DE2628708A1 - ULTRASONIC IMAGE DEVICE WORKING IN ACCORDANCE WITH THE PULSE ECHO PROCESS - Google Patents
ULTRASONIC IMAGE DEVICE WORKING IN ACCORDANCE WITH THE PULSE ECHO PROCESSInfo
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Description
SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT ' Unser Zeichen Berlin und München VPA 76 P 5070 BRDSIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT 'Our sign Berlin and Munich VPA 76 P 5070 BRD
Nach dem Impuls-Echoverfahren arbeitendes Ultraschall^ BildgerätUltrasound operating according to the pulse-echo method ^ Imaging device
Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Impuls-Echoverfahren arbeitendes Ultraschall-Bildgerät, insbesondere für die medizinische Diagnostik, mit Ultraschall-Applikator für die zeilenweise Ultraschallabtastung eines Untersuchungsobjektes und Bildanzeigevorrichtung mit Zeilengenerator für die Abbildung der Echoimpulse als Zeile sowie Bildgenerator für die Verschiebung der Zeile in Abhängigkeit von der Verschiebung des Ultraschallstrahls im Objekt, wobei Ultraschallabtastung und Echozeilendarstellung nach Art eines Zeilensprungverfahrens erfolgen. The invention relates to an ultrasound imaging device operating according to the pulse-echo method, in particular for medical applications Diagnostics, with an ultrasonic applicator for line-by-line ultrasound scanning of an examination object and Image display device with line generator for mapping the echo pulses as a line and image generator for the shift of the line as a function of the displacement of the ultrasound beam in the object, with ultrasound scanning and echo line display take place in the manner of an interlace procedure.
In der deutschen Patentanmeldung P 25 57 529.5 ist bereits ein Ultraschall-Bildgerät dieser Art vorgeschlagen worden, wo mittels dreier um die Brennlinie eines Paraboloidreflektors rotierender Ultraschallwandler zeitlich nacheinander drei Teilbilder der Ultraschallabtastung erzeugt und diese Teilbilder dann durch die Bildanzeigevorrichtung nach Art eines Zeilensprungverfahrens ineinander verschachtelt zum Vollbild summiert werden. Mit dem vorgeschlagenen Ultraschall-Bildgerät ergeben sich an der Bildanzeigevorrichtung Ultraschall-Schnittbilder des Untersuchungsobjektes mit hoher Zeilenzahl im Vollbild und relativ hoher Bildfolgefrequenz der Teilbilder (50 Hz). Da bei diesem vorgeschlagenen Ultraschall-Bildgerät jedoch die Orte aufeinanderfolgender zeilenweiser Abtastung im UntersuchungsobjektIn the German patent application P 25 57 529.5 an ultrasonic imaging device of this type has already been proposed, where means three ultrasonic transducers rotating around the focal line of a paraboloid reflector, three partial images in chronological order generated by the ultrasonic scanning and then these partial images by the image display device in the manner of an interlaced process nested together to form the full screen. With the proposed ultrasound imaging device Ultrasonic sectional images of the examination subject on the image display device with a high number of lines in the full image and a relatively high frame rate of the partial images (50 Hz). Since with this proposed ultrasound imaging device, however, the locations consecutively line-by-line scanning in the examination subject
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relativ eng aneinandergrenzen - der Abstand zweier Orte aufeinanderfolgender Abtastungen innerhalb der Teilbilder ist niemals größer als der dreifache Zeilenabstand der Zeilen im Vollbild besteht Gefahr, daß aus einer vorhergehenden Abtastzeile herrührende vagabundierende Mehrfachechos in den Empfangsbereich der nachfolgenden Abtastzeilen gelangen und somit als Störechos in die Schnittbildaufzeichnung eingeblendet werden.are relatively close to each other - the distance between two places one after the other Scanning within the fields is never greater than three times the line spacing of the lines in the frame Danger of stray multiple echoes from a previous scan line in the reception area of the subsequent scanning lines and are thus faded in as false echoes in the cross-sectional image recording.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Ultraschall-Bildgerät der eingangs genannten Art anzugeben, das ebenfalls im Zeilensprungverfahren arbeitet, bei dem jedoch die Gefahr der Einblendung von Mehrfachechos in die Schnittbildaufzeichnung weitgehend gebannt ist.The object of the present invention is to provide an ultrasound imaging device of the type mentioned at the beginning, which also works in the interlaced process, but in which there is a risk of fade-in of multiple echoes in the sectional image recording is largely banned.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Ultraschall-Abtastbereich des Ultraschall-Applikators in eine geringe Zahl, vorzugsweise drei, aneinandergrenzender Abtastsegmente mit entsprechend hoher Abtastzeilenzahl pro Abtastsegment unterteilt ist und daß Ultraschallabtastung in den einzelnen Abtastsegmenten durch den Ultraschall-Applikator sowie Aufzeichnung der jeweiligen Echoimpulszeilen auf der Bildanzeigevorrichtung in dem Sinne erfolgen, daß für jeden Bilddurchlauf in zeitlicher Aufeinanderfolge in jedem Abtastsegment zuerst die jeweils ersten, dann die zweiten, dann die dritten usw. bis zu den η-ten Segmentzeilen nacheinander abgetastet und in entsprechender Weise durch die Bildanzeigevorrichtung als Echozeilen abgebildet werden. The object is achieved according to the invention in that the ultrasonic scanning area of the ultrasonic applicator into a small number, preferably three, of adjacent scanning segments is divided according to a high number of scanning lines per scanning segment and that ultrasonic scanning in the individual scanning segments by the ultrasound applicator and recording of the respective echo pulse lines on the image display device in the Meaning that for each image run in chronological order in each scanning segment, the first, then the second, then the third, etc. up to the η-th segment lines are scanned one after the other and in a corresponding manner can be displayed as echo lines by the image display device.
