected. When the switching transistor is transferred to its non-conductive state, the converter starts again in anticipation of the following cycle to charge capacitively. All detected echo signals are amplified by a single preamplifier and sent to a playback device given, its time deflection with the consequence of the converter excitations is coordinated. ·

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung anhand der beiliegenden Zeichnung ersichtlich.Further details and advantages of the invention will become apparent from the following description with reference to the accompanying drawings evident.

Figur 1 zeigt im Vergleich die Wandlerbereiche von den , vorstehend beschriebenen Systemen gemäss dem Stand der Technik und dem erfindungsgemässen Wandlerbereich.In comparison, FIG. 1 shows the transducer ranges of the prior art systems described above and the transducer area according to the invention.

Figur 2 zeigt ein schematisches Blockdiagramm zur Erläuterung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.FIG. 2 shows a schematic block diagram to explain a preferred embodiment of the invention.

Figur 3 zeigt eine vereinfachte Darstellung, teilweise in schematischer Wiedergabe, teilweise als Blockdiagramm, zur Erläuterung eines Schaltungsbeispiels gemäss dem Stand der Technik.FIG. 3 shows a simplified representation, partly in a schematic representation, partly as a block diagram, for explanation a circuit example according to the prior art.

Figur 4 zeigt ein Wellenformdiagramm zur Erläuterung eines Signals, das an einem Bezugspunkt der in Figur 3 gezeigten Schaltung beobachtet wird.Figure 4 shows a waveform diagram for explaining one Signal at a reference point of the circuit shown in FIG is observed.

Figur 5 zeigt, teilweise in schematischer Darstellung und teilweise in Form eines Blockdiagramms,den Aufbau einer Schaltung von einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung.Figure 5 shows, partially in a schematic representation and partly in block diagram form, the construction of a circuit of a preferred embodiment of the invention.

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Die Figuren 6a und 6b zeigen Wellenformdiagramme zur Erläuterung der zeitabhängigen Signale, welche man an zwei Bezugspunkten in der Schaltung von Figur 5 erhält.Figures 6a and 6b are waveform diagrams for explanation the time-dependent signals obtained at two reference points in the circuit of FIG.

Figur 1 der Zeichnungen dient zur Erläuterung der Unterschiede hinsichtlich des physikalischen Aufbaues und der Betriebsweise zwischen den Sonographen von Siemens und Bom und dem erfindungsgemässen Gerät. Bei dem Siemens'sehen Sonographen ist der Wandler 1o im Brennpunkt eines parabolischen Reflektors 11 angeordnet. Der Wandler wird in Richtung des Pfeils R gedreht. Man erhält somit ein Ultraschall-Energiestrahlenbündel 12, das quer in Richtung des Pfeils X abgelenkt wird, wie dies von der Reihe von strichlierten Kreisen 13 wiedergegeben wird, welche die momentane seitliche Lage des Strahlenbündels 12 in gleichen Zeitabständen wiedergeben. Es sei darauf hingewiesen, dass sich die Lage des Strahlenbündels 12 in nichtlinearer Abhängigkeit von der Zeit ändert«FIG. 1 of the drawings serves to explain the differences with regard to the physical structure and the mode of operation between the sonographs from Siemens and Bom and the one according to the invention Device. In the Siemens sonograph, the transducer 10 is arranged at the focal point of a parabolic reflector 11. The converter is rotated in the direction of arrow R. An ultrasonic energy beam 12 is thus obtained, which is deflected transversely in the direction of arrow X, as shown by the series of dashed circles 13, which reproduce the current lateral position of the beam 12 at equal time intervals. It should be noted that the position of the beam 12 changes in a non-linear dependence on time "

Die Anordnung von Bom et al„ verwendet eine feste Anordnung bzw. Reihe von diskreten Wandlern. Jedes Wandlerelement 21 wird selektiv und aufeinanderfolgend zu einem Impuls erregt, so dass es ein Strahlenbündel 22 von Ultraschallenergie erzeugt, das in Richtung des Pfeils X abgelenkt wird, wie das von der Reihe von strichlierten Kreisen 23 wiedergegeben wird, welche die augenblickliche seitliche Lage des Strahlenbündels 22 in gleichen zeitlichen Abständen wiedergeben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Lage des Strahlenbündels 22 bei dem beschriebenen System sich linear mit der Zeit ändert.The arrangement of Bom et al "uses a fixed arrangement or Series of discrete converters. Each transducer element 21 is selectively and sequentially energized into a pulse so that it generates a beam 22 of ultrasonic energy which is deflected in the direction of arrow X, like that of the series is represented by dashed circles 23, which the instantaneous lateral position of the beam 22 in reproduce at the same time intervals. It should be noted that the position of the beam 22 in the system described changes linearly with time.

