DE2724437B1 - Nach dem Impuls-Echo-Verfahren arbeitendes Ultraschall-Bildgeraet - Google Patents
Nach dem Impuls-Echo-Verfahren arbeitendes Ultraschall-BildgeraetInfo
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Description
so Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Impuls-Echo-Verfahren arbeitendes Ultraschall-Bildgerät, mit Ultraschallwandler zur Abtastung, insbesondere
auch zeilenweisen Abtastung, eines Untersuchungsobjektes und Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung der
Bei Geräten dieser Art, zu denen ganz allgemein sogenannte Compound-Scanner, Sektor-Scanner oder
auch Rotations- und Array-B-Scanner bzw. auch beliebige Α-Scanner und Doppler-Scanner zählen, läßt
die Qualität der erzeugten Ultraschall-Echo-Bilder noch Wünsche offen. Insbesondere ist eine verbesserte
Querauflösung erwünscht, und es sollten auch tangential angeschaute echogebende Strukturen besser darstellbar
sein. Es ist nun von der Physik der Schallfelder her
bekannt, daß beide genannten Eigenschaften mit
steigender Schallfrequenz besser werden. Eine Steigerung der Frequenz über die bisher gebräuchlichen
Werte hinaus würde aber bei den bekannten Geräten zu
einer Verringerung der maximal möglichen Eindringtiefe des Ultraschalls in das Untersuchungsgebiet führen.
Aufgabe der Erfindung ist es, ein Bildgerät so aufzubauen, daß sich hinsichtlich Querauflösung und
maximal möglicher Eindringtiefe dennoch optimale Werte ergeben.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß dem Ultraschallwandler eine Anordnung elektrischer
Frequenzfilter zugeordnet ist, die einen Frequenzgang aufweisen, der zu jenem Frequenzgang im
wesentlichen invers ist, der vom dämpfenden Untersuchungsobjekt in der Ultraschall-Laufstrecke auf die
Ultraschallimpulse ausgeübt wird.
Gegenüber einer bisher nur möglichen frequenzunabhängigen laufzeitabhängigen Tiefenausgleichsverstärkung
(z.B. DTPS 20 62177) wird bei vorliegender
Erfindung eine solche mit Frequenzabhängigkeit durchgeführt. Hierdurch werden Verluste ausgeglichen oder
sogar überkompensiert, die der Ultraschallimpuls auf seinem Weg durch das Untersuchungsobjekt aufgrund
frequenzabhängiger Objektdämpfung erleidet. Damit kann aber auch zum Teil überschüssige Amplituden-Dynamik
der Bildinformation in Auflösungsverbesserung umgewandelt werden. Versuche haben gezeigt, daß die
Verluste an Querauflösung, die durch die frequenzabhängige Ultraschall-Objektdämpfung entstehen, so weit
rückgängig gemacht werden können, daß sich eine Verbesserung um einen Faktor von 1,2 bis 2 erreichen
läßt, ohne daß die Frequenz des abgestrahlten Ultraschalls über die bisher gebräuchlichen Werte
hinaus gesteigert werden muß, was je bekanntlich zu einer Verringerung der Eindringtiefe führen würde. Mit
der Erfindung ergibt sich jedoch nicht nur verbesserte Querauflösung bei optimaler Eindringtiefe; durch die
Anhebung hoher Frequenzanteile in der Anordnung der Frequenzfilter wird auch die Darstellung tangential
getroffener Strukturen verbessert, weil die Streuung bekanntlich mit der Frquenz zunimmt. Die Erfindung
läßt sich bei sämtlichen Ultraschall-Geräten der eingangs genannten Art mit großem Vorteil einsetzen.