Mit der Erfindung ergeben sich Abstände der Orte aufeinanderfolgender Ultraschallabtastung, die nicht mehr nur den dreifachen Zeilenabstand der Zeilen im Vollbild, sondern ein Vielfaches davon, nämlich die Gesamtrasterbreite des Zeilenfeldes eines Abtastsegmentes betragen (bei einem Vollbildraster mit z.B. 120 Zeilen und Unterteilung in insgesamt drei Segmente beträgt beispielsweise der Gesamtsprung jeder Abtastung ca. 40 Zeilen,With the invention, distances between the locations result in successive ones Ultrasonic scanning, which is no longer just three times the line spacing of the lines in the full image, but a multiple of this, namely the total raster width of the line field of a scanning segment (in the case of a full-screen raster with e.g. 120 lines and subdivision into a total of three segments, for example, the total jump of each scan is approx. 40 lines,
also etwa dem Dreizehnfachen des Abtastsprunges des Gerätes nach der deutschen Patentanmeldung P 25 57 529.5). Aufgrund dieser jeweils relativ weit auseinanderliegenden Orte aufeinanderfolgender Ultraschallabtastung ist es jedoch praktisch ausgeschlos- ^O 709852/0523 thus about thirteen times the scanning jump of the device according to the German patent application P 25 57 529.5). However, because of these locations of successive ultrasound scanning, which are relatively far apart, it is practically impossible
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sen, daß Mehrfachechos einer Abtastzeile in den Empfangsbereich einer nächstfolgenden Abtastzeile gelangen können, und die Gefahr einer Bildverfälschung durch unerwünschte Einblendung von Mehrfachechos ist somit weitgehend gebannt.sen that multiple echoes of a scan line can get into the reception area of a subsequent scan line, and the danger image falsification due to unwanted insertion of multiple echoes is thus largely eliminated.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.Further advantages and details of the invention emerge from the following description of exemplary embodiments the drawing in conjunction with the subclaims.
Es zeigenShow it
Fig. 1 ein Diagramm der Ablenkspannungen zur Erzeugung eines Zeilensprungverfahrens gemäß der Erfindung,Fig. 1 is a diagram of the deflection voltages for generating a Interlace method according to the invention,
Fig. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel für ein Ultraschall-Schnittbildgerät zur Durchführung des Zeilensprung-Verfahrens gemäß Fig. 1,2 shows a first exemplary embodiment for an ultrasound sectional imaging device for carrying out the interlace method according to FIG. 1,
Fig. 3 ein zweites Ausführungsbeispiel für ein Ultraschall-Schnittbildgerät zur Durchführung des Zeilensprungverfahrens gemäß Fig. 1.3 shows a second exemplary embodiment for an ultrasound sectional imaging device for performing the interlace method according to FIG. 1.
^n der Fig. 1 wird das erfindungsgemäße Zeilensprungverfahren der Einfachheit halber anhand eines Ultraschallbildes mit insgesamt fünfzehn Zeilen erläutert. Yixe vorher schon angedeutet, besteht in praktischer Ausführung das Ultraschallbild jedoch selbstverständlich aus einer wesentlich höheren Anzahl von Bildzeilen, beispielsweise aus 120 Zeilen pro Vollbild. Im Diagramm nach der Fig. 1 sind die insgesamt fünfzehn Zeilen Z1 bis Z1,- im Bild oben dargestellt. "Die Reihenfolge der Zeilenziffern deutet dabei den Zeitablauf des Zeilenaufbaues am Bildschirm einer Oszillographenröhre an. Die jeweilige Lage einer Zeile Z1 bis Z. c am Bildschirm des Oszillographen entspricht dabei auch exakt der jeweils zugeordneten Ultraschallabtastzeile im Untersuchungsobjekt. Im Zeilenbild gemäß Fig. 1 ist die Aufeinanderfolge der Zeilen so gewählt, daß beispielsweise nach der ersten Zeile Z1 die zweite Zeile Z2 in Position sechs und entsprechend die nächstfolgende Zeile Z-, in Position elf geschrieben wird. Die Zeile Z^ folgt dann in Position zwei auf die Zeile Z2, die Zeile Z,- in Position sieben auf die Zeile Z2 und die Zeile Zg entsprechend in Position zwölf^ N of FIG. 1 interlaced scanning of simplicity sake to the invention will be explained with reference to an ultrasonic image with a total of fifteen lines. Yixe already indicated, in a practical embodiment the ultrasound image naturally consists of a significantly higher number of image lines, for example 120 lines per full image. In the diagram according to FIG. 1, the total of fifteen lines Z 1 to Z 1 are shown in the picture above. "The order of the line numbers indicates the timing of the line structure on the screen of an oscilloscope tube. The respective position of a line Z 1 to Z. c on the oscilloscope screen corresponds exactly to the respectively assigned ultrasound scan line in the examination object The sequence of the lines is chosen so that, for example, after the first line Z 1, the second line Z 2 is written in position six and, accordingly, the next line Z- is written in position 11. The line Z ^ then follows the line Z in position two 2 , the line Z, - in position seven on the line Z 2 and the line Zg correspondingly in position twelve
