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Kurzfassung
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Es wird ein Verfahren zum Darstellen von Echo-Signalen eines Ultraschall-Diagnosegerates
auf dem Bildschirm eines konventionellen Fernsehgerätes vorgeschlagen. Die auf jeden
gesendeten Ultraschall impuls empfangenen Echo signale werden spaltenweise in einen
Speicher mit wahlfreiem Zugriff eingeschrieben und aus diesem mit einer der Fernsehnorm
entsprechenden Geschwindigkeit zeilenweise wieder ausgelesen.
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Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einem Verfahren nach
der Gattung des Hauptanspruchs. Ein solches Verfahren ist aus der Zeitschrift "Electromedica",
3-4/77, Seiten 107 bis.112, bekannt. Das bekannte Verfahren weist den Nachteil auf,daß
für die Darstellung eines Ultraschall-Bildes bisher kein konventionelles Fernsehgerät
verwendet werden konnte. Ursache dafür ist die variable Drehzahl des in der Brennlinie
eines parabolischen Zylinderreflektors rotierenden Ultraschall-Wandlers und der
mit der variablen Drehzahl direkt proportional verbundenen variablen Bildfrequenz,
die stufenlos zwischen 15 und 30 Hz eingestellt werden kann. In Abhängigkeit der
variablen Bildfrequenz ändert sich die Zeilenanzahl pro Bild zwischen 180 und 90
Zeilen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren nach der
eingangs genannten Art anzugeben, welches die vom Ultraschall-Wandler empfangenen
Echosignale in ein Videosignal für ein konventionelles Fernsehgerät mit beispielsweise
625 Zeilen, 25 Hz Bildwechselfrequenz und Zeilensprungabtastung,
umwandelt.
Außerdem soll das Ultraschallbild auf dem Bildschirm des konventionellen Fernsehgerätes
um 900 gedreht dargestellt erscheinen.
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Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren mit den kennzeichnenden
Merkmalen des Hauptanspruchs hat den Vorteil, daß das Ultraschallbild nunmehr um
900 gedreht auf dem Bildschirm eines kostengünstigen konventionellen Fernsehgerätes
in Echt-Zeit und flimmerfrei dargestellt werden kann. Außerdem können bestimmte
Ultraschallbilder als Standbilder wiedergegeben werden, indem der Speicher ohne
neu einzuschreiben, mehrfach ausgelesen wird. Ferner wird der durch die Parallelabtastung
bei fester Winkelgeschwindigkeit des rotierenden Ultraschall-Wandlers und bei konstanter
Pulsfolgefrequenz der gesendeten Ultraschall-Impulse erhaltene störende nichtkonstante
Zeilenabstand in einen in Zeilenrichtung nichtlinearen Bildpunkt abstand umgewandelt.
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Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte
Weiterbildungen und Verbesserungen möglich.
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Besonders vorteihaft ist, daß durch die Unterteilung des Speichers
und der Zuordnung gleicher Adressen zwischen den unterteilten Bereichen des Speichers
in einfacher Weise die Speicherzykluszeiten gesenkt und gleichzeitig eine 90°-Bilddrehung
erreicht wird.
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Zeichnung Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden im
folgenden in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren mit einem Ausführungsbeispiel
näher beschrieben und erläutert.
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Von den Figuren zeigen: Fig.1 ein grobes Blockschaltbild zur Erläuterung
der Erfindung, Fig.2 ein detailliertes Blockschaltbild gemäß der Erfindung und Fig.3
eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Adressierung des Speichers gemäß
der Erfindung.
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Beschreibung der Erfindung In dem Blockschaltbild.der Fig.1 wird über
eine Klemme 1 das Echosignal eines Ultraschall-Diagnosegerätes einem Analog/Digital-Wandler
2 zugeführt. Das nicht gezeichnete Ultraschall-Diagnosegerät enthält zur Ableitung
eines Ultraschallbildes nach dem B-Abtastverfahren einen Ultraschallwandler, welcher
in der Brennlinie eines parabolischen Zylinderreflektors rotiert. Von dem rotierenden
Ultraschall-Wandler werden periodisch Ultraschallimpulse gegen ein Objekt, zum Beispiel
dem Gewebe eines menschlichen Körpers, ausgesendet. Während der Sendepausen werden
von dem Ultraschall-Wandler vom Objekt reflektierte Ultraschallimpulse empfangen
und in elektrische Echosignale umgewandelt. Die Echo signale dienen zur Darstellung
eines Tomogramms auf dem Bildschirm eines Video-Sichtgerätes. Die Helligkeitssteuerung
des
Video-Sichtgerätes erfolgt proportional zur Echosignal-Amplitude und in geometrischer
Abhängigkeit der Signale zur Festlegung der Koordinaten des Echoentstehungsortes.