Die Methode der frequenzabhängigen Laufzeitverstärkung erhält jedoch auch noch weitere Bedeutung in der
Computer-Tomographie mit Ultraschall. Beim sog. Flugzeitverfahren, wo also die Durchlaufzeit des
Ultraschalls durch ein Untersuchungsobjekt zur Weiterverarbeitung gelangt, bringt die gewebsbedingte Pulsformverzerrung
Probleme der genauen Zeitmessung mit sich (Triggerpunkt an der Pulsflanke variabler
Steilheit). Vorliegende Erfindung erlaubt jedoch eine Restaurierung der Pulsform, indem die Dämpfung
beispielsweise durch Messung der Amplituden bestimmt wird und abhängig vom Meßergebnis, d. h. von den
gemessenen Amplituden, die inverse Filterformation eingestellt wird. Gemäß der Erfindung kann also das
Untersuchungsobjekt im Bereich der Ultraschall-Laufstrecke als ein »Gewebe(Frequenz)filter« behandelt
werden, dem ein »inverses Gewebefilter« hintangeschaltet ist Die Hintereinanderschaltung entspricht
jedoch der Multiplikation der Frequenzgänge; es ergibt sich also eine frequenzunabhängige Übertragungsstrekke
für Ultraschallimpulse, die eingeschallte Ultraschallimpulse formgetreu überträgt. Die das »inverse
Gewebsfilter« bildende Anordnung elektrischer Frequenzfilter beeinflußt selbstverständlich nicht die
akustische Wellenform an den Orten der Reflexion im Untersuchungsobjekt. Die Wellenform umfaßt weiterhin
hohe Frequenzanteile, jedoch in abgeschwächter Form. Das »inverse Filter« erhöht lediglich die
abgeschwächten Frequenzanteile bzw. es wichtet diese insgesamt stärker gegenüber niedrigeren Frequenzanteilen.
Die Anordnung eines »inversen Gewebsfilters« speziell auf der Empfangsseite ist nicht zwingend
notwendig; das Korrekturfilter kann ebenso in zwei Anteile aufgespalten sein. Ein Filteranteil liegt dabei auf
der Sendeseite und verzerrt das Sendesignal gerade so, daß es nach Hinlauf am Reflexionsort im Untersuchungsobjekt
unverzerrt ankommt. Die zweite Filterhälfte liegt auf der Empfangsseite und entzerrt die
Beeinflussung des Rücklaufes vom Reflexionsort zum Sender/Empfänger. Da es sich um lineare Verzerrungen
handelt, ist eine beliebige Vertauschung der Reihenfolge der Kettenglieder ohne Einfluß, so daß man beide
Filterhälften in eine einzige Anordnung inverser Frequenzfilter wahlweise auf der Empfangs- oder auf
der Sendeseite zusammenziehen darf (Vertauschung von Multiplikanden). Im selben Sinne braucht auch
anstelle der Filterung sämtlicher Einzelsignale nach der Summierung nur einmal gefiltert zu werden (Ausklammern
eines gemeinsamen Faktors aller Summanden). Voraussetzung ist jedoch eine Beschränkung der
Apertur, um die Laufweg- bzw. Dämpfungsunterschiede prozentual kleinzuhalten, so daß der ausgeklammerte
Faktor auch allen Summanden gemeinsam ist. Durch letzteres wird das Verfahren auch auf nicht unterteilte
Sende/Empfangsschwinger anwendbar. Hier geschieht die Addition aller Teilsignale durch direkte Parallelschaltung
der Wandlerelemente zu einem einzigen großen Schwinger.
In einer ersten vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung soll der Anordnung der Frequenzfilter eine
Abstimmautomatik zugeordnet sein, die den Frequenzgang der Filteranordnung dynamisch an die jeweilige
Tiefenlage der echogebenden Struktur im Untersuchungsobjekt anpaßt dann, wenn Echoimpulse aus
diesen Tiefenlagen empfangsmäßig anfallen. Zur Anpassung sollte bei einer Anordnung mit vorzugsweise
elektronisch verstimmbaren Frequenzfiltern durch eine Abstimmautomatik der fest vorgegebene inverse
Frequenzgang dynamisch von höheren zu niedrigeren Frequenzen verschiebbar sein.
Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung ist hingegen dadurch gekennzeichnet, daß zur
Anpassung mehrere Einzelfilter, die separat und gestuft in Frequenzgangabschnitten vorweg auf unterschiedliche
Tiefenlagenbereiche abgestimmt sind, durch Anwahlschalter zeitlich gestaffelt nacheinander abfragbar
sind. Die Einzelfilter sind dabei vorzugsweise in Kettenformation geschaltet, wobei durch die Anwahlschalter
zeitlich nacheinander beginnend mit einem ersten Einzelfilter weitere nachfolgende Kettenfilter
unter Abschaltung der vorhergehenden abgreifbar sind. Gegenüber der gängigen frequenzunabhängig wirkenden
laufzeitabhängigen Verstärkungsgradregelung (z. B. gemäß DT-PS 20 62 177) bringt die Inversfilterung eine
sehr starke Anhebung der hohen Frequenzteile (über der Nenn- oder Sendefrequenz) und eine Absenkung
der tiefen Frequenzen. Die überproportionale Anhebung der hohen Frequenzen wirkt auf Nutz- und
Störspannungen gleichermaßen. Da der Störabstand der hochfrequenten Nutzsignalanteile geringer ist als
der der niederfrequenten Nutzsignalanteile, könnte sich der Geräuschabstand und damit auch die maximale
Eindringtiefe bei Anwendung der Inversfilterung verringern. Dies läßt sich jedoch in einfacher Weise
dadurch vermeiden, daß in weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung die Anordnung der
Frequenzfilter für die Inversfilterung einen Frequenzgang aufweist, der oberhalb einer tiefenabhängig
mitlaufenden Eckfrequenz beschnitten ist.
Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von
Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigt
F i g. 1 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit
elektronisch verstimmbarem »inversen Frequenzfilter« im Prinzipschaltbild,
F i g. 2 und F i g. 3 Grundglieder für eine Kette von elektronisch verstimmbaren Frequenzfiltern, die insgesamt den inversen Frequenzgang festlegen,
Fig.4 ein Grundglied für eine Invers-Filterkette,
deren Einzelfilter separat und gestuft in Frequenzgangabschnitten vorweg auf unterschiedliche Tiefenlagenbereiche abgestimmt sind,
Fig.5 ein erstes Ausführungsbeispiel einer Invers-Filterkette im Prinzipschaltbild auf der Basis von
Grundgliedern gemäß Fig.4 und Tiefpaßgliedern im Festelementaufbau,
F i g. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel einer Invers-Filterkette im Prinzipschaltbild auf der Basis von
Grundgliedern gemäß Fig.4, die jedoch nicht mit festen, sondern variablen Tiefpaßgliedern arbeitet.
In der F i g. 1 ist mit 1 ein Ultraschallwandler (ζ. Β.
piezokeramischer Schwinger) bezeichnet, der als Sender und gleichzeitig auch als Empfänger für
Ultraschallsignale dienen kann. Der Ultraschallwandler 1, der von Hochfrequenzimpulsen eines Hochfrequenz-Oszillators 2 gespeist wird, kann der Wandler eines
Compound-Scanners oder auch Sektor-Scanners sein. Er kann ebensogut auch der rotierende Wandler eines
Rotations-Scanners mit Parabelreflektor sein. Eine weitere Möglichkeit ist, daß der Wandler 1 Teil eines 3s
Ultraschall-Arrays mit einer Vielzahl entsprechender Wandler ist Der Wandler 1 kann auch der Sende/Empfangskopf eines Α-Scanners oder eines Doppler-Scanners sein. Der Ultraschallwandler 1 der F i g. 1 strahlt im
Takt der Hochfrequenzimpulse des Hochfrequenzoszillators 2 Ultraschallsendeimpulse in ein gestrichelt
dargestelltes Körpergewebe 3 ab. Die aus unterschiedlichen Tiefenbereichen des Untersuchungsgewebes 3
stammenden Echosignale werden vom Wandler 1 wieder aufgenommen und einem Empfangsverstärker 4
zugeleitet Sie gelangen über eine Anordnung 5 von Frequenzfiltern mit Abstimmautomatik 6 zu einer
Bildanzeigevorrichtung 7 (Elektronenstrahlröhre). Der Frequenzgang der Anordnung 5 von Frequenzfiltern ist
im wesentlichen invers zu jenem Frequenzgang, der vom dämpfenden Untersuchungsobjekt 3 in der
Ultraschall-Laufstrecke auf die Ultraschallimpulse des Wandlers 1 ausgeübt wird. Bildet also das Untersuchungsobjekt 3 das »Gewebefilter«, so ist die Anordnung 5 der Frequenzfilter das »inverse Gewebefilter«.