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auf die Zeile Z, usw. Da die eigentliche Ultraschallabtastung in Zeilen nach demselben Sprung verfahr en innerhalb insgesamt drei Abtast Segmenten mit den einander jeweils zugeordneten Zeilen Z>,,on line Z, etc. Since the actual ultrasound scanning in lines after the same jump travels within a total of three Scan segments with the respectively assigned lines Z> ,,
^4» ^7» ^10* ^13 ^zw· ^2* ^5* ^8' ^11' ^14 w* 3» 6* 9' 12' Z^c erfolgt, d.h. der Ultraschallstrahl immer jeweils mit Ende der Abtastung einer Zeile in einem der Abtastsegmente auf Abtastung in eine nächstfolgende Zeile im benachbarten Abtastsegment spring^ die gegenüber der ersten gemäß Darstellung in Fig. 1 zwar nur um jeweils fünf, in Wirklichkeit jedoch um ein Vielfaches davon, z.B. um vierzig, Zeilenpositionen verschoben ist, ergibt sich hinreichend Raum und Zeit zur Unterdrückung von Mehrfachechos einer Zeile. Zur Realisierung eines Zeilenrasters gemäß oberen Teil der Fig. 1 auf dem Bildschirm einer Oszillographenröhre· dient gemäß dem Spannungsdiagramm in Fig. 1 unten die Überlagerung aus einer sägezahnförmigen Kippspannung Ug^- mit einer gestrichelt dargestellten treppenförmigen Spannung Ump. Der Aufbau der Treppenspannung erfolgt in Abhängigkeit von Taktimpulsen T eines Taktgenerators. Jeder Treppenimpuls umfaßt dabei im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 insgesamt drei Treppenniveaus.^ 4 »^ 7» ^ 10 * ^ 13 ^ zw ^ 2 * ^ 5 * ^ 8 '^ 11' ^ 14 w * 3 »6 * 9 '12' Z ^ c takes place, ie the ultrasonic beam always ends the scanning of a line in one of the scanning segments to scanning in a subsequent line in the adjacent scanning segment, which is shifted from the first line positions as shown in FIG. 1 by only five, but in reality by a multiple thereof, e.g. forty , there is sufficient space and time to suppress multiple echoes of a line. To implement a line raster according to the upper part of FIG. 1 on the screen of an oscilloscope tube, the superimposition of a sawtooth-shaped breakover voltage Ug ^ with a stepped voltage Ump shown in dashed lines is used according to the voltage diagram in FIG. The staircase voltage is built up as a function of clock pulses T from a clock generator. In the exemplary embodiment according to FIG. 1, each stair pulse comprises a total of three stair levels.
Das erste Treppenniveau entspricht dsm Spannungsniveau Null, während die beiden nächstfolgenden Treppenniveaus vom Nullniveau um solche Beträge angehoben sind, daß sich am Bildschirm Zeilensprünge über jeweils fünf (in Wirklichkeit ca. vierzig) Zeilen pro Niveau ergeben. Als Überlagerungsprodukt der Sägezahnkippspannung UgK mit der beschriebenen Treppenspannung UTR ergibt sich eine Bildkippspannung mit dem durchgezogen dargestellten Treppenverlauf UBK· Man sieht sofort, daß während eines einzelnen Bilddurchlaufes durch diese Spannung U^ zeitlich nacheinander sämtliche Zeilenpositionen Z^ bis Z^ zeitlich korrekt und am richtigen Ort des Bildschirmes dargestellt werden. Der Zeilenkipp für jede Zeile Z* bis Z^,- wird dabei ebenfalls zeitlich korrekt im Takt der einzelnen Taktimpulse T^ bis T^j- ausgelöst. Jeder Zeilenkipp dauert nicht langer als die Verweildauer des Elektronenstrahls der Bildröhre in dem jeweiligen Zeilenstufenniveau der Bildkippspannung UW.The first stair level corresponds to the voltage level zero, while the next two stair levels are raised from zero level by such amounts that there are line jumps on the screen over five (in reality approx. Forty) lines per level. As a superposition product of Sägezahnkippspannung U gK with the described steps voltage U TR results in a Bildkippspannung with the solid line shown staircase waveform U BK · One sees immediately that sequentially in time during a single image passage through this voltage U ^ all line positions Z ^ to Z ^ timed correctly and are displayed in the correct place on the screen. The line tilt for each line Z * to Z ^, - is also triggered at the correct time in the cycle of the individual clock pulses T ^ to T ^ j-. Each line tilt lasts no longer than the dwell time of the electron beam of the picture tube in the respective line step level of the picture tilt voltage UW.