Diese Signale werden im folgenden als V -p Signale (primäres Vertikalimpulssignal)
und Hp-signale (primäres Horizontalimpuissignal) genannt. Das V -Signal kann p von
einem optischen Leser abgenommen werden, welcher eine Rasterscheibe abtastet, die
in direkter Antriebsverbindung mit dem rotierenden Ultraschall-Wandler steht.
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Das an der Klemme 1 liegende Echosignal wird in dem Analog/ Digital-Wandler
2 abgetastet, quantisiert und codiert. Das am Ausgang des Analog/DigiXal-Wandlers
2 bit-parallel abnehmbare binär codierte Echosignal wird über eine asynchrone Schnittstelle
3 dem Eingang eines Multiplexers 4 zugeführt.
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Aufgabe der asynchronen Schnittstelle 3 ist die Umwandlung des taktmäßig
asynchron einlaufenden binär codierten Echosignals in ein taktmäßig zu einer nachgeschalteten
Anordnung synchrones Echosignal. Derartige asynchrone Schnittstellen sind beispielsweise
aus der Mikroprocessor-Technik bekannt und arbeiten im einfachsten Fall mit einem
flankengesteuerten R-S-Flip-Flop (siehe Zeitschrift "Electronics", 6.Januar 1977,
Seite 106). In dem Multiplexer 4 wird das bitparallele binär codierte Echosignal
für einen in zwei Bereiche unterteilten Speicher 5' und 5" aufgeteilt. Dabei werden
in den Speicherteil 5' die ungeraden Zeilen für ein erstes Teilbild und in den Speicherteil
5" die geraden Zeilen für ein zweites Teilbild eingeschrieben. Die Steuerung der
Speicherteile 5' und 5" sowie des Multiplexers 4 übernimmt eine Steuerungseinheit
6, welche in Abhängigkeit des Vp Hp undeines Tp-Impulssignalssowie einesFernseh-SynchronsignalsTVsync
Steuersignale ableitet, die den Einschreib- und Auslesevorgang steuern. Das Tp-Impulssignal
(primäres
Taktimpulssignal) wird in einem Primärtaktgenerator 10 erzeugt, der durch das Hp-Signal
synchronisiert wird. Die seriell an den Eingängen der Speicherteile 5 und 5" auf
jeden ausgesendeten Ultraschallimpuls eintreffenden bit-parallelen binär codierten
Echosignal werden durch entsprechende Adressierung spaltenweise in die Speicher
5' und 5" eingeschrieben. Das Auslesen der Speicherteile 5' und 5" erfolgt mit einer
gegenüber dem Einschreiben veränderten Adressierungsreihenfolge , Die Speicherteile
werden nunmehr zeilenweise ausgelesen. Ferner werden die Speicherteile 5' und 5"
mit einer der Fernsehnorm entsprechenden Geschwindigkeit ausgelesen. Die aus den
Speichern 5' und 5" gelesenen Informationen gelangen zu einem Processor 7, welcher
die durch das zuvor beschriebene Ultraschall-Åbtasto verfahren bedingten geometrischen
Verzerrungen korrigiert, indem in einen Puffer-Speicher/ z .B einen sogenanntenFlFO9mi
konstantem Speichertakt eingeschrieben und mit einem modulierten Takt ausgelesen
wird. Mit einem nachgeschalteten Digital/Analog-Wandler 8 wird das am Ausgang des
Processors 7 erhaltene bit-parallele binär codierte Echosignal in eine analoge Form
zurückgewandelt und ist an einer Klemme 9 als serielles Bildsignal für ein konventionelles
Fernsehgerät-zur Darstellung des Ultraschallbildes abnehmbar.
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Nähere Einzelheiten zur Signalbehandlung in den Speicherteilen S'und
5" sind in einem detaillierteren Blockschaltbild der Fig.2 enthalten. Das Blockschaltbild
der Fig.2 zeigt einen der Speicherteile 5' bzw. 5" für ein bit des aus n bit bestehenden
binär codierten Echosignals.
