DE2632562C3 - Vorrichtung zur Ultraschall-Untersuchung von Patienten - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem

κι Oberbegriff des Anspruchs 1.

Solche Vorrichtungen sind bekannt (»Circulation« Band 48 [Nov. 1973) S. 1066-1074). Bei dieser bekannten Vorrichtung kann ein zweidimensionales, vom Benutzer zu betrachtendes Bild in Echtzeit und

ι? zusätzlich eine Zeit-Bewegung-Aufzeichnung erhalten werden. Bei dieser bekannten Vorrichtung wird eine Wandlereinrichtung verwendet, mit der eine der Anzahl der verwendeten Wandlerelemente entsprechende Zahl von parallelen Ultraschallstrahlen in den zu untersuchenden Teil des Patienten geschickt und dort reflektiert wird. Es ergibt sich damit zwangsläufig ein rechteckiges Bildfeld, so daß die Wandler-Einrichtung in einer schiefen Position gehalten werden muß, wenn das Herz untersucht wird, so daß die Längsachse der Wandlereinrichtung mit den freien Räumen zwischen den Rippen ausgefluchtet wird. Eine Zeit-Bewegung-Aufzeichnung kann bei dieser bekannten Vorrichtung nur in erheblich eingeschränktem Umfang aufgenommen werden, vor allem kann in der Regel längs der Linien, für die Interpretationsregeln für die Diagnose vorhanden sind, keine Zeit-Bewegung-Aufzeichnung erhalten werden. Von der Verwendung von Einrichtungen zur Erzeugung eines fächerförmigen Bildes wird in diesem Zusammenhang ausdrücklich abgeraten.

Andererseits sind Vorrichtungen mit den Merkmalen a) und b) des Oberbegriffs des Anspruchs 1 bekannt, bei denen die Bilderzeugungseinrichtung ein fächerförmiges Bild erzeugt. (US-PS 3936791, »Cir-

4Ii culation«, Band 49 [Juni 1974] S. 1147-1152; »Ultrasonics«, Juni 1968, S. 153-159) Bei diesen bekannten Vorrichtungen ist jedoch nicht an eine Zeit-Bewegung-Aufzeichnung gedacht. Diese wird vielmehr als eine neben dem Echtzeitbild bestehende, völlig von diesem getrennte Anzeigeart beschrieben. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, daß zusätzlich zum Echtheitsbild eine Zeit-Bewegung-Aufzeichnung des abgebildeten Teils längs der Linien,

5(i für die Interpretationsregeln für die Diagnose aufgrund früherer Erfahrungen mit Ultraschall-Untersuchungs-Vorrichtungen ohne Bilderzeugungseinrichtung vorhanden sind, ermöglicht wird.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die im Kennzeichenteil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst.

Spezielle Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist schema-

i.ii tisch in der Zeichnung dargestellt. Fs zeigt

Fig. 1 ein elektrisches ßlockschcma der wichtigsten Betriebsclemente einer erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig. 2 eine schematic lie Aufsicht auf ilen liiltl-

lö schirm der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Fig. 3 ein elektrisches Blockschema zur Veranschaulichung des Betriebs der Vorrichtung im Schreibbetrieb, wobei gewisse Aspekte der SekUuei-

Zeugungstechniken angedeutet werden,

Fig. 4A, 4B und 4c grafisch gewisse Aspekte der Sequenz, die während der Herstellung von Fotografien durch das erfindungsgemäße System auftreten, und

Fig. 5 ein elektrisches Blockschema zur Veranschaulichung der elektronischen Persistenz- und Belichtungsfolge-Schaltungen, die in Fig. 1 als Block 56 dargestellt sind.

In Fig. 1 ist eine Vorrichtung 10 nach der Erfindung dargestellt. Die Vorrichtung 10 arbeitet mit Ultraschall und ist hauptsächlich für die Verwendung in der Herzdiagnose und Diagnose von kardiovascularen Zuständen gedacht, wenn es auch für den einschlägigen Fachmann erkennbar ist, daß das System auch bei anderen Diagnoseanwendungen insoweit verwendbar ist, als es nutzbare Information in diesen weiteren Anwendungen liefert. Wegen der Hauptanwendung auf die Herzdiagnose und die Diagnose von Kardiovascularzuständen wird das System am Beispiel der Anwendung auf diesem Gebiet beschrieben.

Ein Schallwandler 12, der mit der Vorrichtung 10 verwendet wird, ist betrieblich einem Patienten 14 zugeordnet, und zwar derart, daß der erzeugte Ultraschallstrahl in die Bereiche des Herzens und damit in Beziehung stehender Strukturen geschickt werden kann. Der Wandler 12 kann also, wie in der einschlägigen Technik bekannt, so positioniert werden, daß er seine Ausgangsleistung zwischen die Rippen des Patienten wandern läßt.

Es können verschiedene Wandlerkonfigurationen, wie sie als verwendbar in Verbindung mit der Erzeugung von zweidimensionalen Bildern bekannt sind, im Zusammenhang mit der Erfindung verwendet werden, einschließlich beispielsweise solcher, die auf sog. »Nahfeld«-Lincararrays basieren; der Wandler 12 besteht jedoch vorzugsweise aus einem Phasenarray, das beispielsweise aus einer Vielzahl von Elementen, beispielsweise 32 piezoelektrischen Elementen, besteht, die in einer kompakten linearen Anordnung angeordnet sind. In einem typischen Beispiel kann jedes dieser Elemente eine Länge von 12 mm haben, eine Breite von 0,3 mm und einen Mittenabstand zwischen benachbarten Elementen von 0,4 mm. Allgemein sollte der Wandler eine solche körperliche Größe haben, daß er effektiv in Verbindung mit einem Menschen verwendet werden kann, beispielsweise zum Einbringen von Ultraschall zwischen Rippen, um eine Anzeige des Herzbereichs zu ermöglichen. Die Dicke der verwendeten spezifischen Wandlerelemente ist durch die Betriebsfrequenz bestimmt und kann typischerweise in der Größenordnung von 0,7 mm liegen, wenn eine Frequenz von 2,5 MHz verwende! wird.

Der Wandler 12 ist durch Schalt- und Logik-Einrichtungcn IS mit einem Sender 16 und einem Empfänger 18 verbunden, und gesendete Impulse mit der gewünschten Ultraschallfrequenz werden durch die Zeitsequenz der an die einzelnen Wanülerelemente angelegten Spannungen in solche Phasenbeziehung gebracht, daß der abgegebene Schallstrahl in der gewünschten Richtung gelenkt wird. Einstellbare Verzögerungen sind in jedem Empfängcrkanal vorgesehen, die den Empfang aus der gleichen Richtung verbessern, in die der gesendete Schallstrahl geschickt wurde. Durch Steuerung der Zeitgabe der an die Wandlerelementc und die einstellbaren Verzögerungen der getrennten Empfängyrkanäle angelegten Spannungen wird der Strahl in gewünschte Winkel eines fächerförmigen Sektors gelenkt. Der Betriebsweise des gelenkten Array, die PhaEengebung und die Verzögerungssequenzen werden so bewirkt, daß eine Vielzahl von radialen Zeilen, die den fächerförmigen Sektor definieren, nacheinander erzeugt werden, wobei eine relativ hohe Anzahl solcher radialer Zeilen, typischerweise im Bereich von 64 bis 256, im Laufe

κι der Erzeugung des gesamten Sektors verwendet wird. Ein Satz solcher Zeilen wird innerhalb einer kurzen Periode erzeugt, typischerweise in der Größenordnung von V₃,, Sekunde, so daß die entsprechende Anzeige (Fig. 2) auf einem Bildschirm 24 praktisch ein

is Echtzeit-Bild hoher Auflösung des Herzens und der damit in Beziehung stehenden Kardiovascularstruktu5 en ergibt; diese Sichtbarmachung ist im sog. B-Modus, d. h. einem, bei dem Gewebeimpedanzvariationen in Helligkeitsvariationen auf dem Kathoden-

2» strahlröhrenschirm umgesetzt werden.