Wie Untersuchungen gezeigt haben, läßt sich der Frequenzgang des Gewebefilters in einfachster Weise
durch eine Hintereinanderschaltung von Butterworth-Filtern steigender Polzahlen und Eckfrequenzen approximieren. Das »inverse Gewebefilter« 5 ist dann eine
entsprechende Kettenschaltung, wobei jedoch Pole und Nullstellen gegenüber Polen und Nullstellen im
Frequenzgang des »Gewebefilters« vertauscht sind. Ein recht gutes elektrisches Gewebephantom für das
»Gewebefilter« ist die Kettenschaltung mehrerer Tiefpässe mit beispielsweise insgesamt sechs Dämpfungspolen und entsprechend ansteigenden Dämpfungszahlen für unterschiedliche Gewebetiefen, z. B. die
Tiefen 5, 10, 15 und 20 cm. Die einfachste Art der Vertauschung von Polen und Nullstellen ergibt sich bei
Verwendung von Operationsverstärkern mit RC-, RL· oder ÄLC-Gliedern im Rückkoppelkreis. Mit derart
beschalteten Operationsverstärkern lassen sich eine reelle Nullstelle oder auch zwei komplexe Nullstellen
realisieren. Filter mit drei und mehr Nullstellen lassen sich dann aus einer Serienschaltung von Filtern der
beschriebenen Art mit einer und zwei Nullstellen bilden. Eine Änderung der unteren Grenzfrequenz einer
solchen Filterformation durch die Ausgangssignale der Abstimmautomatik 6 erfolgt im wesentlichen durch
Änderung der Induktivität L oder Kapazität C oder aufgrund gleichzeitiger Änderung beider Werte. Die
genannten Filter sind jedoch bezüglich der Stabilität gegen Eigenschwingungen problematisch. Dies resultiert aus der Unmöglichkeit, Operationsverstärker zu
konzipieren, die bis zu Frequenzen von 10 bis 20 MHz
geringe eigene Phasendrehung aufweisen. Aus Gründen der Stabilität ist dies jedoch zu fordern, da bei
praktischen Werten das Rückkoppelnetzwerk bereits bis zu 150° in der Phase dreht Bei 180°-Phasendrehung
ist jedoch bereits die Schwingbedingung erfüllt Ein Phasenrand von mindestens 30° sollte aber zur
Vermeidung unerwünschter Resonanzen bestehen bleiben. Einzelglieder für die Filterformation des Inversfilters 5, die eine günstigere Realisierung gewährleisten,
sind in den Fig.2 und 3 dargestellt. Wird eine Bandbegrenzung zu hohen Frequenzen hinzugefügt, so
reichen rein passive Elemente zur Bildung der Frequenzfilter aus. Im Falle einfacher reeller Pol- bzw.
Nullstellen erfüllt das Netzwerk der Fig.2 die Bedingung:
U. R
l+j~
R2 1+ A
wobei
ωο
1
A
l
und <o„ =
R2C
R1C
Eine Parallelverschiebung der Frequenzgangkurve im Bereich untere Grenzfrequenz ωυ und obere Grenzfrequenz
Jin (—— = const)
\ωο J
\ωο J
ist in einfacher Weise durch eine Veränderung der Kapazität C gegeben. Die Variation der Kapazität C
kann beispielsweise bei Einsatz von Kapazitätsdioden leicht durchgeführt werden.
Ein komplexes Pol-, Nullstellenpaar ergibt die Abwandlung eines aktiven zweipoligen Hochpaßfilters
gemäß F i g. 3 wie folgt:
«O
wobei
C\ — C2 — C; R1 —
' R1
= 2ß
R2 = R, IB
A =
+ 1
Die Parallelverschiebung der Frequenzgangkurve
gelingt durch Variation der beiden Kapazitäten C\ und C2.