Zwei Ausführungsbeispiele für Ultraschall-Schnittbildgeräte, die eine Ultraschallabtastung mit Zeilenbildaufbau im Sprungverfahren Two exemplary embodiments for ultrasound cross-sectional imaging devices that use ultrasound scanning with a line image structure in the jump method
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gemäß der Fig.1 erlauben, sind in den Fig. 2 und 3 im Prinzipschal tbild dargestellt. Die Fig. 2 betrifft dabei ein Ultra- allow according to Fig.1, are shown in Figs. 2 and 3 in the basic circuit diagram. Fig. 2 relates to an ultra
tirtytirty
schall-Schnittbildgerät, das mit insgesamt sechs tfe^earschallwandlerelementen W1 bis Wg arbeitet, die an einem Rotationsträger 1 in der Brennachse 2 eines zylindrischen Parabolreflektors 3 um die Brennachse drehbar angeordnet sind. Bei rotierendem Träger 1 sendet der jeweils eingeschaltete Wandler W^ bis Wg einen Ultraschallimpuls in Richtung auf die Innenfläche des Reflektors 3, von wo er reflektiert und in ein Untersuchungsobjekt ausgestrahlt wird. In der Fig. 2 ist der Weg eines solchen Impulses in Pfeilform gestrichelt angedeutet. Bei rotierendem Träger 1 und wechselweiser Ansteuerung der einzelnen Wandlerelemente ergibt sich somit eine Vielzahl aufeinanderSUgender Ultraschallabtastzeilen, die jeweils zu der gestrichelt dargestellten Zeile US parallel sind. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 stehen die einzelnen Wandlerelemente W^ bis Wg in leitender Verbindung mit zugeordneten SchleiieLementen 4 bis 9, die beispielsweise entsprechend der Art eines Kommutators am Trägerteil 1 angeordnet sind. Diesen insgesamt sechs Schleifelementen 4 bis 9 sind jedoch lediglich drei Schleifkontakte 10, 11 und 12 zugeordnet. Diese Schleifkontakte 10 bis 12 stehen in Verbindung mit einem Schaltteil 13, das in Abhängigkeit von Ausgangsimpulsen eines Ringzählers 14, die dem Schaltteil über drei Impulsleitungen 15, 16 bzw. 17 zuführbar sind, in zeitlicher Aufeinanderfolge immer eines der Schleifelemente und damit auch das zugeordnete Wandlerelement W^ bis Wg mit der Sendeenergie eines Hochfrequenzimpulssenders 18 im Sendebetrieb bzw. mit einem Empfangsgerät 19 für den Empfang der Echoimpulse im Empfangsbetrieb verbindet. Die vom Empfangsgerät 19 (Earpfangsver stärker) empfangenen Echo impulse werden dann der Helltasteinrichtung 20 der Elektronenstrahlröhre zugeleitet. Zum Bildaufbau dient in üblicher Weise ein Bildkippgenerator 21 mit zugeordnetem Zeilenkippgenerator 22 der (ansonsten nicht weiter dargestellten) Elektronenstrahlröhre. Zur Erzeugung einer Bildkipp spannung U™, für den Bildkipperzeuger 21 im Sinne der Fig. 1 dienen hingegen ein Sägezahngenerator 23 in Verbindung mit einem Treppengenerator 24 und einem Spannungsaddierglied 25. Der Sägezahngenerator 23 liefert die Sägezahnspannung Ugjj. und der Treppengenerator 24 die Treppen spannung UTO im Ver-Sound sectional image device that works with a total of six Tfe ^ earschallwandlerelemente W 1 to Wg, which are rotatably arranged on a rotation carrier 1 in the focal axis 2 of a cylindrical parabolic reflector 3 about the focal axis. When the carrier 1 is rotating, the converter W ^ to Wg which is switched on sends an ultrasonic pulse in the direction of the inner surface of the reflector 3, from where it is reflected and emitted into an examination object. In FIG. 2, the path of such a pulse is indicated by dashed lines in the form of an arrow. With a rotating carrier 1 and alternating control of the individual transducer elements, there is thus a large number of successive ultrasonic scanning lines which are each parallel to the line US shown in dashed lines. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the individual transducer elements W ^ to Wg are in conductive connection with associated sliding elements 4 to 9, which are arranged on the carrier part 1, for example, in the manner of a commutator. However, only three sliding contacts 10, 11 and 12 are assigned to this total of six sliding elements 4 to 9. These sliding contacts 10 to 12 are connected to a switching part 13 which, depending on output pulses from a ring counter 14, which can be fed to the switching part via three pulse lines 15, 16 or 17, always has one of the sliding elements in chronological succession and thus also the associated transducer element W ^ to Wg connects with the transmission energy of a high-frequency pulse transmitter 18 in the transmission mode or with a receiving device 19 for receiving the echo pulses in the reception mode. The echo pulses received by the receiving device 19 (Earpfangsver stronger) are then fed to the light probe 20 of the cathode ray tube. An image tilt generator 21 with an associated line tilt generator 22 of the cathode ray tube (not shown in any further detail) is used in the usual way for image construction. To generate an image tilt voltage U ™, for the image tilt generator 21 in the sense of FIG. 1, however, a sawtooth generator 23 in conjunction with a staircase generator 24 and a voltage adder 25 are used. The sawtooth generator 23 supplies the sawtooth voltage Ugjj. and the staircase generator 24 the staircase voltage U TO in the