Der Ausgang vom Empfänger 18, der über Leitung 20 läuft, geht parallel an drei Einrichtungen. Zunächst läuft der Ausgang über Leitung 22 an ein Bildschirmgerät 24, das direkt vom Untersuchenden betrachtet werden kann. Es können jedoch auch andere Anzeigemöglichkeiten vorgesehen werden, beispielsweise ein Plasmaanzeigepaneel. Über Leitung 26 geht das Ausgangssignal auch an ein Tochtergerät 28. Das Tochtergerät 28 und das Bildschirmgerät 24 werden

.κι synchron durch Antriebselektroniken 30 betrieben, die, wenn Kathodenstrahlröhren verwendet werden, die erforderlichen Ablenkspannungen für die Röhren liefern. Als Folge dieser Anordnung ist präzise das Bild, das zu irgendeinem Zeitpunkt einem Betrachter des Bildschirmgeräts 24 sichtbar ist, gleichzeitig auf dem Tochtergerät 28 vorhanden.

Betrieblich dem Tochtergerät 28 zugeordnet is; eine Reproduktionseinrichtung, die aus einer fotografischen Kamera 32 bestehen kann, die im Abstand

w vor dem Bildschirm des Tochtergeräts montiert sein kann, so daß eine direkte Fotografie des Schirms zu gewählten Zeitpunkten möglich ist. Ein Ausgangsbild wird auch bei 34 vom Tochtergerät 28 abgenommen und einem üblichen Vidicon 36 zugeführt. Das Vidicon 36 liefert seinerseits einen Ausgang 38 an einen Videorecorder 40. Ein Videomonitor 42 kann auch vorgesehen sein, um die so aufgezeichnete Information zu überwachen. Diese letztgenannten Elemente und ihre Betriebsweise sind bekannt und brauchen

so deshalb nicht näher erläutert zu werden.

Gemäß einem Hauptaspekt der Erfindung ist ein dritter paralleler Ausgang von Empfänger 18 über Leitung 42 an einen Schreiber 44 zur Aufzeichnung von Bewegungen im zu untersuchenden Teil des Patienten in Abhängigkeit von der Zeit gelegt. Solche Schreiber an sich sind bekannt. Bei der gewöhnlichen Anwendung dieser Geräte bei der Echokardiographie werden die schallmodifizierenden Charakteristiken, die längs einer linearen Richtung einer Strukturunter-

Mi suchung vorhanden sind, auf einem Streifen 46 aufgezeichnet, während dieser Streifen mit der Zeit läuft. Bei dieser Art einer Anordnung zeigt das resultierende Muster die zeitliche Versetzung der strukturellen Merkmale an, die mit der Echotechnik beobachtet

ιό wctlcn. Der Schreiber 44, der im erfindungsgemäßen System verwendet wird, ist von der gleichen Art. und wenn auch die Art »m\ Weise, in der er mit den restlichen Elementen des Systems 10 wechselwirkt, neuar-

tige und sehr unerwartete Resultate ergibt (wie noch näher erläutert wird), so kann der Schreiber selbst jedoch in üblicher Weise aufgebaut sein.

Ferner ist eine EKG-Fühl- und Aufzeichnungseinrichtung vorgesehen. Insbesondere ist ein EKG-Sensor SO vorgesehen, mit den üblichen Elektroden und Zubehör. Der Ausgang vom Sensor 50 wird einem EKG-Verstärker 52 zugeführt. Der Ausgang 54 des EKG-Verstärkers 52 wird nach Verarbeitung durch die elektronischen Persistenzschaltungen gemäß Block 56 über eine Leitung 58 zum Bildschirmgerät 24 geschickt, ebenso wie zum Tochtergerät 28. Erkennbar wird die EKG-Kurve, wenn sich diese auf dem Bildschirm des Gerätes 24 entwickelt, in Echtzeit erzeugt und würde deshalb im Prinzip nur als Lichtpunkt sichtbar sein, der über den Schirm wandert. Um die Kurve zur Analyse durch den Benutzer nutzbar zu machen, ist es notwendig, eine Persistenz der sich entwickelnden Kurve für wenigstens einen Teil des EKG-Zyklus zu bewirk ., der ausreicht, eine Analyse durch den Benutzer zu ermöglichen. Die elektronischen Persistenzschaltungen nach Block 56 sind vorgesehen, um das zu erreichen. Eine Einrichtung mit der dieses Merkmal geschaffen werden kann, ist in Fig. 5 dargestellt und wird später näher beschrieben. Grundsätzlich funktioniert die Persistenz in der Weise, daß ein Teil der EKG-Kurve für eine gewünschte Zeitspanne aufgefrischt wird. In einem typischen Ausführungsbeispiel kann beispielsweise der Punkt 103 in Fig. 2 der sich entwickelnde Punkt der Kurve sein, d. h. der Punkt, der in Echtzeit auf dem Bildschirm 102 erzeugt wird. Der bei 101 dargestellte Teil der Kurve kann jedoch durch die Schaltung des Blocks 56 persistent gemacht werden, so daß dieser Teil der sich entwickelnden Kurve zur Beobachtung für den Benutzer sichtbar bleibt.

Zusätzlich zum EKG-Eingang ist eine Phonokardiograph-Möglichkeit oder eine Möglichkeit für andere Detektor- und Aufzeichnungs-Einrichtungen für physiologische Größen vorgesehen. So ist ein Mikrophon 60 vorgesehen, dessen Eingang mit einem Phonokardiographen 61 verbunden ist, und der dann über einen Hilfsverstärker 62 zu den gleichen elektronischen Persistenzschaltungen des Blocks 56 führt, wie sie für das EKG-System verwendet werden, so daß der Phonokardiograph-Ausgang gewünschtenfalls auf das Bildschirmgerät 24 gebracht und mit den verschiedenen Aufzeichnungselementen des Systems aufgezeichnet, fotografiert od. dgl. werden kann. In gleicher Weise werden andere physiologische Eingänge, wie sie durch den physiologischen Hilfseingangsblock 63 angedeutet sind, vorn Verstärker 62 verstärkt und zu den Schaltungen des Blocks 56 geschickt. Beispielsweise kann der Hilfseingang 63 aus einem Atemmonitor bestehen.