Schliesslich wird auf die feste in Segmente aufgeteilte Wandleranordnung bzw» Wandlerreihe verwiesen₉ die bei der vorliegenden Erfindung zur Anwendung kommt. Hierbei werden aufeinanderfolgende Gruppen von A zueinander benachbarten Wandlerelementen 31 aufeinanderfolgend zu Impulsen angeregt. Jede der aufeinanderfolgenden Gruppen von A-Elementßn ist in Längsrichtung um B-Elemente von dem Ort der unmittelbar vorhergehenden Gruppe verschoben. Die Verschiebung des Ultraschall-Strahlenbündels 32Finally, reference is made to the fixed transducer arrangement or transducer row divided into segments ₉ which is used in the present invention. Here successive groups of A mutually adjacent transducer elements 31 are excited successively to give pulses. Each of the successive groups of A elements is shifted longitudinally by B elements from the location of the immediately preceding group. The displacement of the ultrasonic beam 32

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erfolgt in Richtung des Pfeils X, wie dies von der Reihe der strichlierten Rechtecke 33 wiedergegeben wird, welche die momentane seitliche Lage des Strahlenbündels 32 nach gleichen Zeitintervallen wiedergeben. Es sei darauf hingewiesen, dass die Lage des Strahlenbündels 32 sich linear mit der Zeit ändert. Im Vergleich mit den Systemen von Siemens und vm Born erhält man eine erheblich vergrösserte Querauflösung, welche zu einer erheblich verbesserten Bildqualität führt. Die feste Wandleranordnung, die in N-segmentartige Wandler unterteilt ist, die in Gruppen von Α-Elementen zu einem Zeitpunkt zur I'mpulsabgabe angeregt werden und wobei jede Gruppe um B-Elemente von der vorhergehenden Gruppe verschoben ist, liefert N-(A-I)-effektive Wandler.takes place in the direction of arrow X, as shown by the row of dashed rectangles 33, which reproduce the current lateral position of the beam 32 at the same time intervals. It should be noted that the position of the beam 32 changes linearly with time. In comparison with the systems from Siemens and vm Born you get a considerably increased transverse resolution, which leads to a significantly improved image quality. The fixed transducer array, which is divided into N-segment transducers, those in groups of Α-elements at a time for Ipulse delivery are excited, and with each group shifted by B elements from the previous group, yields N- (A-I) -effective Converter.

Figur 2 zeigt ein Blockdiagramm von den Bauelementen des erfindungsgemässen verbesserten Sonogr.aphen. Ein Hauptzeitgenerator 41 erzeugt einen wiederholten elektrischen Taktimpuls. Der Taktimpuls wird über Leitungen 42 zu dem Elementzähler/Decoder 43 übertragen und gelangt von dort über Leitungen 44 zu einer Reihe von Elementauswahlantriebsschaltern 45. Die Schalter wählen die spezielle Gruppe der zu erregenden Wandlerelemente, aus und liefern ein Erregersignal 46 zu der speziellen Gruppe der in der Wandleranordnung 47 angeordneten Elemente. Das von dem Haupttaktgebergenerator 41 erzeugte Signal triggert auch den X-Ablenkungsgenerator 48 und den Y-Stufenablenkungsgenerator 49. Der Y-Stufenfunktionsablenkgenerator 49 erzeugt ein Synchronisationssignal 5o für den Elementzähler/Decoder 43. Von den Wandlerelementen 47 erzeugte Echosignale 51 werden von den Schaltern 45 ausgewählt und über Leitungen 52 zu einem zeitempfindlichen Verstärker 53 geleitet, der eine Abschwächung der Signale aufgrund einer Streuung und Absorption ausgleicht. Ein Detektor 54 modifiziert das von dem zeitempfindlichen Verstärker kommende Signal für die logarithmische Intensitätsmodulationsschaltung des Signalaufbereitere 55. Das Ablenksignal 56 von dem X-Ablenkungsgenerator 48 und das Schrittfunktionssignal 57 von dem Schritt-Funktionsgenerator 49 werden den X- und Y-AbIenkungseingängen eines Wiedergabeoszillographen 58 angelegt. Das Ausgangssignal 59 von dem Signalaufbe-FIG. 2 shows a block diagram of the components of the inventive improved sonographs. A main timing generator 41 generates a repeated electrical clock pulse. The clock pulse is transmitted via lines 42 to the element counter / decoder 43 and passes from there via lines 44 to a row of element select drive switches 45. The switches select the particular group of transducer elements to be energized, and provide an excitation signal 46 to the special group of in the transducer arrangement 47 arranged elements. That of that The signal generated by the master clock generator 41 also triggers the X deflection generator 48 and the Y-stage deflection generator 49. The Y-step function deflection generator 49 generates a synchronization signal 5o for the element counter / decoder 43. Echo signals 51 generated by the transducer elements 47 are transmitted by the Switches 45 selected and passed via lines 52 to a time-sensitive amplifier 53, which attenuates the Compensates for signals due to scattering and absorption. A detector 54 modifies that of the time sensitive Amplifier incoming signal for the logarithmic intensity modulation circuit of the signal conditioner 55. The deflection signal 56 from the X deflection generator 48 and the step function signal 57 from the step function generator 49 are the X and Y deflection inputs of a display oscilloscope 58 created. The output signal 59 from the signal conditioner