Ein dreipoliges Filter kann, wie bereits angedeutet, durch die Serienschaltung eines einpoligen Filters mit
einem zweipoligen Filter gebildet werden. Dazu muß jedoch die Lage der Pol- und Nullstellen des
zweipoligen Anteils verschoben werden. Man findet aus der Übertragungsfunktion
JL
1 -
= A- B
1 +C2)
- 0,2R1R2C1C2 +Jo1(R2C2O -A) + R1(C1 +C2))
die Bedingungen
jmR, (Ci+C2) = 1 bei <»„
jo,(R2C2 (I - A) + R1 (C1 + C2)) = 1 bei o,()
wobei
j^ _
wobei
j^ _
R2 = 4BR,
A = 1
2 o,u 2 \ o
Die Ausführungsbeispiele der Fig. 1 bis 3 beschreiben
Filter mit elektronisch abstimmbaren Bauelementen zur Änderung der Eckfrequenz. Eine weitere
Lösungsmethode ist die, daß mit unveränderlichen (festen) Bauelementen in den Filtern gearbeitet und die
Variation des Frequenzganges digital mit Analogschaltern vorgenommen wird. Ein Grundglied zur Realisierung
ist in der Fig.4 dargestellt. Die ÄC-Tiefpaßfunk-
tionen werden durch je einen Transistor Tr als aktives Entkopplungsglied in differenzierende Frequenzgänge
umgewandelt. Unter der Voraussetzung, daß -±-<
R, (wobei Rt der Emitterwiderstand und «die Steilheit des
Transistors ist), ergibt sich die Übertragungsfunktion
wie folgt:
JL
= Rcf-^+j.nc) = -Jk- (I +jo,REC) =
v0 = —^- und Ci0 =
RFC
Gemäß den F i g. 5 und 6 werden nun vorzugsweise zwölf solcher Transistorschaltungen als Kettenglieder 8
hintereinandergeschaltet. Die Verstärkungsfaktoren vo
sind so gewählt, daß alle Stufen bei 2,00MHz betragsmäßig die Verstärkung 1 aufweisen. Eine zu
grobe Stufung der Verstärkungsfaktoren wird damit vermieden. Die Serienschaltung mit konventionellem
Tiefenausgleichsverstärker 4 ergibt eine stufenlose Verstärkungsanpassung. Das Empfangssignal wird nur
tiefenabhängig an der Stelle der Kettenschaltung abgegriffen, die die passende Steilheit der Frequenzgangkurve
aufweist. Die Schrittweite der Steilheitsstufung ist hinreichend fein gewählt Die Auswahl erfolgt
über einen Analog-Multiplexer 9 mit den Abgriffleitungen 10, dem elektronischen Schalter 11 und der
Ausgangsleitung 12. Ein wesentliches Element der Realisierung besteht in der variablen oberen Eckfrequenz,
oberhalb der der Frequenzganganstieg in einen Abfall übergeht. Die Fig.5 und 6 zeigen zwei
Lösungsmöglichkeiten. Im Ausführungsbeispiel der F i g. 5 werden LC-Tiefpässe 13 bis 24 mit unterschiedlichen
Eckfrequenzen ω^ bis wei2 und Polzahlen 3P, 4P...