Eine vom Benutzer betätigte Tastenfeldeingabe 64 ist vorgesehen, die es ermöglicht, auf die verschiedenen Anzeigen Identifizierungsdaten und zusätzliche wichtige Informationen einzusetzen. Insbesondere betätigt das Tastenfeld einen Generator 66 für alphanumerische Zeichen und/oder eine Uhr 68, die Zeitdaten und verschiedene alphanumerische Identifizierungsdaten über die Leitungen 70 und 20 an das Bildschirmgerät 24 und das Tochtergerät 28 gibt. In Fig. 2 ist erkennbar, daß gewisse Informationen der soeben besprochenen Art vom Benutzer in das Bild eingesetzt werden können. So erscheinen beispielsweise Patienten-Identifizierungsdaten, eine Nummer.

der Name od. dgl., bei 104 und die Benutzer-Identifizierung erscheint bei 105, das Untersuchungsdatum bei 106, die Zeitinformation bei 107 und die Kamerasequenzinformation bei 109. Die Daten bei 111 bestehen aus der verstrichenen Zeit seit der Spitze der R-Welle des EKG bis zu der Zeit, in der die Kamera ein Bild der B-Abtast-Daten bewirkt, wie noch näher erläutert wird.

Die angegebenen Informationsarten dienen meh-

Hi reren wichtigen Zwecken. Im einfachsten Falle ermöglichen die Identifizierungsdaten, wie sie auf Fotografien und Videoaufzeichnungen erscheinen, die mit dem System erhalten werden, eine direkte Identifizierung der Aufzeichnungen für den Patienten, so daß

is jede Fehlermöglichkeit vermieden wird. Die Zeitinformation hat eine unverzichtbare Bedeutung in Verbindung mit den Videoaufzeichnungen, die durch den Videorecorder 40 bewirkt werden. Die Zeitinformation im besonderen, wie sie normalerweise in lOOstel

2(i Sekunden erfolgt, identifiziert jedes Bild auf dem Oszillographen eindeutig (d. h. jedes Vollbild persistiert für V.to Sekunde). Ein Studium der Videoaufzeichnung zusammen mit der Zeitinformation kann also eine präzise Bestimmung der Bewegungscharakteristiken der untersuchten Struktur ermöglichen.

Die Kameraeinrichtung 32, die mit dem System verwendet wird, kann irgendeine übliche Konstruktion haben. Verschiedene Modelle der bekannten Sofortbild-Kameras sowie xerographische Bildschirmkameras sind für die Zwecke der Erfindung geeignet. Zur Fotografie vom Tochtergerät 28 ist eine Kameralogik 80 vorgesehen, die eine geeignete Logikschaltung aufweist, mit der ein Kamerabetätigungselement 82 aktiviert wird, das durch elektromechanische oder andere Einrichtungen eine Auslösung der Kamera 32 bewirkt, um eine Belichtung zum gewünschten Zeitpunkt zu erreichen. Der Benutzer wählt den Punkt der EKG-Anzeige, bei dem die fotografische Belichtung erfolgen soll, und zwar mit Hilfe der Kameralogik 80 und der elektronischen Persistenz- und Belichtungssequenzschaltungen 56. Speziell die letztere, die durch einen Läuferpositionierschalter 95 wirkt, bewegt eine Läufermarke auf irgendeinen vorgewählten Bereich der EKG-Anzeige 101, eine solche Läuferanzeige ist beispielsweise eine Aufhellung der EKG-Anzeige am gewünschten Punkt. Ein solcher Punkt ist in Fig. 2 mit dem Punkt 108 angedeutet.

Die zeitliche Steuerung der Kamerasequenz wird mit Hilfe von Fig. 4 A bis 4C erläutert. Wenn eine

so Fotografie gewünscht wird, wird die Kameralogik 80 vom Benutzer dadurch aktiviert, daß der Fotosequenzcr 85 in Gang gesetzt wird. Nach der Aktivierung, wie zum Zeitpunkt 83 auf dem EKG 100 nach Fig. 4 A angedeutet, tastet die Kameralogik 80 sofort den Schirm des Tochtergerätes aus, indem sie das Helltastsignal auf Leitung 81 von der Hauptsteuerlogik 114 aufnimmt und daran hindert, über Leitungen 78 und 79 zum Tochtergerät 28 zu kommen. Der ausgetastete bzw. hellgetastete Zustand des Tochtergerä-

tes 28 ist in Fig. 4B dargestellt. Die Kameralogik 80 öffnet über die Kamerabetätigung 82 den Verschluß der Kamera 32, wie in Fig. 4C dargestellt. Das System arbeitet dann weiter mit ausgetastetem Tochtergerät, bis die nächste R-Welle (Fig. 4 A) von den elektroni-

β5 sehen Persistenz- und Belichtungssequenz-Schaltungen 56 detektiert wird. Wenn die Horizontalposition des EKG an der Läufermarke 108 zum Zeitpunkt 89 ankommt, wird ein Triggersignal von den Leitungen

56 zum Tochtergerät 28 geschickt, um die B-Abtastung hellzutasten, so daß ein Vollbild Herz-Daten auf dem Tochtergerät 28 erscheint. Diese Helltastperiode dauert etwa 20 Millisekunden, was ausreicht, ein Vollbild B-Abtast-Daten anzuzeigen und aufzuzeichnen.

Das Tochtergerät 28 wird dann wieder ausgetastet (bei 93 in Fig. 4B) bis etwa 1 Sekunde später (bei 97), wenn eine weitere Helltastung auftritt, diesmal wird jedoch nur das EKG-Signal auf dem Tochtergerät 28 hellgetastet, so daß dann diese Information der Kamera dargeboten wird. Das System wird dann wieder ausgetastet (bei 99) und der Kameraverschluß schließt, und danach wird die Anzeige wieder hellgetastet und der normale Betrieb fortgesetzt. Der Kamerafilm wird dann transportiert, anschließend ist das System für das Bild bereit oder für weiteren Normalbetrieb.

Ersichtlich ist ferner eine Mehrfachbelichtungseinrichtung 98 vorgesehen, die vom Benutzer so eingestellt werden kann, daß auf dem gleichen fotografischen Bild wiederholte Belichtungen des ausgewählten Teils des Herzzyklus möglich sind. Das kann in speziellen Fällen erwünscht sein, um ausreichende Belichtung oder Kontrast im fotografischen Film oder der Platte zu erhalten.

Fig. 5 ist ein Blockschaltbild der elektronischen Persistenz- und Belichtungssequenz-Schaltungen 56 nach Fig. 1. Diese Schaltungen ermöglichen es, ein persistentes EKG-Signal auf dem Bildschirmgerät 24 und dem Tochtergerät 28 anzuzeigen, und liefern Signale mit Hilfe der Kameralogik 80, durch die es möglich ist, eine Fotografie bei einem vorgegebenen Punkt des Herzzyklus zu erhalten.