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reiter 55 wird dem Z-Ablenkungseingang des Wiedefgabeoszlllographen 58 angelegt. Die kleinsten und die grössten Amplituden der Echosignale werden als Punkte mit niedriger oder mit hoher Intensität auf dem Bildschirm des Oszillographen wiedergegeben.Tab 55 becomes the Z deflection input of the reproduction oscilloscope 58 created. The smallest and the largest amplitudes of the echo signals are called points with lower or higher Intensity shown on the oscilloscope screen.

Die Breite von jedem Wandlerelement legt die Querauflösung des Systems fest, wobei die Anzahl der Segmente die Anzahl der Spalten in dem Wiedergaberaster bestimmt. Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird beispielsA-reise eine Reihe verwendet, die aus 64 Segmenten besteht (N = 64), von denen jedes eine Breite von 3>17 mm (1/8 inch) und eine Länge von 12,7 mm (1/2 inch) auf\^eist, wobei sie nebeneinander so angeordnet sind, dass ein Rechteck mit einer Breite von 12,7 mm (1/2 inch) und einer Länge von 2o,32 cm (8 inch) entsteht. Der elektronische Schaltkreis, der die Impulsantriebs- und Empfangsauswahl steuert ist so angeordnet, dass vier Segmente in der Reihe (dh.effektiv ein Wandler mit einer quadratischen Fläche von 12,7 mm χ 12,7 mm (1/2 inch χ 1/2 inch)) gleichzeitig zur Impulsabgabe gebracht werden und zurückkehrende Echos auffangen (A = 4). Nach einer Zeitdauer, die ausreicht, dass alle zurückkehrenden Echos abgeklungen bzw. beendet sind, drängt der Schaltkreis das erste Segment der Gruppe ab und verbindet das nächstfolgende Segment in der Reihe mit der Gruppe (B = 1), wobei das zweite, das dritte und das vierte Segment noch immer mit dem Impulsgeber/Empfänger verbunden sind.The width of each transducer element determines the transverse resolution of the System, the number of segments determining the number of columns in the display grid. With a preferred Embodiment of the invention is exemplified by A-trip a series which consists of 64 segments (N = 64), each of which has a width of 3> 17 mm (1/8 inch) and a length of 12.7 mm (1/2 inch) wide, with them side by side are to make a rectangle 12.7 mm (1/2 inch) wide and 20.32 cm (8 inches) long. The electronic circuit that controls pulse drive and receive selection is arranged to have four segments in the series (i.e. effectively one transducer with a square area of 12.7 mm χ 12.7 mm (1/2 inch χ 1/2 inch)) at the same time be made to pulse and intercept returning echoes (A = 4). After a period of time that is sufficient for all of them Returning echoes have subsided or terminated, the circuit pushes the first segment of the group away and connects the next segment in line with the group (B = 1), with the second, third and fourth segments still connected to the pulse generator / receiver.

Dies bedeutet, dass ein quadratischer Wandler mit einer Stirnfläche von 12,7 mm χ 12,7 mm (1/2 inch χ 1/2 inch) seitlich um eine Strecke von lediglich 3,17 mm (1/8 inch) verschoben wurde. Hierdurch ergibt sich eine verbesserte seitliche Auflösung, die viermal grosser ist als die von einem System diskreter quadratischer Wandler mit einer Seitenfläche von 12,7 mm, die nebeneinanderliegend und aufeinanderfolgend zur Impulsabgabe angeregt werden. Anschliessend wird der nächste Wandler, der von der nächsten Gruppe aus vier Segmenten gebildet ist, zur Impulsabgabe gebracht, wonach die entsprechenden Echos empfangen werden. Auf diese Weise wird die gesamte Reihe abgetastet, wodurch man 61 Spalten bzw. Zeilen auf der Bildröhre des Oszillographen erzeugt.This means that a square transducer with an end face of 12.7 mm by 12.7 mm (1/2 inch by 1/2 inch) was shifted sideways by a distance of only 3.17 mm (1/8 inch). This results in an improved lateral resolution that is four times greater than that of a system of discrete squares Transducers with a side surface of 12.7 mm, which are next to each other and stimulated to emit impulses one after the other will. Then the next transducer, which is formed by the next group of four segments, is used to emit impulses brought, after which the corresponding echoes are received. In this way the entire row is scanned, which 61 columns or lines are generated on the picture tube of the oscilloscope.

