DE2821526B2

DE2821526B2 -

Info

Publication number: DE2821526B2
Application number: DE2821526A
Authority: DE
Inventors: Mutsuo Tokio Hashiguchi
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-05-17
Filing date: 1978-05-17
Publication date: 1980-02-07
Also published as: DE2821526A1; FR2406206A1; US4205555A; JPS5741935B2; FR2406206B1; JPS53142075A; GB1587106A

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Diagnosevorrichtung, bestehend aus einem Impulsgenerator, einer elektroakustischen Wandlereinrichtung, die znf einen vom Impulsgenerator gelieferten Impuls anspricht und einen Ultraschallimpuls erzeugt, und welche ein einem e Tipfangenen Ultraschallsignal entsprechendes elektrisches Signal liefert, aus einer Verstärkerschaltung mit variablem Verstärkungsgrad zur Verstärkung des elektrischen Signals der Wandlereinrichtung, dessen Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von einem an seine Steuerklemme angelegten Verstärkungsgrad-Steuerschaltung zur Lieferung eines Ausgangssignais an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung.

Aus der deutschen Offenlegungsschrift 23 43 721 ist bereits ein Gerät zur visuellen Abbildung von Ultraschall-Essosignalen unter Verwendung eines einzigen Senders bekannt, bei welchem auch ein Impulsgenerator, eine elektroakustische Wandlereinrichtung, die von dem Impulsgenerator gepulst wird und daraufhin Ultraschallimpuls·; erzeugt, welche in einem entsprechenden Empfänger ein elektrisches Signal liefern kann, sowie eine Verstärkerschaltung enthält. Dieses bekannte Gerät dient dazu, eine visuelle Anzeige von Ultraschallsignal.π zu erhalten, welche von einem ebenen Schnitt durch ein untersuchtes Objekt reflektiert werden. Dabei erzeugt ein einziger akustischer Sender ein gepulstes Ultraschall-Energiesignal in einem flüssigen Medium, welches auf das Objekt gerichtet ist. Eine Vielzahl von akustischen Detektoren sind in einer einzigen Reihe entlang einer Achse senkrecht zur Mittenachse der Signalfortpflanzung vom Sender angeordnet und dienen zur gleichzeitigen Erfassung der Ultraschallsisinale. welche von dem Ohiplct

werden. Darüberhinaus wird bei diesem bekannten Gerät auch ein akustischer Reflektor verwendet, um die Echosignale auf den akustischen Detektoren abzubilden, wobei dann die von den Detektoren erhaltenen Ausgangssignale zu Verstärkern geleitet werden, welche zu erwünschten Zeitpunkten entsprechend der Tiefe des Feldes in dem untersuchten Objekt durch Torsteuerung ein- und ausgeschaltet werden. Eine Kathodenstrahlröhre bzw. visuelle Anzeigeeinrichtung ist mit den Ausgängen der Verstärker verbunden, um eine visuelle Wiedergabe der Echosignale zu erhalten. Dabei ist jede Abtastzeile auf der Anzeigefläche der Kathodenstrahlröhre einem entsprechenden akustischen Detektor zugeordnet. Die visuelle Anzeige stellt einen ebenen Schnitt des Objektes in einer Ebene dar. welche durch die Mittenachse der Signalfortpflanziing zum Objekt und die Achse der akustischen Detektoren definiert ist. Bei einer abgewandelten Ausführungsform werden die Ausgange der Verstarker einem geeigneten Speicher zugeführt, der anschließend in Sequenz auf der Basis einer Auslesung Zeile für Zeile auf eine konventionelle Kathodenstrahlröhre ausgelesen wird, um dort eine geringfügig verzögerte visuelle Anzeige zu erhalten. Bei diesem bekannten Gerät soll insbesondere die visuelle Abbildung mit hinreichend großer Geschwindigkeit erzeugt werden und gleichzeitig die Abbildung eine hohe Auflösung erhalten.

Eine Ultraschall-Diagnosevorrichtung strahlt eine Ultrasschallwelle aus, die vom Gewebe des zu untersuchenden lebenden Körpers reflektiert wird, wobei eine Information bezüglich der betreffenden Organe des Körpers auf der Grundlage der reflektierten Ultraschallwelle geboten wird. Die in den lebenden Körper eindringenden Ultraschallimpulse werden in Abhängigkeit von der Eindringtiefe, d. h. im Zeitverlauf, aufgrund von Absorption, Streuung, Diffusion usw. im Organismus immer stärker gedämpft, wodurch die Information betreffend den Organismus verzerrt wird. Zur Korrektur der verzerrten Information wurde bisher ein Verstärker mit variablem Verstärkungsgrad angewandt, dessen Verstärkungsgrad bzw. Gewinn sich zeitabhängig ändert, wobei das dem empfangenen Ultraschallimpuls entsprechende elektrische Signal durch diesen Verstärker verstärkt wird. Das Steuersignal zur Änderung des Verstärkungsgrads dieses Verstärkers wird durch einen an sich bekannten Steuersignalgenerator 1 gemäß Fig.! erzeugt, der eine Anzahl von Einstellhebeln bzw. -Schiebern 2 aufweist. Wenn sich diese Schieber 2 in der Stellung gemäß F i g. 1 befinden, erzeugt der Steuersignalgenerator 1 ein Ausgangssigna! mit einem sich zeitabhängig ändernden Pegel entsprechend der Stellung dieser Einstellschieber 2 zur Anlegung dieses Signals an den Verstärker mit variablem Verstarkungsgrad. Infolgedessen ändert sich der Verstarkungsgrad dieses Verstärkers zeitabhängig auf die in F i g. 2 gezeigte Weise. Durch entsprechende Einzeleinstellung der Einstellschieber 2 des Steuersignalgenerators 1 ist es möglich, den Verstärkungsgrad des variablen Verstärkers selektiv so einzustellen, daß die Zeitintervalle jeweils beispielsweise einer Eindringstrecke von 2 cm im Organismus entsprechen.