EKG-Signale vom EKG-Verstärker 52 und Phonokardiogramm-Signale vom Verstärker 62 werden über Leitungen 54 bzw. 55 zum Verstärker 552 geschickt, wo sie auf einen Pegel verstärkt werden, der zur Digitalisierung ausreicht, typischerweise im Spannungsbereich zwischen 100 und 1000 Millivolt. Diese Signale werden dann vom Analog-Digital-Wandler 554 digitalisiert und dem Speicher 556 mti willkürlichem Zugriff zugeführt. Die Adresse im Speicher 556 wird entweder vom Anzeigezähler 558 oder vom Akquisitionszähler 560 festgelegt. Ein Duplexer 562 wählt aus, welcher Zähler mit dem Speicher 556 gekoppelt wird. Während der Akquisitionsphase des EKG-Signals sorgt der Duplexer 562 nur für eine Kopplung vom Akquisitionszähler 560, um die Adresse des Speichers 556 zu steuern. Die Adresse des Zählers 558 wird direkt vom Taktgeber 564 abgeleitet, und die Adresse des Zählers 560 wird dadurch abgeleitet, daß die Frequenz des Taktgebers 564 durch den Teiler 566 geteilt wird. In einem typischen Ausführungsbeispiel kann der Taktgeber 564 bei einer Frequenz von etwa 51 kHz laufen und der Teiler 566 kanu typischerweise diese Frequenz durch 256 teilen, so daß eine Frequenz von etwa 200 Hz als Eingangsfrequenz des Zählers 560 erhalten wird. Der Zähler 560 läuft kontinuierlich weiter, während er Impulse vom Teiler 566 erhält, bis der Zähler gefüllt ist, d. h., bis ein Bit höchster Wertigkeit als Ausgang auf Leitung 568 erhalten wird. Ein Ausgangssignal auf Leitung 568 stellt den Flip-Flop 570 zurück, so daß das Vorbereitungssignal auf Leitung 572 auf Null gesetzt wird, so daß weitere Zählungen des Zählers 560 angehalten werden. Der Zähler 560 bleibt in diesem Zustand bis die nächste R-Welle vom Spitzendetektor 574 detektiert wird. Wenn eine R-Welle vorhanden ist, legt der Spitzendetektor 574 eine Spannung auf Leitung 576 zum UND-Gatter 578. Wenn der Zähler 560 voll ist, ist ein Bit höchster Wertigkeit auf Leitung 568 vorhanden, und der Flip-Flop 570 hält ein positives Signal am Q-Ausgang 580. Die Kombination dieses positiven Ausgangs auf 580 und des positiven Detektorausgangs vom Spitzendetektor 574 aktiviert UND-Gatter 578. so daß dieses ein posi-

Ki tives Ausgangssignal auf 582 liefert, das an den Rückstelleingang des Zählers 560 und den Setz-Eingang des Flip-Flop 570 gelegt wird. Der Akquisitionszähler 560 schaltet dann weiter, während er Impulse vom Teiler 566 erhält. Mit diesen Einrichtungen wird die

ι? Adresse des Speichers 556 mit willkürlichem Zugriff am Spitzenwert der R-Welle auf die niedrigste Adresse eingestellt, und anschließende Speicherstellen werden dazu verwendet, das digitale EKG-Signal zu speichern, wie es dem Speicher 556 vom A-D-

:n Wandler 554 dargeboten wird. Typischerweise kann der Speicher 556 insgesamt 512 Speicherstellen enthalten, so daß etwa zwei volle Sekunden EKG-Information im Speicher 556 gespeichert werden können.

Bisher ist die Beschreibung von Fig. 5 darauf gerichtet, wie Information vom EKG-Sensor digitalisiert und im Speicher 556 gespeichert wird. Das Auslesen der EKG-Daten aus dem Speicher 556 und deren Anzeige wird jetzt beschrieben. Das Bildschirmgerät 24 und das Tochtergerät 28 gemäß Fig. 1 sind nur in der Lage, auf einmal nur ein Datenstück auf den Anzeigeschirm zu schreiben, so daß, während Ultraschall-B-Abtast-Bilddaten auf dem Schirm angezeigt werden, keine EKG-Information dargeboten wird. Nur zwisehen aufeinanderfolgenden Bildern des B-Abtast-Bildes wird das EKG-Signal der Anzeige dargeboten. Da es etwa 20 Millisekunden dauert, ein Bild B-abgetasteter Information anzuzeigen, und aufeinanderfolgende B-Abtastungen in Intervallen von 33 Millisekünden erfolgen, stehen etwa 13 Millisekunden zwischen aufeinanderfolgenden B-Abtastungen zur Verfügung, die EKG-Information und alphanumerische Informationen auf dem Schirm anzuzeigen.
Unmittelbar nachdem eine B-Abtastung beendet ist, wird von der Hauptsteuerlogik 114 nach Fig. 1 ein Signal an die Persistenz- und Belichtungssequenz-Schaltungen, Fig. 5, über Steuerleitungen 77 geschickt. Dieses, im folgenden als Bildüberschrift bezeichnete Signal zeigt an, daß die B-Abtastung beendet ist und daß die Anzeigen jetzt bereit sind, die EKG-Daten von den Persistenz-Schaltungen aufzunehmen. Dieses Steuersignal auf Leitung 77 setzt Speicher 556 gleichzeitig in Ablesebetrieb, wodurch ermöglicht wird, daß die gespeicherten EKG-Daten vom Speicher 556 über den Digital-Analog-Wandler 586 mit Ausgangsleitung 588 fließen, und zwar zu den Treibelektroniken 30 nach Fig. 1, so daß ein Y-Ablenksignal an das Bildschirmgerät 24 und das Tochtergerät 28 gegeben wird. Das Bildüberschrift-Signal auf 77 schaltet auch den Duplexer 562, um die Adresse des Anzeigezählers 558 zum Speicher 556 zu koppeln. Das Bildüberschrift-Signal auf Leitung 77 stellt auch den Anzeigezähler 558 zurück, so daß die anfängliche Ausgangsadresse vom Anzeigezähler 558 der ersten Speicherstelle im Speicher 556 entspricht. Da der Taktgeber 564 den Zähler 558 mit einer Rate von etwa 50 kHz weiterschaltet, werden alle 512 Adressen im Speicher 556 in einer Periode von etwa 10 MiI-

lisekunden ausgelesen. Der Digital-Analog-Wandler 590 nimmt auch die Adresse vom Anzeigezähler 558 auf und wandelt sie in ein Analogsignal auf Leitung 592 um, das an die Treibelektroniken 30 nach Fig. 1 gekoppelt wird, um die X-Achse des Bildschirmgerätes 24 und des Tochtergerätes 28 zu treiben.