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In Abhängigkeit von dem Anwendungsgebiet des Systems kann eine grössere Anzahl von Segmenten verwendet werden, wobei die seitliche Auflösung proportional verbessert wird. Höhere Frequenzen erlauben die Verwendung von mehr Segmenten, da die zurückkehrenden Echos in einer kürzeren Zeitdauer abklingen, so dass die nächste Gruppe der Segmente rascher zu einer Impulsabgabe gebracht werden kann. Bei dem erfindungsgemässen System sind somit die Vorteile eines Systems mit einer diskreten Wandlerreihe wie des Systems von Born weiterhin verwirklicht, wobei zusätzlich eine erheblich verbesserte Querauflösung hinzukommt, welche zu einer erheblichen Qualitätsverbesserung im Bilde führt.Depending on the area of application of the system, a greater number of segments can be used, the lateral resolution being proportionally improved. Higher Frequencies allow the use of more segments, since the returning echoes decay in a shorter period of time so that the next group of segments becomes one more quickly Impulse delivery can be brought. In the inventive System, the advantages of a system with a discrete array of transducers such as the Born system are still realized, with In addition, a significantly improved transverse resolution is added, which leads to a considerable improvement in quality in the Bilde leads.

Die genaue Grosse der einzelnen Wandlerelemente, die bei dem Aufbau der in Segmente unterteilten Wandleranordnung verwendet wird, ist bei der vorllegenden Erfindung nicht kritisch. Die Auswahl der jeweiligen Grosse der Wandlerelemente hängt von der schliesslichen Verwendung des Sonographen ab. Im allgemeinen wird man bestrebt sein, bei der Auswahl der Grosse der Wandlerelemente diese so klein wie möglich zu gestalten, so dass man die bestmögliche Querauflösung erhält. Mit zunehmender Verkleinerung der Wandlerelemente wird jedoch eine Aufspaltung des Strahlenbündels mit entsprechender Interferenz ein Problem. Folgende Beziehung zwischen der Grosse der Wandlerelemente, der Frequenz von der Ausdehnung der Ultraschallwelle und der Geschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem zu untersuchenden Medium wurde gefunden:The exact size of the individual transducer elements that Construction of the segmented transducer array is used is not critical to the present invention. the The selection of the respective size of the transducer elements depends on the ultimate use of the sonograph. In general efforts will be made when selecting the size of the transducer elements to make these as small as possible so that the best possible transverse resolution is obtained. With increasing downsizing However, the transducer elements will be a split of the Beams with corresponding interference a problem. The following relationship between the size of the transducer elements, the frequency of the expansion of the ultrasonic wave and the speed of the ultrasonic wave in the area to be examined Medium was found:

Sin θ = 1.22 λ/DSin θ = 1.22 λ / D

wobei D die Breite oder der Durchmesser des Wandlers, θ der halbe Divergenzwinkel des Strahlenbündels und λ die Schallgeschwindigkeit in dem Medium dividiert durch die Schwingungsfrequenz der Ultraschallwelle ist. Wenn man den Abstand zwischen dem Wandler und der Diskontinuität kennt, kann man den Durchmesser des Strahlenbündels an der Stelle der Diskontinuität berechnen. Der Abstand von dem Wandler zu der rückwärtigen Herz-where D is the width or diameter of the transducer, θ is half the angle of divergence of the beam and λ is the speed of sound in the medium divided by the frequency of oscillation of the ultrasonic wave. When you consider the distance between knowing the transducer and the discontinuity, one can calculate the diameter of the beam at the point of the discontinuity. The distance from the transducer to the posterior cardiac