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lauf gemäß Fig. 1. Durch additive Überlagerung im Spannungsaddierglied 25 ergibt sich dann aus diesen beiden Spannungen die Bildkippspannung UgK = UgK + UTR gemäß dem Verlauf nach Fig. 1. Zur zentralen Steuerung von Sägezahngenerator 23 und Treppengenerator 24 dient ein Taktimpulsgenerator 26, der Taktimpulse gemäß der Taktimpulsfolge T der Fig. 1 erzeugt. Der Taktimpulsgenerator 26 triggert dabei den Treppengenerator mit jedem Taktimpuls T., T2, T, ff., während er den Kippgenerator 23 hingegen nur mit jedem ersten einer insgesamt fünfzehn Impulse umfassenden Taktimpulsfolge ansteuert. Zur Erfassung des jeweils ersten Impulses einer neuen Impulsfolge zur Auslösung eines Sägezahnkipps am Sägezahngenerator 23 ist dabei ein Impulszähler 27 vorgesehen, der jeweils bis fünfzehn zählt und dann auf Null zurückgesetzt wird. Erst der nachfolgende nächste Impuls, d.h. der jeweils neu eingezählte erste Impuls im Zähler 27, setzt dann den Kippgenerator 23 im Sinne der Abgabe eines weiteren Kippimpulses UgK. Zur Auslösung des jeweiligen Zeilenkipps am Zeilenkipperzeuger 22 dient ein Zeilenkippspannungserzeuger 28, der ebenfalls im Takt der Taktimpulse des Taktgenerators 26 einen Zeilenkipp U™- auslöst. Darüber hinaus dienen die Taktimpulse des Taktgenerators 26 auch noch zur Steuerung des Ringzählers 14 bzw. des Hahfrequenzsenders 18 zur zeit- und ortsgerechten Aktivierung der einzelnen Wandlerelemente W^ bis Wg im Sinne der Erzeugung von Zeilensprüngen während der Ultraschallabtastung. Im Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 ergibt sich die Ultraschallabtastung nebst Bilddarstellung im Zeilensprungverfahren gemäß der Erfindung wie folgt:1. Through additive superimposition in the voltage adder 25, the image tilt voltage Ug K = Ug K + U TR results from these two voltages according to the curve according to FIG , which generates clock pulses according to the clock pulse sequence T of FIG. The clock pulse generator 26 triggers the staircase generator with each clock pulse T., T 2 , T, ff., While it controls the ripple generator 23, however, only with each first of a total of fifteen pulses comprising clock pulse sequence. In order to detect the first pulse of a new pulse sequence to trigger a sawtooth tilt at the sawtooth generator 23, a pulse counter 27 is provided which counts up to fifteen and is then reset to zero. Only the following next pulse, that is to say the respectively newly counted first pulse in the counter 27, then sets the tilt generator 23 in the sense of emitting a further tilt pulse Ug K. A line toggle voltage generator 28, which also triggers a line toggle U ™ - in time with the clock pulses of the clock generator 26, is used to trigger the respective line tilt on the line tilt generator 22. In addition, the clock pulses of the clock generator 26 also serve to control the ring counter 14 or the frequency transmitter 18 to activate the individual transducer elements W ^ to Wg at the correct time and place in the sense of generating line jumps during the ultrasound scanning. In the exemplary embodiment according to FIG. 2, the ultrasound scanning and image display using the interlaced method according to the invention result as follows:
Der Taktgenerator 26 erzeugt Taktimpulse T in Impulsfolgen von jeweils fünfzehn (in Wirklichkeit ca. vierzig) Einzeltaktimpulsen. Jede dieserlmpulsfolgen liefert einen Bildkippspannungsverlauf UßK gemäß Fig. 1. Jeweils beim Durchlaufen der einzelnen Treppenniveaus wird dann am Zeilenkipperzeuger 22 ein dem Niveau zugeordneter Zeilenkipp ausgelöst. Am Bildschirm der Oszillographenröhre ergibt sich somit ein Zeilenraster des Elektronenstrahls mit dem Zeilenabbildungsverlauf gemäß Fig. 1 oben. Die Ultraschallabtastung des Untersuchungsobjektes erfolgt im Takt der Taktimpulse T des Taktgenerators 26 sprungweise entsprechend den Zeilensprüngen des Zeilenrasters am Bildschirm 709852/0523The clock generator 26 generates clock pulses T in pulse sequences of fifteen (actually about forty) individual clock pulses. Each of these pulse trains provides an image tilting voltage curve U ßK according to FIG. 1. Each time the individual stairway levels are passed through, a row tilting generator 22 assigned to the level is triggered. On the screen of the oscilloscope tube there is thus a line raster of the electron beam with the line mapping course according to FIG. 1 above. The ultrasound scanning of the examination subject takes place at the rate of the clock pulses T of the clock generator 26 in leaps and bounds corresponding to the line leaps in the line raster on the screen 709852/0523
der Osziilographenröhre. Die zeit- und ortskorrekte Einschaltung einzelner Wandlerelemente W1 bis Wg im Sinne der Aussendung und des Empfangs von Ultraschall erfolgt dabei mittels des Ringzählers 14 in Verbindung mit dem Schaltteil 13. Der Ringzähler 14 erzeugt rhythmisch im Takt der zugeleiteten Taktimpulse des Taktgenerators 26 Ausgangsimpulse an seinen Schaltimpulsausgängen 15 bis 17- Die Fortschaltung des Ringzählers 14 geschieht dabei durch die Impulse des Impulszählers 26 in Paketen zu jeweils drei Impulsen. Jeder erste Impuls eines solchen Paketes setzt dabei den Ausgang 15 des Ringzählers 14, der jeweils zweite immer den Ausgang 16 und der jeweils immer dritte Impuls den Ausgang des Ringzählers 14. Dies bedeutet also, bezogen auf die Augenblicksdarstellung gemäß der Fig. 2, daß in Verbindung mit dem Ablenkdiagramm gemäß Fig. 1 durch den jeweils ersten Schaltimpuls T1 der Taktimpulsfolge T des Taktgenerators 26 der Ausgang 15 des Ringzählers 14 gesetzt ist und somit der Wandler W1 über das Schleif element 4 durch das Schaltteil 13 hindurch mit dem Hochfrequenzs'ender 18 verbunden ist. Der Wandler W1 sendet somit einen Ultraschallinipuls in Richtung auf den Reflektor 3» der von diesem reflektiert und in das Untersuchungsobjekt eingestrahlt wird. Die entlang dieses Einstrahlweges auftretenden Echosignale werden wiederum vom Wandler W1 empfangen und über die noch geschlossene Schaltstrecke nunmehr dem Echo signal empfänger 19 und von diesem der Helltasteinrichtung 20 des Elektronenstrahloszillographen zur Helltastung des Elektronenstrahls im Takt des Anfaliens der Echoimpulse zugeleitet. Da sich jedoch gleichzeitig mit dem Anfallen des Taktimpulses T1 des Taktgenerators 26 auch die Bildkippspannung UBK im Treppenniveau Z1 befindet, ergibt