Um nicht EKG-Daten aus vorangegangenen Herzzyklen anzuzeigen, die im oberen Teil des Speichers 556 verbleiben können, wird an den Anzeigeoszillographen ein Helltastsignal gegeben, wenn die in Zählung des Anzeigezählers 558 kleiner ist als die Zählung des Akquisitionszählers 560. Das Helltastsignal wird dadurch abgeleitet, daß das Ausgangssignal des Digitalkomparators 594 auf Leitung 596 mit dem Bildüberschrift-Signal auf Leitung 77 an die UND-Schaltung 598 gegeben wird, um das EKG-Helltastsignal auf Leitung 599 zu erzeugen. Die Leitung 599 ist über Leitung 58 mit dem Bildschirmgerät 24 nach Fig. 1 gekoppelt. Der Digitalkomparator 594 liefert einen Ausgang auf Leitung 596 nur dann, wenn die :n Zählung des Anzeigezählers 558 kleiner ist als die Zählung des Akquisitionszählers 560. Das Helltastsignal, das auf Leitung 599 erscheint, gewährleistet, daß nur derjenige Teil des EKG auf dem Bildschirm erscheint, der dem EKG im laufenden Herzzyklus entspricht, und der Punkt an der rechten Ecke entspricht der laufenden Zeit im EKG-Zyklus. Zeitlich frühzeitig nach Detektieren einer R-Wellen-Spitze ist der auf dem Schirm sichtbare Kurvenzug deshalb sehr kurz, und wenn die Zeit fortschreitet, wird diese Kurve 3d langer und länger, bis sie den ganzen Schirm füllt.

Der Mechanismus, mit dem ein Läuferindikator auf dem angezeigten EKG-Signal erzeugt wird, und dessen Verwendung bei der Steuerung der Kamerasequenz soll nunmehr betrachtet werden. Die Verwendung des Läufcrpositionierschalters 95 ist oben in Verbindung mit Fig. 1 erläutert. Der Auf-Ab-Zähler 612 wird dazu verwendet, die Position des Läufers anzuzeigen. Die Adresse im Zähler 612 kann entweder in der Vorwärtsrichtung oder in der Rückwärts- 4ii richtung mittels des Läuferpositionierschalters 95 fortgeschaltet werden. Durch Erden des Anschlusses 616 mittels des Schalters 614 der Zähler vorwärts, während eine Erdung des Anschlusses 618 dafür sorgt, daß der Zähler rückwärtszählt, wenn er vom Taktgeher 620 getrieben wird. Wenn der Schalter 95 in der Mittenlage bleibt, bleibt der Inhalt des Auf-Ab-Zählers 612 unverändert, auch wenn er mit dem Taktgeber 620 gekoppelt ist. Der Inhalt des Auf-Ab-Zählers 612 wird mit dem Inhalt des Anzeigezählers 558 durch den Komparator 622 verglichen. Wenn die Zählungen in den Zählern 612 und 558 gleich sind, gibt der Komparator 622 ein Sir.nal auf Leitung 624, das zum Bildschirmgerät 24 und /um Tochtergerät 28 über Leitung 58 (Fig. 1) gekoppelt wird. Die EKG-Signale auf dem Bildschirmgerät und dem Tochtergerät werden aufgehellt, die angezeigten EKG-Signale für diese eine Adresse geben damit eine Läuferanzeige dieses Punktes des Herzzyklus. Mittels des Schalters 95 kann der Benutzer die Läufermarke an jeden gewünschten m> Punkt des Herzzyklus bringen.

Einer der Hauptzwecke der eben beschriebenen Lit ufermarkierung besteht darin, den vorgewählten Punkt des Herzzyklus auszuwählen und anzuzeigen, bei dem der Benutzer eine Fotografie der B-Modus- <o Abtastung wünscht. Die allgemeine Sequenz für einen Kamerabetiieb ist bereits oben beschrieben. Der Benutzer bringt mit Hilfe di-s Schalters 95 die Läufermarke an den Punkt des Herzzyklus, zu dem eine Fotografie der B-Abtastung gewünscht wird. Der Fotosequenz-Einleiter 85 (Fig. 1) sorgt dafür, wenn er vom Benutzer aktiviert ist, daß der Schirm des Tochtergerätes ausgetastet wird, indem das Foto-B-Abtast-Helltast-Signal auf Leitung 630 (Fig. 5) weggenommen wird, und öffnet den Kameraverschluß, wie in Fig. 4B bzw. 4C dargestellt ist. Der Zeitpunkt, zu dem der Schirm hellgetastet wird, wird so ausgewählt, daß es die Zeit ist, bei der das EKG-Signal am Punkt 108 gemäß Fig. 4 A ankommt. Wie wieder aus Fig. 5 ersichtlich ist, tritt dieser Zeitpunkt ein, wenn die Zählung des Akquisitionszählers 560 gleich der Zählung im Auf-Ab-Zähler 612 ist. Diese beiden Zählungen werden im Komparator 623 verglichen, so daß. wenn diese beiden Zählungen identisch sind, ein Ausgang auf Leitung 625 erscheint. Das Signal auf Leitung 625 tastet dann die Anzeige für ein Bild hell und belichtet damit den Kamerafilm mit dem ausgewählten B-Abtast-Bild. Das B-Abtast-Helltastsignal auf Leitung 626 wird vom Ausgang des logischen ODER 628 erhalten. Die Eingänge des logischen ODER 628 sind das Digitalkomparator-Ausgangssignal auf Leitung 625 und das Foto-B-Abtast-Helltastsignal auf 630, das in der Kameralogik 80 nach Fig. 1 abgeleitet wurde. Während der Kamerasequenz ist das Foto-B-Abtast-Helltast-Signal auf 630 Null, so daß ein Helltastsignal auf Leitung 626 nur dann erhalten wird, wenn eines auf Leitung 625 vorhanden ist. Die Leitung 626 ist über Leitung 58 (Fig. 1) an das Tochtergerät 28 gekoppelt.

Die Schaltungen nach Fig. 5 geben über Leitung 78 auf Leitung 632 ein Logiksignal an die Kamerasteuerungslogik 80 heraus. Der Zweck dieses Ausgangssignals besteht darin, der Kamerasteuerung anzuzeigen, daß das EKG seine Ablenkung beendet hat und deshalb eine weitere Belichtung vorgenommen werden kann, wenn das von der Mehrfachbelichtungseinstellung 98 angezeigt wird, oder, wenn die Aufnähme beendet ist, kann nunmehr ein einzelnes, vollständiges EKG-Signal über Leitungen 588 und 592 angezeigt werden, so daß ein volles EKG-Signal auf dem endgültigen Film erscheint. Sobald dies einmal durchgeführt ist, kann der Verschluß geschlossen werden und das Bild ist komplett.

Wenn die Vorrichtung 10 dazu verwendet wird, eine Aufzeichnung von Bewegungen im zu untersuchenden Teil des Patienten in Abhängigkeit von der Zeit zu liefern, kann es in einer von zwei Betriebsarten verwendet werden, von denen jede in einzigartiger Weise mit den übrigen Elementen wechselwirkt. Speziell ergibt sich ein einzigartiger Vorteil dank der Tatsache, daß der Benutzer in der Lage ist, visuell das zweidimensionale Echtzeitbild auf dem Bildschirmgerät 24 gleichzeitig damit zu beobachten, daß er die Vorbereitung und Erzeugung einer solchen Aufzeichnung einleitet. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist der Benutzer in der Lage, spezielle interessierende Ebenen auszuwählen, um eine solche Aufzeichnung durchzuführen, und insbesondere spezielle Bereiche des Abtastsektors auszuwählen, für die eine solche Aufzeichnung durchgeführt werden soll, wobei die Vorrichtung automatisch den sondierenden Ultraschallstrahl winkelmäßig lenkt. Während die Aufzeichnung durchgeführt wird, kann der Benutzer gleichzeitig die B-Abtastungs-Anzeige beobachten, um sich zu vergewissern, daß die gewünschten Strukturen aufgezeichnet werden. Die spezielle Sektion, die

auf dem Schreiber 44 aufgezeichnet wird, kann in der B-Abtast-Anzeige durch eine stärkere Helligkeit des entsprechenden Bildteils identifiziert werden.