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wandung beträgt beispielsweise bei einem Patienten von durchschnittlicher Grosse annähernd 15 cm, während die mittlere Schallgeschwindigkeit im menschlichen Gewebe 1538 m/sec. beträgt. Wenn man Wandlerelemente mit einer Breite von 2,5 mm verwendet, die mit einer Frequenz von 2,25 Mhz arbeiten und wenn man in vier benachbarten Elementen gleichzeitig einen Impuls erzeugt, (so dass man effektiv einen Wandler mit einem Durchmesser von 1o mm erhält), so ergibt sich als halber Divergenzwinkel ein Winkel von 4,8 . Dieser halbe Divergenzwinkel liegt nahe an dem maximal zulässigen Wert für eine gute kardiale Auflösung. Zu Vergleichszwecken wird der halbe Divergenzwinkel von einem Sonographen der Born'sehen Ausbildung mit Wandlerelementen von einem Durchmesser von 5 mm angegeben, der 9,4° beträgt. Es wird hierdurch ein Strahlendurchmesser von 5o mm in einer Entfernung von 15 cm erzeugt, so dass es zu einer bedeutenden Strahlenüberlappung und zu einer Verzeichnung und damit zu einem relativ undeutlichen Bild kommt.wall is approximately 15 cm for a patient of average height, for example, while the mean speed of sound in human tissue 1538 m / sec. amounts to. If one uses transducer elements with a width of 2.5 mm, which operate at a frequency of 2.25 Mhz and if one generates an impulse in four neighboring elements at the same time, (so that one effectively uses a transducer a diameter of 10 mm), the half divergence angle is an angle of 4.8. That half divergence angle is close to the maximum allowable value for good cardiac resolution. Half the divergence angle is used for comparison purposes by a sonographer from Born's training Transducer elements specified with a diameter of 5 mm, which is 9.4 °. This results in a beam diameter of 5o mm produced at a distance of 15 cm, so that it becomes a significant beam overlap and distortion and thus a relatively indistinct image.

In Figur 3 ist ein System mit 2o Wandlern (N = 2o) dargestellt, bei dem lediglich die Kanäle 1, 2 und 2o einzeln wiedergegeben sind, während die Kanäle 3 mit 18 zwecks Vermeidung einer Unübersichtlichkeit des Diagramms weggelassen wurden. Jeder Wandler 61 wird dadurch erregt, dass man einen "Ein"-Impuls von der Takt- und Steuerlogik 62 an die Basiselektrode eines geeigneten der Leistungstransistoren 63 anlegt. Jedes der erhaltenen Echos führt zu einer mechanischen Krafteinwirkung auf den Wandler 61, der bewirkt, dass ein Niederspannungssignal parallel zu dem Wandler und parallel zu dem Induktor 64 gebildet wird. Dieses Echosignal wird auf ein brauchbares Niveau von dem entsprechenden Vorverstärker 65 verstärkt.FIG. 3 shows a system with 2o converters (N = 2o) in which only channels 1, 2 and 2o are reproduced individually are, while the channels 3 with 18 in order to avoid confusion of the diagram have been omitted. Each transducer 61 is energized by receiving an "on" pulse from the clock and control logic 62 to the base electrode of a suitable one of the power transistors 63. Each of the received Echoes lead to a mechanical force acting on the transducer 61, which causes a low voltage signal in parallel with the transducer and in parallel with the inductor 64. This echo signal is at a usable level amplified by the corresponding preamplifier 65.

Ein elektronischer Schalter 66, der von der Taktgeber- und Steuerlogik 62 gesteuert wird, liefert das ausgewählte verstärkte Signal zu einem Wiedergabegerät 67, das desweiteren Koordinationssignale von der Taktgeber- und Steuerlogik 62 empfängt. Wenn daher die Wandler 61 schrittweise zur Impuls-An electronic switch 66 controlled by the clock and control logic 62 provides the selected amplified Signal to a playback device 67, which also contains coordination signals from the clock generator and control logic 62 receives. Therefore, if the transducers 61 gradually to pulse

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abgabe gebracht werden, lassen sich Echosignale auf dem Anzeigegerät 67 in einer entsprechenden zeitabhängigen Darstellung beobachten, so dass eine zweidimensionale dynamische Wiedergabe eines zu untersuchenden Organs oder Bereichs entsteht.are brought out, echo signals can be shown on the display device 67 in a corresponding time-dependent representation observe, so that a two-dimensional dynamic reproduction of an organ or area to be examined arises.

Es sollte darauf hingewiesen werden, dass die Leiter 8 Koaxialkabel sind, die verwendet werden, um die Elektroniken mit der Wandlerreihe zu verbinden, die typischerweise über die Brust der Untersuchungsperson gelegt ist. Die genannte Sperrigkeit erweist sich insbesondere für einen derartigen Fall als ausserordentlich unerwünscht.It should be noted that the conductors are 8 coaxial cables that are used to connect the electronics to the array of transducers, typically via the Breast of the examiner is placed. The aforementioned bulkiness proves to be extremely undesirable, especially in such a case.