\4P\n die Abzweigleitungen zwischen Transistorschaltungen
8 und Abgriffleitungen 10 des Multiplexers 9 gelegt. Die Zahl der Pole soll um mindestens zwei
größer sein als die Summe der Nullstellen in den davorliegenden differenzierenden Kettengliedern 8. Die
Pole liegen ferner so, daß sich ein maximal flacher Amplituden-Frequenzgang ergibt. Die Eckfrequenzen
sind so gelagert, daß der minimal vertretbare Dynamikbereich eingehalten wird. Die im Blockschaltbild der
F i g. 5 eingezeichneten Tiefenbereiche T(in cm) gelten
für den Fall der Kompensation ohne Differentiation. Die Eckfrequenzen der Tiefpässe 13 bis 24 betragen für 5,10,
15 und 20 cm Eindringtiefe vorzugsweise 3,46 MHz, 3,00MHz, 2,00MHz und 1,42MHz. Die genannten
Werte gelten für Sofortdarstellung der Ultraschallbil-
der. Wird mit Bildspeicherung gearbeitet, bei der das Bild ein eine hinreichend große Anzahl von Bildzeilen
aufgeteilt wird und die Information einer Vielzahl von Bildern (z.B. 100 Bilder) für jede einzelne Bildzeile
getrennt in einem Bildspeicher aufaddiert wird, so ergibt
sich ein vergrößerter Signal-Rauschabstand, der höhere
Eckfrequenzen der Tiefpässe bei gleicher Tiefe zuläßt. Hinsichtlich der oben gewählten Tiefenbereiche 5,10,15
und 20 cm Eindringtiefe ergeben sich somit erhöhte Eckfrequenzen von 3,60, 3,28, 2,8 und 2,00MHz bei
gleichbleibender Sendefrequenz von etwa 2,00 MHz. Für den Fall der Differentiation werden die ersten
sieben Tiefpaßfilter nicht benötigt. Echos von hautnahen Strukturen werden dann hinter dem achten
Differenzierer abgegriffen. Bereits ab 15 cm Tiefenlage
der echogebenden Strukturen werden die Empfangssignale hinter dem letzten Differenzierglied abgenommen
und durch Tiefpässe unterschiedlicher Eckfrequenzen geschickt (z. B. vierzehnpoliger Tiefpaß mit 2,00 MHz
809 524/523
Grenzfrequenz bei 15 cm Tiefenlage und 1,4 MHz bei 20 cm Tiefenlage). Die Realisierungsform der F i g. 5
arbeitet mit festen Bauelementen, was insbesondere hinsichtlich der vielpoligen Tiefpaßfilter zu einem nicht
unerheblichen Schaltungsaufwand führt. Einen allzu großen Aufwand vermeidet jedoch das Ausführungsbeispiel
der F i g. 6,das allerdings elektronisch verstimmbare Kapazitäten und Induktivitäten voraussetzt. Im
Gegensatz zum Ausführungsbeispiel der F i g. 5 sind nun zwischen den Differenzierstufen 8 LC-Tiefpaßglieder
25, 26, 27, 28 etc. geschaltet. Mit fortschreitendem Abgriff 10 ergibt sich in Verbindung mit einer
Polsteuerung 29 (z. B. Mikroprozessor) die aufeinanderfolgende Umschaltung von einem dreipoligen Butter-
10
worth in der ersten Position auf ein fünfpoliges Butterworth-Filter in der zweiten Position sowie
entsprechend höherpolige Butterworth-Filter für die nächsthöheren Abgriffe.
Aufgrund der Verschiebung der Polstellen über die Polsteuerung 29 verschiebt sich für jedes neue
mehrpolige Butterworth-Filter auch die Eckfrequenz. Elektronisch variierbare Spulen und Kondensatoren
sind etwa im Verhältnis 1 :4 veränderbar. In diesem ίο Verhältnis kann also ohne Variation des Widerstandsniveaus
die Grenzfrequenz verschoben werden. Da die tatsächliche Grenzfrequenzverschiebung allenfalls mit
einem Faktor von 3,5 MHz/1,4 MHz = 2,5 erfolgt, gibt es in dieser Beziehung keine Realisierungsprobleme.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (15)
1. Nach dem Impuls-Echo-Verfahren arbeitendes Ultraschall-Bildgerät, mit Ultraschallwandler zur
Abtastung, insbesondere auch zeilenweisen Abtastung, eines Untersuchungsobjektes und Bildanzeigevorrichtung zur Darstellung der Ultraschall-Echosignale als Echosichtbild, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ultraschallwandler (1) eine
Anordnung (5 oder 8, 13 bis 24 bzw. 8, 25 bis 28) elektrischer Frequenzfilter zugeordnet ist, die einen
Frequenzgang aufweisen, der zu jenem Frequenzgang im wesentlichen invers ist, der vom dämpfenden Untersuchungsobjekt in der Ultraschall-Laufstrecke auf die Ultraschallimpulse ausgeübt wird.
2. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anordnung der Frequenzfilter eine Abstimmautomatik (6) zugeordnet ist, die
den Frequenzgang der Filteranordnung dynamisch an die jeweilige Tiefenlage der echogebenden
Struktur im Untersuchungsobjekt anpaßt dann, wenn Echoimpulse aus diesen Tiefenlagen empfangsmäßig anfallen.
3. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung bei
einer Anordnung (5) mit vorzugsweise elektronisch verstimmbaren Frequenzfiltern durch eine Abstimmautomatik (6) der fest vorgegebene inverse
Frequenzgang dynamisch von höheren zu niedrigeren Frequenzen verschiebbar ist.
4. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anpassung mehrere Einzelfilter (8, 13 bis 24 oder 8, 25 bis 28), die
separat und gestuft in Frequenzgangabschnitten vorweg auf unterschiedliche Tiefenlagenbereiche
abgestimmt sind, durch Anwahlschalter (11) zeitlich gestaffelt nacheinander abfragbar sind.
5. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die Einzelfilter in Kettenformation geschaltet und daß durch Anwahlschalter (11)
zeitlich nacheinander beginnend mit einem ersten Einzelfilter weitere nachfolgende Kettenfilter unter
Abschaltung der vorhergehenden abgreif bar sind.
6. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 5, mit bereits vorhandenem frequenzunabhängigem Amplitudentiefenausgleich, dadurch gekennzeichnet,
daß bei vorgegebener Nennfrequenz der Amplitudenübertragungsfaktor zwischen sämtlichen Einzelfilterabgriffen (10) und dem Eingang gleich groß ist
und lediglich die Steilheit bei Nennfrequenz durch Lage des Abgriffs änderbar ist.
7. Ultraschall-Bildgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anordnung der Frequenzfilter einen Frequenzgang aufweist, der oberhalb einer tiefenabhängig mitlaufenden Eckfrequenz beschnitten ist
. 8. Ultraschall-Bildgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anordnung (5) der Frequenzfilter für den inversen Frequenzgang entsprechend einer näherungsweisen
Nachbildung eines elektrischen Objektfilters (3) eine Kettenschaltung von Butterworth-Filtern mit steigenden Polzahlen und Eckfrequenzen ist, wobei
jedoch Pole und Nullstellen gegenüber Polen und Nullstellen im Frequenzgang des Objektfilters (5)
vertauscht sind.
9. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, daß die Kettenschaltung aus elektrischen Frequenzfiltern mit Operationsverstärkern
besteht, die im Rückkoppelkreis elektronisch verstimmbare RC-, RL- oder ÄLC-Glieder aufweisen.
10. Ultraschall-Bildgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
Anordnung von Frequenzfiltern eine Kette differenzierender RC- Filterelemente, bestehend aus RC-Glied (8) und einem Formglied (Tr), umfaßt, wobei
das Formglied die Pole/Nullstellen des ÄC-Gliedes in Nullstellen/Pole der Übertragungsfunktion umwandelt.
11. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß jedes ÄC-Filterelement aus einem ÄC-Glied (8) im Emitterkreis eines
Transistors (Tr) besteht, wobei der Transistor Formglied und vorzugsweise gleichzeitig Entkoppelglied ist.
12. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß in der Kette den
differenzierenden ÄC-GIiedern (8) Tiefpaßglieder
(13 bis 24 bzw. 25 bis 28), vorzugsweise auf LC-Basis, zugeordnet sind, die im Festelementaufbau für
verschiedene Objekttiefen fest vorgewählte Polstellen und Eckfrequenzen aufweisen oder die im
Aufbau mit variablen Elementen durch eine Polsteuerung (29) in den Polen und damit Eckfrequenzen den unterschiedlichen Objekttiefen entsprechend veränderbar sind.
13. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kettenschaltung
aus differenzierenden ÄC-Gliedern (8) Zwischenabgriffe (10) für den Anwahlschalter (11) umfaßt und
daß in den Abgriffleitungen Tiefpaßglieder (13 bis 24) eingeschaltet sind, die entlang der Kette mit
zunehmenden Polzahlen und Eckfrequenzen gestuft sind.
14. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß differenzierende RC-Glieder (8) mit Tiefpaßgliedern (25 bis 28) in der
Kette in Serie zusammengeschaltet sind.
15. Ultraschall-Bildgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abgriff an den Einzelfiltern mittels Analog-Zeitmultiplexer erfolgt.
Priority Applications (7)
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