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Die Speicher bestehen aus digitalen Speicherelementen mit wahlfreiem
Zugriff. Da die derzeit erhältlichen digitalen Speicher mit wahlfreiem Zugriff relativ
lange Speicherzyklen
aufweisen, sind die Teilbildspeicher für einen
Multiplexbetrieb beim Auslesen in die Speicherteile 11' bis 11"" unterteilt. In
den einzelnen Speicherteile 11' bis 11"" wird mit einer Taktperiode gearbeitet,
die dem Multiplex-Faktor entsprechend größer ist als die Taktperiode, mit der die
bildpunktweise eintreffenden Echosignale am Ausgang eines Schieberegisters 12 ausgegeben
werden. Die einzelnen Speicher teile werden so gesteuert, daß in einer der Speichertaktperioden
zwei sogenannte Spencherzyklen durchgeführt werden können. Der eine Zyklus ist dem
Auslesen reserviert, wobei die Adressen eines Leseadreßzählers 13 von Auslesezyklus
zu Auslese zyklus gemäß einer Bildpunktfolge in der Zeile beim Einschreiben um eins
weitergeschaltet werden. Der andere Zyklus ist dem Einschreiben reserviert. Wird
davon ausgegangen, daß die Taktperioden mit der das einzuspeichernde Echosignal
angeboten wird, größer oder gleich den Speichertaktperioden sind, kann jeweils immer
nur für einen Speicherteil das ankommende Signal in aufeinanderfolgenden, untereinander
liegenden Speicherplätzen eingeschrieben werden. Ein dem Schreiben zugeordneter
Schreibadressenzähler 14, welcher von Vp - und Hp-Impulssignalen gesteuert wird,
liefert demnach eine Adressenfolge, die zu einem senkrechten, d.h. spaltenweisen
Einschreiben führt, und die einzelnen Speicherteile 11' bis 11"" folgerichtig ansteuert.
Dazu gelangt das an einer Eingangsklemme liegende Bit über die asy -chrone Schnittstelle
3 durch Steuerung mit einem Schreibtaktgenerator 15 an die Speicherteile 11' bis
11"" und wird dort erst eingeschrieben, wenn gleichzeitig die in einem Schreibadressenzähler
14 generierten Adressen über einen Umschalter 16 geführt an den Adresseneingängen
anliegen und einer der Teilspeicher 11' bis 11"" von dem Schreibadressenzähler 14
zum Einschreiben freigegeben werden. Die vier
unter einer Adresse
abgespeicherten Bildpunkte werden beim Auslesen parallel in das Schieberegister
12 geschoben und werden dort mit einer der Fernsehnorm entsprechenden Geschwindigkeit
seriell herausgeschoben und stehen dort am Ausgang zur Weiterleitung für ein konventionelles
Fernsehgerät zur Verfügung. Die Umschaltung des Umschalters 16 vom Ausgang des Schreibadressenzählers
14 auf den Ausgang des Leseadressenzählers 13 erfolgt durch eine Schreibleselogik
17, welche von einem Lesetaktgenerator 18, der durch ein Fernsehsynchronsignal synchronisiert
wird, gesteuert wird.
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Mit der Schreibleselogik 17 ist demnach jener Schaltungsteil dargestellt,
der die Umschaltfunktionen ausfuhrt, die die Schreib- und Lesezyklen ablaufen läßt.
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Die Fig.3 zeigt eine schematische Darstellung des matrixförmig aufgebauten
Speichers im Hinblick auf die einzelnen Bildpunkte, in einem Videobild. Dabei sind
auf der Ordinate Y-Adressen n und auf der Abszisse X-Adressen m aufgetragen.
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Für aufeinanderfolgende Lesezyklen muß danach der Leseadressenzähler
13 folgende Adressen liefern, wobei unter jeder Adresse immer vier Speicherzellen
(A,B,C,D) gleichzeitig ausgelesen werden: Y-Adressen (Zeilen) X-Adressen (Bildpunkte)
n n n n n+1 n+1 n+1 n+1 m-1 m m+1 m+2 m-1 m m+1 m+2
Bei aufeinanderfolgenden
Schreibzyklen liefert der Schreibadreßzähler 14 dagegen folgende Adressen: - Y-Adressen
(Zeilen) X-Adressen (Bildpunkte) n-1 m,A n m,A n+l m,A n+2 m,A n-1 m,B n m,B n+1
m,B n+2 m,B n-1 m,C n m,C n+1 m,C n+2 m,C n-1 m,D n m,D n+1 m,D n+2 m,D
Y-Adressen
(Zeilen) X-Adressen (Bildpunkte) n-1 m+1 ,A n m+1 ,A n+1 m+1 ,A n+2 m+1 ,A Ein in
dieser Weise in einen Speicher eingeschriebenes Bild wird demnach um 90° gedreht
wieder ausgelesen.
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