Figur 4 zeigt ein Beispiel von einer Wellenform, die man an dem Verbindungspunkt A des Wandlers 61, des Induktors 64 sowie der.Kollektorelektroden eines Transistorschalters 63 erhält. Wenn an die Basiselektrode des gegebenen Transistorschalters ein "Ein"-Impuls angelegt wird, erfolgt die Anlegung von Vee als ein Impuls 69 parallel zu dem Wandler 61 und zu dem Induktor 64, die mit dem Transistorschalter verbunden sind. Die entsprechende mechanische Deformierung des Wandlers erzeugt eine Stoßwelle, die in das Lebewesen eintritt. Bei der Ausdehnung der Stoßwelle durch das Objekt reflektieren bestimmte Targets Echoimpulse, welche den Wandler 61 deformieren, so dass Echosignale 7o, 71 und 72 entstehen. Die verstärkten und aufbereiteten Echosignale werden an den Z-Achseneingang eines rastermässig abgetasteten Anzeigegeräts 67 angelegt, so dass die Intensität längs einer Abtastzeile entsprechend, dem jeweils aktiven spezifischen Wandler moduliert wird.FIG. 4 shows an example of a waveform obtained at connection point A of transducer 61, inductor 64 as well as der.Kollektorverbindungen a transistor switch 63 receives. When an "on" pulse is applied to the base electrode of the given transistor switch, Vee is applied as a pulse 69 in parallel to the transducer 61 and to the inductor 64 connected to the transistor switch. The corresponding mechanical deformation of the transducer creates a shock wave that enters the living being. When expanding the Shock waves through the object reflect certain targets echo pulses, which deform the transducer 61, so that echo signals 7o, 71 and 72 are created. The amplified and processed echo signals are sent to the Z-axis input of a raster scanned display device 67 applied, so that the intensity along a scan line corresponding to the each active specific transducer is modulated.

In Figur 5 ist eine bevorzugte Ausführungsform von einer erfindungsgemässen Erregerdetektorschaltung dargestellt, die in ein System eingebaut ist, welches anhand von Figur 2 beschrieben wurde. Die einzelnen Blöcke des Systems sind in Figur 5 stark vereinfacht dargestellt, soweit sie die vorstehend im einzelnen beschriebenen Details des Systems betreffen.FIG. 5 shows a preferred embodiment of one according to the invention Excitation detector circuit shown, which is built into a system which is described with reference to FIG became. The individual blocks of the system are shown in a greatly simplified manner in FIG the details of the system described.

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Ein wesentliches Merkmal in dem vorstehend beschriebenen System sind die Sequenz und die Kombinationen, mit denen die Wandler 80 erregt werden. Eine feste in Segmente unterteilte Wandlerreihe aus N-diskreten, aneinander angrenzenden Wandlerelementen wird in Verbindung mit einer Elementzähler-Auswahleinrichtung verwendet, so dass gleichzeitig ein impulsartiges elektrisches Signal an Α-ausgewählte aneinander angrenzende Wandlerelemente angelegt wird und dass aufeinanderfolgend ausgewählte unterschiedliche Gruppen von A zusammenhängenden Elementen zu einer .Impulsabgabe erregt werden, wobei diese Gruppen in Längsrichtung entlang der länglichen Anordnung der Wandlerelemente verschoben sind. Jede derartige Gruppe ist um B-Wandlerelemente von dem Ort der unmittelbar vorhergehenden Gruppe verschoben. Bei der vorstehend bevorzugten Ausführungsform beträgt N = 64, A = 4 und B = 1. Es werden daher Wandler X.., Xp, J.-, und X» synchron miteinander zu einer Impulsabgabe angeregt. Anschliessend werden die Wandler Xp, X^, X^ und X₁-zu einer Impulsabgabe angeregt, hierauf folgen die Wandler X,, X., Xc und Xg usw. Mit dieser Folge und Kombination ist die mechanische Leistung und damit auch die elektrische Leistung, die für jeden Wandler benötigt wird, kleiner als diejenige, die man für die bei dem System gemäss dem Stand der Technik verwendeten einzeln gepulsten Wandler benötigen würde. Es entfällt somit die Notwendigkeit, bezüglich ihrer Ausdehnung grosse Leistungsschalttransistoren zu verwenden. Die erfindungsgemässe Vermeidung von Leistungstransistoren, sowie die Vermeidung von Vielfachinduktoren und Vorverstärkern führt zu einem kompakten und relativ einfachen System, das ein verbessertes Leistungsverhalten zeigt. Im folgenden wird weiter auf Figur sowie auf Figur 6 a Bezug genommen.An essential feature in the system described above is the sequence and combinations in which the transducers 80 are energized. A fixed segmented transducer row of N-discrete, contiguous transducer elements is used in conjunction with an element counter selection device, so that at the same time a pulsed electrical signal is applied to Α-selected contiguous transducer elements and that successively selected different groups of A contiguous elements to a .Impulsabgabe are excited, these groups are shifted in the longitudinal direction along the elongated arrangement of the transducer elements. Each such group is shifted by B converter elements from the location of the immediately preceding group. In the above preferred embodiment, N = 64, A = 4 and B = 1. Therefore, transducers X .., Xp, J.-, and X »are excited to emit pulses synchronously with one another. Then the converters Xp, X ^, X ^ and X ₁ - are excited to emit a pulse, this is followed by the converters X ,, X., Xc and Xg, etc. With this sequence and combination, the mechanical power and thus also the electrical power that is required for each transducer is smaller than that which would be required for the individually pulsed transducers used in the system according to the prior art. There is thus no need to use large power switching transistors with regard to their expansion. The avoidance of power transistors according to the invention, as well as the avoidance of multiple inductors and preamplifiers, leads to a compact and relatively simple system which shows an improved performance behavior. In the following, reference is made to FIG. 6 and FIG. 6 a.