sich aufgrund des in dieser Position ausgelösten Zeilenkipps eine Darstellung dieser Echoimpulse in Form der Zeile Z1 am Oszillographenbildschirm. Tritt nun am Ausgang des Taktgenerators 26 ein zweiter Taktimpuls T2 auf, so wird am Ringzähler 14 der Ausgang gesetzt. Somit wird unter Abschaltung des Wandlers W1 nunmehr der Wandler W2 im Sinne des Sendens und des Empfanges von Ultraschall aktiviert. Aufgrund der räumlichen Entfernung zwischen den beiden Wandlerelementen W1 und W2 ergibt sich auch ein entsprechend großräudiger Abstand der vom Wandler W2 erzeugten Ultraschallzeile von jener, die durch den Wandler W1 vorhergehend erzeugt wurde.the oscillograph tube. The time and place correct activation of individual transducer elements W 1 to Wg in the sense of the transmission and reception of ultrasound takes place by means of the ring counter 14 in connection with the switching part 13. The ring counter 14 generates output pulses rhythmically in time with the supplied clock pulses of the clock generator 26 at its Switching pulse outputs 15 to 17- The ring counter 14 is incremented by the pulses from the pulse counter 26 in packets of three pulses each. Each first pulse of such a package is thereby the output 15 of the ring counter 14, the respective second always the output 16 and the always third each pulse the O utput of the ring counter 14. This means therefore based on the instantaneous representation according to Fig. 2, that In connection with the deflection diagram according to FIG. 1, the output 15 of the ring counter 14 is set by the respective first switching pulse T 1 of the clock pulse train T of the clock generator 26 and thus the converter W 1 via the grinding element 4 through the switching part 13 with the high frequency ' ender 18 is connected. The transducer W 1 thus sends an ultrasonic pulse in the direction of the reflector 3, which is reflected by the latter and radiated into the examination object. The echo signals occurring along this Einstrahlweges are in turn received by the converter W 1 and now the echo signal receiver 19 and from this the light probe 20 of the electron beam to light scanning of the electron beam in the rhythm of the attack of the echo pulses fed. Since, however, at the same time as the clock pulse T 1 of the clock generator 26 occurs, the image tilting voltage U BK is also located in the staircase level Z 1 , these echo pulses are displayed in the form of line Z 1 on the oscilloscope screen due to the line tilting triggered in this position. If a second clock pulse T 2 now occurs at the output of the clock generator 26, the output at the ring counter 14 is set. Thus, the converter is now W 1 W 2 activates the converter for the purposes of transmission and reception of ultrasonic under shutdown. Due to the spatial distance between the two transducer elements W 1 and W 2 , there is also a correspondingly large distance between the ultrasonic line generated by transducer W 2 and that previously generated by transducer W 1.
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- yj/l 76 P 5070 BRD Bei der gewählten Gesamtzahl von insgesamt fünfzehn Ultraschallabtastzeilen pro Bild ergibt sich somit ein räumlicher Sprung der Ultraschallabtastzeile über ein Drittel der Gesamtzahl der Abtastzeilen, d.h. über insgesamt fünf Ultraschallabtastzeilen. Die aus dieser zweiten Zeile gewonnenen Ultraschallechoimpulse werden nun wiederum als entsprechende: Bildzeile auf dem Bildschirm des Oszillographen abgebildet. Diese Bildzeile ist jedoch gemäß Fig. 1 die Zeile Z,, da mit dem Auftreten des zweiten Taktimpulses T2 des Taktgenerators 26 die Bildkippspannung UgK auf das Niveau Z2 gesprungen ist. Am Bildschirm der Oszillographenröhre ergibt sich demnach entsprechend dem Zeilensprung der Ultraschallabtastung ein Bildzeilensprung von Z1 auf Z2 um jeweils ebenfalls fünf Zeilenpositionen. Entsprechende Zeilensprünge um die jeweils gleiche Zeilenzahl ergeben sich dann auch in der nachfolgenden weiteren Ultraschallabtastung. So wird im nachfolgenden beispielsweise mit dem dritten Taktimpuls T^ des Taktimpulsgenerators 26 der Ausgang 17 des Ringzählers 14 gesetzt und somit unter Abschaltung des Wandlers W2 der Wandler W-, im Sinne des Sendens bzw. Empfangs von Ultraschall aktiviert. Der damit verbundene räumliche Sprung der Ultraschallabtastzeile entspricht jenem der Abtastzeile des Wandlers W2 bezüglich der Abtastzeile des Wandlers W1. Am Bildschirm des Oszillographen ergibt sich entsprechend bei vorliegendem Treppenniveau Z, der Bildkippspannung UgK die Echoimpulsbildzeile Z,. Anschließend wird mit dem vierten Taktimpuls Tr des Taktgenerators 26 wiederum der Wandler W1 .aktiviert. Aufgrund der Drehung des Wandlerträgers 1 im Uhrzeigersinn ist jedoch das Wandlerelement 1 um den Rasterabstand zweier Zeilen im Uhrzeigersinn verschoben. Es ergibt sich jetzt die vierte Ultraschallabtastzeile dicht neben der ersten Ultraschallabtastzeile Z1. Da mit dem vierten Taktimpuls T^ sich die Bildkippspannung UBR im Niveau Z^ befindet, entsteht am Bildschirm der Oszillographenröhre Zeilendarstellung in der Position Z^. Entsprechend ergibt sich bei nachfolgender Weiterschaltung auf die Wandlerelemente W2 und W-, verschobene Ultraschallabtastung und entsprechende Zeilendarstellung am Bildschirm der Oszillographenröhre in den Zeilen Zc und Zg. Beim Schnittbildgerät in der Ausführungsform nach der Fig. 2 ist die-Drehgeschwindigkeit des Wandlerträgers 1 gegenüber der Taktfrequenz der Takt- - yj / l 76 P 5070 BRD With the selected total number of a total of fifteen ultrasonic scanning lines per image, the result is a spatial jump of the ultrasonic scanning line over a third of the total number of scanning lines, ie over a total of five ultrasonic scanning lines. The ultrasonic echo impulses