In Fig. 3 ist unter Bezugnahme auf Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild dargestellt, das Details des Aufzeichnungsbetriebes zeigt. Das Schirmbild ist allgemein bei 110 dargestellt, wie es vom Bildschirmgerät 34 geliefert wird. Da das Bild 110 in Echtzeit vorliegt, kann der untersuchende Arzt leicht den Wandler 12 so winkelmäßig ausrichten oder positionieren, daß er die gewünschten Strukturen innerhalb des zweidimensionalen Bildes erhält. Das Bild besteht, wie bereits beschrieben, aus einer Reihe von radialen Linien 112, die jede eine vorgewählte Richtung des Ultraschallstrahles und des Empfängerlenkmusters darstellen.

Die in Fig. 3 schematisch dargestellte Anordnung ergibt ein Schalt- und Steuer-Untersystem, das eine oder mehrere vorgegebene Zeilen aus dem Radialrastcr 112 auswählt und die gewählte Zeile (oder in Sequenz die Zeilen) dem Schreiber 44 zur Aufzeichnung darbietet. Die Zeilen für die Aufzeichnung können wahlweise durch den Rastersatz, der in einem B-Abtast-Bild auftritt, ganz oder teilweise hindurchgeschwenkt werden.

Zusätzlich zu den in Verbindung mit Fig. 1 beschriebenen Funktionen liefert die Hauptsteuerlogik 114 Eingänge, mit denen das Aufzeichnungsregister 116 (Fig. 3) und das B-Register 118 adressiert werden, und erhöht weiterhin jedes dieser Adressenregister. Das Aufzeichnungs-Adressenregister 116 enthält die Adresse der radialen Abtastzeile, die dem Schreiber 44 dargeboten wird, und das B-Adressenregister 118 enthält die Adresse der laufenden Radialzeile 112, die auf dem Bildschirmgerät 34 angezeigt wird. Die Logik 114 liefert auch eine Steuerung über Leitung 120 an Duplexer 122 und elektronischer Schalter 126, so daß, wenn das Aufzeichnungs-Adressenregister 116 mit dem Strahlwinkeladressen-Register 125 gekoppelt ist, der elektronische Schalter 126 den Videoausgang auf Leitung 132 zum Schreiber 44 koppelt. Wenn das B-Adressenregister 118 mit dem Strahlwinkeladressenregister 125 gekoppelt ist, wird die Videoausgangsleitung 132 nur zum Bildschirmgerät 34 gekoppelt.

Bei Betrieb der Vorrichtung 10 zur Erzeugung des B-Modus-Bildes 110 erhält der Duplexer 122 die Kopplung des B-Adressenregisters zum Strahlwinkeladressenregister aufrecht, und der Videoausgang ist nur zum Bildschirmgerät 34 gekoppelt. In dieser Betriebsart schaltet die Steuerlogik 114 die im Register 118 enthaltene Adresse um eine Zahl weiter für jede radiale Zeile, die abgetastet wird, bis alle Zeilen des gewählten Sektors vollständig durchgesteuert sind, um ein Bild zu erzeugen. Sie geht dann zurück zu der anfänglichen Adresse und wiederholt denselben Prozeß für folgende Bilder. Bei dieser Betriebsart kann also der untersuchende Arzt den Wandler 12 so orientieren, daß die gewünschte Querschnittsebene erhalten wird, fur die er seine Aufzeichnung erhalten will. In allen Fällen werden die Wandlerausgänge vom Sendeempfänger und Schaltlogikblock 127 verarbeitet, vom Strahlwinkeladressenregister 125 gesteuert (entsprechend den Elementen 15, 16 und 18 in Fig. 1) und dann vom Detektor und Videoverstärker 129. um die Bilddarstellung zu ermöglichen.

Wenn der untersuchende Arzt für die Aufzeichnung bereit ist, aktiviert er den Aktivator 115 (Fi g. 1).

um die Logik 114 zu steuern, die dann den Betrieb modifiziert. Insbesondere werden beide Adressenregister 116 und 118 zu Beginn auf eine Adresse gestellt, die eine Abtastzeile an der Kante des Sektors repräsentiert. Über die manuelle Einstellungssteuerung 117 kann die Adresse einer einzelnen Zeile, die untersucht werden soll, in das Register 116 eingesetzt werden, oder die Logik 114 kann so eingestellt werden, daß sie eine Aufzeichnung eines ausgewählten Win-

lii kels innerhalb des Abtastsektors bewirkt, d. h. einen Winkel eines Bildes 110, der aus einer bestimmten Anzahl von radialen Zeilen 112 besteht. Der Duplexer 122 wird dann so eingestellt, daß er die Adresse des Aufzeichnungs-Adressenregisters 116 an das

is Adressenregister 125 für den Strahlwinkel überträgt. Ein Signal von der Steuerlogik 114 über Leitung 130 leitet dann die Abtastzeile ein. Der Videoausgang auf Zeile 132 vom Detektor und Videoverstärker 129 enthält die Signale, die von irgendwelchen Reflexio-

2(i nen erzeugt werden, die längs dieser Zeile auftreten, und Anzeigen dieser Reflexionen werden durch Intensitätsmodulation der entsprechenden Abtastzeile gezeigt, die am Schreiber 44 und dem Bildschirmgerät 34 erzeugt werden. Die Steuerlogik 114 schaltet dann den Duplexer 122 derart, daß die Adresse des B-Adressenregisters 118 zum Adressenregister 125 für das Sektorabtastersystem übertragen wird. Wieder aktiviert ein Signal über Leitung 130 von der Logik 114 den Block 127. und eine Informationszeile er-

3(i scheint in der Videoausgangszeile 132. die dann nur mit dem Bildschirmgerät 34 gekoppelt ist.