/LLIe Wandler 80 laden sich zu Beginn kapazitiv auf eine Spannung von Vcc über die Ladewiderstände 81 auf. Die Polarität der Spannung Vcc ist umgekehrt zu der Polarität der Spannung Vee. Wenn die Taktgeber- und Steuerlogik 82 den Basiselektroden des Schalttransistors 83 in einer Gruppe von vier Kanälen "Ein"-Impulse zuleitet, werden die Schalttransistoren leitend und sie geben ihre an den Wandlern 80 auf Vee gespeicherte La-/ LLIe converter 80 are initially charged capacitively to a voltage from Vcc through the charging resistors 81. The polarity of the voltage Vcc is reverse to the polarity of the voltage Vee. When the clock and control logic 82 places the base electrodes of the switching transistor 83 in a group of four channels "On" pulses are fed, the switching transistors are conductive and they give their stored at the converters 80 on Vee load

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dung,wie dies in Figur 6 a dargestellt ist, an den elektrischen Verbindungspunkt B. Die vordere Kante des stufenartigen Spannungsstoßes,der schnell vergehend parallel zu den Wandlern entsteht, erzeugt eine gleichgerichtete mechanische Deformation, die einen Ultraschallimpuls in die biologisch zu untersuchende Substanz aussendet. Wenn das "Ein"-Signal von den Schalttransistoren 83 entfernt ist, wird die kapazitive Ladungsphase wieder hergestellt in Vorbereitung für den nächsten darauffolgenden Betriebszyklus. Die Kapazität von jedem der Wandler 8o ist erheblich kleiner als diejenige des Wandlers 61 von der in Figur 3 dargestellten Vorrichtung gemäss dem Stand der Technik, und zwar aufgrund ihrer geringeren mechanischen Grosse. Durch eine geeignete Auswahl für den Wert der Ladewiderstände 81 wird erreicht, dass für die Wandler 8o eine ausreichende Zeit zur Verfügung steht, so dass sich diese wieder auf Vee aufladen können, bevor der folgende "Ein"-Impuls abermals eine Entladung bewirkt.application, as shown in Figure 6a, to the electrical Connection point B. The leading edge of the step-like surge, which quickly passes parallel to the Transducers arises, produces a rectified mechanical deformation, which an ultrasonic pulse in the biological emits substance to be examined. When the "on" signal is removed from the switching transistors 83, the capacitive Charging phase restored in preparation for the next following operating cycle. The capacity of each of the transducers 8o is considerably smaller than that of the transducer 61 according to the device shown in FIG the state of the art, due to their smaller mechanical size. By making an appropriate selection for the value of the Charging resistors 81 is achieved so that there is sufficient time available for the converter 8o so that these can recharge to Vee before the following "on" pulse causes another discharge.

Während der Wiederaufladungsphase des Betriebszyklus kommt es zu einer sanften Entspannung der mechanischen Deformation des Wandlers, so dass alle in dem biologischen Prüfling ausgesandten Ultraschall-Schockwellen, welche analysiert werden, streng unipolar sind.It occurs during the recharge phase of the operating cycle to a gentle relaxation of the mechanical deformation of the transducer, so that all emitted in the biological test object Ultrasonic shock waves that are analyzed are strictly unipolar.