obtained from this second line are in turn shown as a corresponding: image line on the screen of the oscilloscope. However, according to FIG. 1, this image line is line Z, since the image breakover voltage Ug K has jumped to level Z 2 when the second clock pulse T 2 of the clock generator 26 occurs. On the screen of the oscilloscope tube there is accordingly an image line jump from Z 1 to Z 2 by five line positions in each case, corresponding to the line jump of the ultrasound scan. Corresponding line jumps by the same number of lines in each case then also result in the subsequent further ultrasound scanning. In the following, for example, with the third clock pulse T ^ of the clock pulse generator 26, the output 17 of the ring counter 14 is set and thus the converter W- is activated in the sense of sending or receiving ultrasound with the converter W 2 switched off. The associated spatial jump of the ultrasonic scanning line corresponds to that of the scanning line of the transducer W 2 with respect to the scanning line of the transducer W 1 . On the screen of the oscilloscope, the echo pulse image line Z, is accordingly obtained with the present stair level Z, the image breakover voltage Ug K. The converter W 1 is then again activated with the fourth clock pulse Tr of the clock generator 26. Due to the clockwise rotation of the transducer carrier 1, however, the transducer element 1 is shifted clockwise by the grid spacing of two lines. The fourth ultrasonic scanning line now results close to the first ultrasonic scanning line Z 1 . Since the image breakover voltage U BR is at the level Z ^ with the fourth clock pulse T ^, line displays in position Z ^ appear on the screen of the oscilloscope tube. Correspondingly, with subsequent switching to the transducer elements W 2 and W-, shifted ultrasound scanning and corresponding line display on the screen of the oscilloscope tube in lines Zc and Zg Clock frequency of the clock
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impulse des Taktgenerators 26 um den Faktor drei untersetzt. Dies bedeutet also, daß beispielsweise in der Darstellung gemäß Fig. jeder der Wandler W1 bis W^ während einer Bildperiode (fünfzehn Zeilen, d.h. insgesamt fünfzehn Taktimpulse des Taktgenerators 26) das Untersuchungsobjekt in je einem dreier nebeneinanderliegender Abtastsegmente mit jeweils fünf zugeordneten Ultraschallzeilen abgetastet und sich dabei um insgesamt fünf Zeilenschritte, entsprechend etwa einem Drittel der Reflektorbogenlänge, in Uhrzeigerrichtung weitergedreht hat. Am Ende der beschriebenen ersten Bildperiode steht somit der Wandler W1 in der dargestellten Position des Wandlers Wp und der Wandler Wp in der dargestellten Position des Wandlers W^. Der Wandler W^ hat sich hingegen aus dem Bereich der Reflektorinnenfläche des Reflektors 3 in Uhrzeigerrichtung herausbewegt. Sein Schleifkontaktelement 6 steht damit nicht mehr in Kontakt mit dem Schleifkontakt 12 und der Wandler W^ ist damit vorerst für die nächstfolgenden weiteren Bildaufzeichnungen vollständig abgeschaltet. In die bisherige Position des Wandlers W1 ist hingegen der Wandler Wg eingetreten, der nunmehr mit dem jetzt speziell ihm zugeordneten Schleifelement 9 in Kontakt mit dem Schleifkontakt 10 steht. Der Bildaufbau des nachfolgenden zweiten Ultraschallbildes erfolgt nunmehr also mit den Wandlerelementen Wg, W1, Wp in derselben Weise, wie es oben für die Wandler W1, Wp und W, beschrieben wurde. Entsprechendes gilt dann auch für das dritte Ultraschallbild unter Inbetriebnahme der Wandlerelemente W^, Wg und W1 usw., bis mit Beginn des siebenten Bildes die vorliegende Wandlerkonfiguration mit den Wandlern W1, W2 und W, als Aktivelemente wieder erreicht ist. In zyklischer Wiederholung wird dann das siebente Ultraschallbild wiederum entsprechend dem Ultraschallbild eins, das achte entsprechend dem Ultraschallbild zwei usw. erzeugt.pulses of the clock generator 26 reduced by a factor of three. This means that, for example, in the representation according to FIG. Each of the transducers W 1 to W ^ scanned and scanned the examination object in three adjacent scanning segments each with five associated ultrasonic lines during an image period (fifteen lines, ie a total of fifteen clock pulses of the clock generator 26) has rotated a total of five line steps, corresponding to about a third of the reflector arc length, in a clockwise direction. At the end of the first image period described, the converter W 1 is thus in the position of the converter Wp shown and the converter Wp is in the position of the converter W ^ shown. The transducer W ^, however, has moved out of the area of the reflector inner surface of the reflector 3 in a clockwise direction. His sliding contact element 6 is therefore no longer in contact with the sliding contact 12 and the converter W ^ is thus initially completely switched off for the next following image recordings. In contrast, the converter Wg has entered the previous position of the converter W 1 and is now in contact with the sliding contact 10 with the sliding element 9 that is now specifically assigned to it. The image construction of the following second ultrasound image is now carried out with the transducer elements Wg, W 1 , Wp in the same way as was described above for the transducers W 1 , Wp and W. The same then also applies to the third ultrasound image when the transducer elements W ^, Wg and W 1 etc. are put into operation, until the present transducer configuration with the transducers W 1 , W 2 and W as active elements is reached again at the beginning of the seventh image. In cyclical repetition, the seventh ultrasound image is again generated in accordance with ultrasound image one, the eighth in accordance with ultrasound image two, and so on.