Die Adresse im Register 125 ist auch mit dem Bildschirmgerät 34 über Leitung 124 gekoppelt, um eine entsprechende radiale Zeile 112 in diesem Gerät /u aktivieren, und ein Zeitsignal von Logik 114 über Kabel 130 leitet das Schreiben dieser Radialzeile ein. Die Adresse im B-Register 118 wird dann um eine Einheit erhöht, und der Duplexer 122 wird in das Aufzeichnungsregister zurückgeschaltet, und eine

4M weitere Aufzeichnungszeile wird danach auf dem Schreiber 44 erzeugt. Bei Beendigung dieser Zeile wird der Duplexer 122 zum B-Register zurückgeschaltet und eine neue Abtastzeile auf dem Bildschirm des Gerätes 34 wird erzeugt und das B-Register wie-

•45 der um eine Einheit höher geschaltet. Dieser Prozeß wird fortgesetzt, bis das B-Register durch die Gesamtheit der Adressen des speziellen Sektorwinkels hindurchgeschaltet hat. der ausgewählt worden ist.
Bei Beendigung der letzten Abtastzeile der letzten

5(1 Adresse des B-Registers 118 wird der Duplexer 122 zum Aufzeichnungsregister zurückgeführt. Wenn das System so eingestellt ist. daß eine Aufzeichnung über einen ausgewählten Winkel bewirkt wird, dann wird die Adresse des Aufzeichnungsregisters 116 um einen Schritt erhöht, und dieser ganze Prozeß wird während des nächsten Bildes neu eingeleitet und wiederholt. Nachdem der Zyklus für eine A.nzahl von Bildern w iederholt worden ist. die gleich der Gesamtheit der Zeilen im vom Schreiber 44 aufzuzeichnenden gewählten

wi Winkel ist. ist die Adresse des A-Registers 116 durch den gesamten gewünschten Winkel fortgeschritten, und dementsprechend ist eine vollständige Aufzeichnung auf dem Schreiber 44 hergestellt worden, entsprechend dem gesamten Teil des auf Bildschirmgerät

(i5 34 angezeigten Echtzeitbildes, der in dem gewählten Winkel enthalten ist. Während des gesamten Prozesses zur Erzeugung der Aufzeichnung ist der Benutzer in der Lage, auf dem Bildschirmgerät 34 die Struktu-

ren innerhalb des ganzen abgetasteten Bereichs zu erhalten. Zusätzlich wird die radiale Zeile, die auf dem Schreiber 44 aufgezeichnet wird, als hellere radiale Zeile auf dem Bildschirmgerät angezeigt, da diese Zeile mit einer höheren Wiederholrate angezeigt wird als die übrigen Zeilen des Bildes.

Die Indikatormarkierungen 113 in Fig. 2 bestehen aus einer Reihe von Markierungen, die um Intervalle voneinander entfernt sind, die Distanzen von 1 cm innerhalb des menschlichen Körpers entsprechen. Diese Indikatormarkierungen stellen eine wertvolle Hilfe für den untersuchenden Arzt bei der Beurteilung der Größe und des Abstandes von Strukturen dar, die im Bild 110 beobachtet werden. Diese Indikatormarkierungen werden in der Hauptsteuerlogik 114 (Fig. 1) erzeugt und werden sowohl auf dem Bildschirmgerät 24 als auch dem Tochtergerät 28 während des Bildüberschriftintervalls zwischen B-Abtastungen angezeigt. Sie werden dadurch durch die fotografische Aufzeichnung durch die Kamera 32 oder die Videoaufzeichnung im Videorecorder 40 beibehalten. Da die Größe des Bildes je nach der Vergrößerung des fotografischen oder Video-Bildes variieren kann, ist es wichtig, geeignete Kalibrierungen zur Verfügung zu haben, die eine Beziehung zwischen dem endgültigen Bild und der tatsächlichen Größe der ursprünglichen Strukturen herstellen. Die Sektorgrößensteuerung kann ebenfalls dazu verwendet werden, die Größe des angezeigten Bildes zu ändern, die Hauptsteuerlogik 114 berücksichtigt diese Größeninformation jedoch und liefert die entsprechende Skala der Indikatormarkierungen 113.

Die angezeigten zweidimensionalen Echtzeit-Bilder und die resultierenden abgeleiteten Auslesungen können verschiedenen Bildmanipulationsprozeduren unterworfen werden, die so nützliche Resultate ermöglichen wie Variationen der Bildauflösung, oder den Benutzer in die Lage versetzen, seine Aufmerksamkeit auf gewisse, spezielle Teile des Bildes zu konzentrieren usw. Die in Fig. 1 dargestellte Hauptsteuerlogik 114 sorgt für Steuereingangssignale an die Treibelektroniken 30 und an Sender 16 und Empfänger 18, die mit Wandler 12 assoziiert sind.

Ein Eingang der Hauptsteuerung 114 kommt von einer Empfängerverstärkungssteuerung 150, die ihrerseits durch die Benutzereinstellung einer Tiefenverstärkungssteuerung 152 beeinflußt wird. Die Tiefenverstärkungssteuerung 152 ermöglicht es dem Benutzer, die Empfängerverstärkung so einzustellen, daß die Verstärkung nuir dann erhöht wird, wenn der Empfänger spezielle Teile des Sektorabtastbildes 110 bearbeitet. Das Endergebnis dieser Anordnung für die Betrachtung des Benutzers besteht darin, daß der Benutzer das System so einstellen kann, daß untere Teile des Bildes oder obere Teile desselben, oder ausgewählte Bereiche des unteren oder oberen Teiles intensiviert werden. Mittels der Sektorverstärkungssteuerung 128 kann der Benutzer auch das System so einstellen, daß die Verstärkung in vorgewählten Winkelbereichen des Sektors eingestellt wird, so daß die gewünschten, abgebildeten Strukturen besonders hervorgehoben werden. Eine solche Winkelverstärkungseinstellung ermöglicht es dem Benutzer auch, eine reduzierte Empfindlichkeit des Wandlers zu kompensieren, um Signale zu detektieren, die bei größeren Abtastwinkeln erhalten werden. Durch entsprechende Einstellung der Sektorverstärkungssteuerung 128 kann ein gleichförmiges Bild erhalten werden, selbst bei sehr großen Sektorwinkeln.

Die Hauptsteuerlogik 114 erhält ferner Eingänge von einer Sperrsteuerung 154 und von einer Datenkompressionssteuerung 155. Die Sperrsteuerung 154 wirkt in der Weise, daß sie einen Schwellwertpegel aufbaut, mit dem Signale am Empfänger 18 gesperrt werden, d. h., es wird eine Rauschunterdrückung möglich, wie es im Empfängerbetrieb bekannt ist. Die Kompressionssteuerung 155 variiert die Empfänger-ίο Verstärkungscharakteristik so, daß eine nicht-lineare Verarbeitung möglich wird, d. h., daß der Ausgang, der vom Empfänger zur Anzeige läuft, proportional dem Logarithmus des Eingangs gemacht wird, so daß eine Skalendehnung im Bereich des maximal interessierenden Signals möglich wird. Techniken dieser Art sind an sich in der Signalverarbeitung bekannt.