Man erkennt, dass solange der "Ein"-Impuls einen Schalttransistor 83 in leitendem Zustand hält, der Anschluss des Wandlers 8o, der mit der Kollektorelektrode,desselben verbunden ist (elektrischer Verbindungspunkt P), effektiv an eine Wechselstromerde angeklemmt ist. Es lassen sich somit, wie in Figur 6b gezeigt, Echos, die eine weitere mechanische Deformierung in dem Wandler 8o erzeugen, rasch an dem anderen Anschluss des Wandlers (elektrischer Verbindungspunkt C) ermitteln, mit dem das eine Ende eines einzelnen Induktors 84 verbunden ist. Dieser elektrische Verbindungspunkt ist für alle Kanäle gemeinsam, so dass man lediglich einen einzigen Vorverstärker 85 benötigt. Das andere Ende des Induktors 84It can be seen that as long as the "on" pulse keeps a switching transistor 83 conducting, the connection of the Transducer 8o, which is connected to the collector electrode thereof (electrical connection point P), effectively to a AC earth is connected. Thus, as shown in FIG. 6b, echoes that represent a further mechanical deformation generate in the transducer 8o, quickly determine at the other connection of the transducer (electrical connection point C) with which one end of an individual inductor 84 connected is. This electrical connection point is common to all channels, so that there is only one Pre-amplifier 85 required. The other end of the inductor 84

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ist mit Masse bzw. Erde derart verbunden, dass er,soweit dies die Echos betrifft, parallel zu der Gruppe derjenigen Wandler 80 angebracht ist, deren Schalttransistoren im leitenden Zustand sind.is connected to earth or ground in such a way that, as far as this which relates to echoes, is attached in parallel to the group of those transducers 80 whose switching transistors are in the conductive state are.

Die von dem Vorverstärker verstärkten Echos werden auf dem Wiedergabegerät 86 dargestellt, das Steuersignale für eine Koordinierung des Abtastvorganges von der Taktgeber- und Steuerlogik 81 empfängt.The echoes amplified by the preamplifier are displayed on the playback device 86, the control signals for a Coordination of the scanning process from the clock generator and Control logic 81 receives.

Die Vermeidung von Leistungstransistoren, einer Mehrzahl " von Induktoren sowie einer Mehrzahl von Vorverstärkern erlaubt es, die Elektroniken direkt mit der Wandlerreihe in einer Einheit zusammenzufassen. Man erhält somit eine sehr stark vereinfachte und leichter zu handhabende mechanische Anordnung, während gleichzeitig die der Erfindung gestellte Aufgabe in bewundernswerter Weis-e gelöst wird.The avoidance of power transistors, a plurality of inductors and a plurality of preamplifiers is allowed it is to combine the electronics directly with the transducer series in one unit. A very simplified one is thus obtained and easier-to-use mechanical arrangement, while at the same time the object of the invention in is solved admirably.

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Claims

-17- claims

! l.j real-time sonograph with a clock generator for generation a pulse-like electrical signal, with a converter device which serves to generate a pulse-like Generate ultrasonic energy beams in response to the electrical signal, the pulsed ultrasonic beam Transmitting into a heterogeneous body, picking up echoes from a moving discontinuity reflected in the body, and an electrical echo signal in response to the received echoes to generate, as well as with a display device, which serves to convert the echo signals into a continuously visible Transform image representing the moving cross-sectional structure of the heterogeneous body, characterized in, that they

a) contains a transducer device consisting of a fixed, segmented, elongated series of N-discrete consists of adjacent transverse transducer elements (31); as

b) an element counter selection device (43 * 4-5) which serves to apply the pulse-like electrical signal to A-selected adjacent transducer elements and to excite successively selected groups of A mutually adjacent transducer elements to emit a pulse, each of these groups being shifted in the longitudinal direction of the row and this shifting of the group by B elements from the position of the immediately preceding group

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pe takes place and where N, A and B are whole positive numbers for which the relationships N ^ A and N;> B apply.

2. Sonograph, in particular according to claim 1, with a device which successively excites and is identified with a raster scanning and display device by

a) a plurality of successively activated transducers (8o), each of the transducers having a first and a second port includes;

b) a first voltage source of a first polarity (Vee);

c) a voltage source from a? second polarity (Vcc);

d) a plurality of switching transistors (83), each of the switching transistors between the first voltage source and the first terminal (B) of a single one the converter (80) is switched;

e) a plurality of resistors (8l), each of the resistors connected between the second voltage source and the first connection (B) of a single one of the converters (80) is;

f) a device which serves to connect the second connections of all converters (80) with a common electrical Connect connection point (C);

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g) an inductor (84) connected between the common electrical connection point (C) and ground;

h) a preamplifier (85) * whose input is connected to the common electrical point and the one
Contains output for coupling to the playback device (86).

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