Beim Ultraschall-Schnittbildgerät in der Ausführungsform nach der Fig. 3 erfolgen die Zeilensprünge des UltraschallStrahls bei der Abtastung des Untersuchungsobjekts und der entsprechende Zeilensprung der Bildzeile in gleicher Manier wie auch beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2. Unterschiede ergebaisich jedoch insofern, als beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 als Ultraschallapplikator ein Ultraschall-Array dient, das aus insgesamtIn the case of the ultrasonic sectional image device in the embodiment according to FIG. 3, the line jumps of the ultrasonic beam occur at the scanning of the examination subject and the corresponding line jump of the image line in the same manner as in the exemplary embodiment according to FIG. 2. However, differences arise insofar as in the embodiment according to FIG. 3 as an ultrasonic applicator an ultrasound array is used that consists of a total of
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fünfzehn (in tatsächlicher Ausführung jedoch aus ca. 120) Einzelwandlerelementen W1 bis W15 (piezoelektrische Kristallplättchen) besteht, die in Reihe nebeneinander an einem Trägerteil 29 angeordnet sind. Jedem dieser Wandler elemente W1 bis W1,- ist dabei ein Schalter S1 bis S15 einer Schalterbank 30 zugeordnet, von denen jeder im geschlossenen Zustand das ihm zugeordnete Wandlerelement mit einem Hochfrequenzsender 18 für den Sendebetrieb bzw. mit einem Echoimpulsempfanger 19 mit nachgeschalteter Helltasteinrichtung 20 der Elektronenstrahlröhre während des Empfangsbetriebs verbindet. Die Steuerung der Schaltelemente S1 bis S*,-der Schalterbank 30 erfolgt in Abhängigkeit von Steuerimpulsen eines Schieberegisters 31. Das Schieberegister 31 ist dabei mit seinen insgesamt fünfzehn Ausgängen A. bis A11- über eine Verdrahtungsbank 32 mit den Steuereingängen B1 bis B.j- der Schalter S1 bis S^ verdrahtet in der Weise, daß der Ausgang A1 mit dem Steuereingang B1 des Schalters S1, A2 hingegen mit dem Steuereingang Bg des Schalters Sg, der Ausgang A7, hingegen mit dem Steuereingang B11 des Schalters S11 usw. in der dargestellten Form fest verknüpft ist. Ist der Aufbau also so gewählt, so ergibt sich mit Durchtaktung eines Einzelimpulses durch das Schieberegister 31, der jeweils zu Beginn einer jeden Ultraschallabtastung vom Impulszähler 27 über den Signaleingang 33 dem Schieberegister eingespeist wird, im Takt von dem Registerschiebeeingang 34 zugeleiteten Taktimpulsen T des Taktgenerators 26 überfifteen (in the actual embodiment, however, from approx. 120) individual transducer elements W 1 to W 15 (piezoelectric crystal platelets), which are arranged in a row next to one another on a carrier part 29. Each of these transducer elements W 1 to W 1 , - a switch S 1 to S 15 is assigned to a switch bank 30, each of which in the closed state has its assigned transducer element with a high-frequency transmitter 18 for transmission or with an echo pulse receiver 19 with downstream Light button device 20 connects the cathode ray tube during the receiving operation. The switching elements S 1 to S *, - of the switch bank 30 are controlled as a function of control pulses from a shift register 31. The shift register 31 has a total of fifteen outputs A. to A 1 1- via a wiring bank 32 with the control inputs B 1 to Bj- the switch S 1 to S ^ wired in such a way that the output A 1 with the control input B 1 of the switch S 1 , A 2, however, with the control input Bg of the switch Sg, the output A 7 , however, with the control input B. 11 of the switch S 11 etc. is firmly linked in the form shown. If the structure is chosen in this way, then, when a single pulse is passed through the shift register 31, which is fed into the shift register via the signal input 33 from the pulse counter 27 at the beginning of each ultrasound scan, the clock pulses T of the clock generator 26 fed to the register shift input 34 are synchronized above
'25 die fortschreitend gesetzten Ausgänge A1 bis A1 p- Ansteuerung der Schalter S1 bis S15 in der Zeihenfolge S1, Sg, S12, S2, S7 etc. Mit Durchschaltung dieser Schalter in der beschriebenen Reihenfolge ergibt sich jedoch Wandlererregung in der Reihenfolge W1, Wg, Vr12, W2, Wy etc. und somit Ultraschallabtastung in Zeilen-Sprüngen entsprechend jenen des Ausführungsbeispiels gemäß der Fig. 225 the progressively set outputs A 1 to A 1 p- control of the switches S 1 to S 15 in the order S 1 , Sg, S 12 , S 2 , S 7 etc. However, when these switches are switched through in the order described, this results Transducer excitation in the order W 1 , Wg, Vr 12 , W 2 , Wy etc. and thus ultrasound scanning in line jumps corresponding to those of the exemplary embodiment according to FIG. 2
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