Zusätzlich zu den vorangegangenen Steuerungen, die auf die Bildmanipulation gerichtet sind, sind zwei weitere Steuerungen im System vorgesehen. Es handelt sich um eine Helligkeitssteuerung 157, die im wesentlichen in der Weise arbeitet, daß die gesamte Helligkeit des angezeigten Bildes erhöht oder verringert wird, indem je nach der Einstellung eine entsprechende Gleich-Vorspannung an das Gitter der Kathodenstrahlröhre in den verschiedenen Anzeigen gelegt wird, und zusätzlich ist eine Sektorgrößensteuerung 156 vorgesehen, die es dem Benutzer ermöglicht, nach seiner Wahl den Winkel des Sektors zu variieren, der in der Abtastung erscheint. In einem typischen Ausführungsbeispiel kann der untersuchte Winkel zwischen solchen Einstellungen wie 20°, 40°, 60° und 80° variiert werden. Gemäß diesem Aspekt der Erfindung wirkt die Sektorgrößensteuerung 156, die über die Hauptsteuerung 114 wirkt, in der Weise, daß ein Satz Radialrasterzeilen 112 ausgewählt wird, wobei die ausgewählte Zeilengruppe dazu dient, den eingestellten Sektorwinkel zu definieren. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, daß eine relativ hohe Anzahl solcher Radialzeilen verwendet wird, um die Sektorabtastung gemäß der Erfindung zu definieren. Wie bereits erwähnt, können typischerweise 64 solcher Zeilen vorgesehen sein, wenn ein Maximalbereich von 21 cm gewählt worden ist. Unabhängig von der einge-

» stellten Sektorgröße innerhalb des Systems, wenn das System auf seinen Maximalbereich von 21 cm eingestellt ist, bleibt die Gesamtzahl dieser Zeilen die gleiche. (Es ist zu beachten, daß irgendein Maximalbereich gewählt werden kann. 21 cm repräsentiert das normale Maximum zur Abbildung menschlicher Organe.) Ersichtlich ist also die Gesamtzahl an verfügbaren Radialzeilen erheblich größer als die erwähnte Zahl von 64. Tatsächlich sind in einer typischen Anordnung 256 solcher Zeilen für das System verfügbar, eine Gesamtzahl von 64 solcher Zeilen wird jedoch von der insgesamt möglichen Zahl von 256 ausgewählt, entsprechend der Einstellung der Sektorgrößensteuerung 156. Die gewählte Gruppe definiert den speziellen Sektor und wird sequentiell dem Adressenregister 125 zugeführt, wie in Fig. 3 dargestellt, um die Erzeugung der Sektorabtastung zu ermöglichen. Das Korrelat der beschriebenen Operation ist selbstverständlich, daß die innerhalb von engeren Abtastsektoren erzielte Auflösung größer ist als die in breiteren Abtastungen, da die Gesamtzahl der Rasterzeilen

ii5 gleich bleibt. Dementsprechend ermöglicht dieses Merkmal der Erfindung es dem Benutzer, eine höhere Auflösung des Bildes dadurch zu erreichen, daß der Winkel des Abtastsektors reduziert wird, nachdem

zunächst der ihn interessierende Bereich lokalisiert ist, so daß größere strukturelle Details im angezeigten Bild sichtbar werden, ebenso wie in den Aufzeichnungen, die entsprechend dem angezeigten Bild durchgeführt werden können.

Als ein Aspekt der Bildmanipulationsmerkmale des Systems 10 ist eine Bereichssteuerung 140 vorgesehen, die über Leitung 142 mit der Hauptsteuerung 114 verbunden ist. Die Bereichssteuerung 140 weist einstellbare Elemente auf, die es dem Systembenutzer ermöglichen, den maximalen Bereich oder die Tiefe der Sektorabtastung zu variieren, um damit das System an die Verwendung mit Patienten zu adaptieren, die unterschiedliche körperliche Attribute haben, beispielsweise kann die Bereichssteuerung so eingestellt werden, daß Betrachtung bei Tiefen bis zu 21 cm vom Wandler möglich werden, oder bis zu 7 oder 14 cm. Die begrenzteren Tiefen sind besonders geeignet, wenn die Kardiovascularstrukturen eines Kindes un-

tersucht werden sollen. Die Bereichssteuerung 140 arbeitet über die Hauptsteuerung 114, die, wie angegeben, den Sender 16, den Empfänger 18 und die Schalt- und Logik-Einrichtungen IS über Steuerleitungen 144, 146 und 148 steuert und die das gewünschte Resultat dadurch erreicht, daß die Triggerimpulsrate an die Elemente des Wandlers variiert wird.

Die Bereichssteuerung erlaubt es, eine größere Anzahl von Radialzeilen zu verwenden, während Strukturen bei geringeren Tiefen untersucht werden. In den obigen Beispielen wurden 64 Zeilen typischerweise dazu verwendet, Strukturen bis zu 21 cm Tiefe zu untersuchen. Beim Begrenzen der Tiefe auf 14 oder 7 cm wird eine Gesamtzahl von 96 bis 192 Zeilen verwendet. Die größere Zeilendichte, die mit den begrenzten Tiefen erhalten wird, erlaubt es, größere strukturelle Details in den angezeigten Bildern sichtbar zu machen.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Ultraschalluntersuchung von Patienten mit

a) einer Wandlereinrichtung zum Erzeugen und Empfangen von Ultraschallenergie,

b) einer Bilderzeugungseinrichtung zum Erzeugen eines zweidimensionalen, vom Untersuchenden beobachtbaren Bildes in Echtzeit aus in den zu untersuchenden Teil des Patienten geschickter und von dort reflektierter Ultraschallenergie,

c) einem an den Wandler angeschlossenen Schreiber zur Aufzeichnung von Bewegungen im zu untersuchenden Teil des Patienten in Abhängigkeit von der Zeit,

dadurch gekennzeichnet, daß

d) die ßilderzeugungseinrichtung (24) in an sich bekannter Weise ein fächerförmiges Bild (25) erzeugt,

e) eine Adressen-Steuerung (114) mit einem einstellbaren Adressenregister (116) und einem Register (118) für die Adresse der momentanen Radialzeile des fächerförmigen Bildes (25) vorgesehen ist, an die einerseits die Wandler-Einrichtung (12,15,16,18) und andererseits der Schreiber (44) und die Bilderzeugungseinrichtung (24) angeschlossen sind, und

f) der Schreiber (44) durch die Adressensteuerung (114) bei Übereinstimmung des Registers (118) für die Adresse der momentanen Radialzeile mit einer im einstellbaren Register (116) eingestellten betätigbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlcreinrichtung (12, 15, 16, 18) aus einem Phasen-Array-Systcm besteht.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreiber (44) durch die Steuerung (114) nacheinander entsprechend aufeinanderfolgenden Bereichen des fächerförmigen Bildes (25) betätigbar ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Tochteranzeige (28) und eine dieser zugeordnete Kamera (32) zur Aufnahme bzw. Aufzeichnungdcs fächerförmigen Bildes (25) vorgesehen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4. dadurch gekennzeichnet, daß ein Videorecorder (40) zur Aufzeichnung des fächerförmigen Bildes (25) über ein längeres Zeitintervall und eine Zeitmarken- Hinrichtung (68) zur Überlagerung (107) des fächerförmigen Bildes (25) und/oder des aufgezeichneten Bildes vorgesehen sind.

ft. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zeichengenerator (66) zur Überlagerung des fächerförmigen Bildes (25) und ggf. des aufgi/iichnctcn Bildes mit alphanumerischen Zeichen (104, 105, 106, 109) vorgesehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß cine Einrichtung (155. 156) zur Au-wahl von Teilen des fächerförmigen Bildes (25) /ur Betrachtung vorgesehen ist.

S. Vorrichtung nach ι inem der Ansprüche 1-7.

dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung (114) eine Einrichtung zur Erzeugung von Tiefenmarkierungen im fächerförmigen Bild (25) enthält.