Auf diese Weise kann die durch Dämpfung verzerrte Information bezüglich des Organismus gut korrigiert werden. In der Praxis muß die Bedienungsperson zur Korrektur bei Überwachung der sich ständig ändernden tomographischen Darstellung auf der Anzeigevorrichtung den untersuchten Bereich des Organismus mit einer Hand mittels einer Sonde abtasten und gleichzeitig die Einstellschieber des Signalgenerators I einstel len. Die richtige und genaue Einstellung der Einstellschieber für die Erzielung eines guten Bilds ist sehr schwierig und sehr zeitraubend. Insbesondere bei der Herzuntersuchung muß die ständige kurzzeitige Bewegungsänderung des Herzens beobachtet werden, so daß die Bedienungsperson die Tomographievorrichtung ständig im Auge behalten muß. Aus diesem Grund ist eine genaue Einstellung der Einstellschieber mittels dieser umständlichen Betätigung sehr schwierig. Wenn beispielsweise der Verstarkungsgrad des variablen Verstärkers in kurzen Zeitabständen innerhalb der Zeitzone entsprechend der Position zwischen der Herz-Rückwand und der Lunge geändert werden soll, sind hierfür mehrere Einstellhebel oder -schieber erforderlich, wodurch die Betätigung noch komplizierterwird.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine ü'itraschaii-Diagnosevorrichtung der eingangs definierten Art zu schaffen, bei welcher der Verstärkungsgrad eines Verstärkers, der ein elektrisches Signal entsprechend einer empfangenen Ultraschallwelle verstärkt, durch einfache Betätigung mit vorgewählter bzw. vorgegebener Änderungsgroße von

2=> einem ausgewählten Zeitpunkt aus erhöht oder verringert werden kann.

Ausgehend von der Ultraschall-Diagnosevorrichuing der c.-.igangs definierten Art wird diese Aufgabe gemäß einem ersten Lösungsvorschlag erfindungsgemäß da-

jo durch gelöst, daß die VerstärkungsgradSteucrschaltiing eine integrierende Schaltung enihält, um ein Ausgangsüignal der Steuerklemme der Verstärkerschaltung mn variablem Verstärkungsgrad zuzuführen, daß eine erste Steuereinrichtung an die integrierende Schaltung

Ji gekoppelt ist. um das Alisgangssignal der integrierenden Schaltung zu steuern, und daß eine zweite Steuereinrichtung an die integrierende Schaltung gekoppelt ist. die auf einen Impuls des Impulsgenerators anspricht und die integrierende Schaltung veranlaßt, bei einem ausgewählten Zeitpunkt nach Empfang des Impulses vom Impulsgenerator mit der Integrationsoperation zu beginnen.

Die genannte Aufgabe wird gemäß einem zweiten Lösungsvorschlag erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Verstärkungsgrad-Steuerschaltung eine erste Steuereinrichtung enthält, die ein sich mit der Zeit monoton änderndes Ausgangssignal für die Steuerklemme der Verstärkerschaltung mit variablem Verstarkungsgrad erzeugt, um die Verstärkung der Verstärker-

so schaltung mit variablem Verstärkungsgrad zu ändern, und daß eine zweite Steuereinrichtung vorgesehen ist. die auf einen Impuls des Impulsgenerators anspricht und der ersten Steuereinrichtung eine beliebig voreinstellbare Zeit nach Empfang des Impulses vom Impulsgenera- tor ein Ausgangssignal zuführt, so daß die erste Steuereinrichtung veranlaßt wird, das sich mit der Zeit ändernde Ausgangssignal zu erzeugen.

Durch die erfindungsgemäße Ultraschall-Diagnosevorrichtung lassen im wesentlichen unverzerrte Infor- mationen bezüglich eines untersuchten Organs ohne

Schwierigkeiten erreichen, wobei diese Informationen

nicht mehr durch Absorption, Streuung, Diffusion usw.

im Organismus gedämpft sind.

Besonders vorteilhafte Weiterbildungen und Ausge-

staltungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 13 und 15 bis 25.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung im Vergleich zum Stand der Technik

anhand der Zeichnung näher erläutert. Ks zeigt

Fig. I eine schematische Darstellung eines bei einer bisherigen Ultraschall-Diagnosevorrichlung vorgesehenen Steuersignalgenerators mit einer Anzahl von Einstellhebeln bzw. -Schiebern zur Lieferung eines Steuersignals an einen Verstärker mit variablem Verstärkungsgrad.

F ι g. 2 eine graphische Darstellung der Verstärkungskennlin.e des variablen Verstärkers in der Einstellung der Einstellschieber gemäß F i g. I.

F i g. 3 ein Schaltbild einer Ultnischall-Diagnoscvorrichtung mit Merkmalen nach der F.rfindung.

F i g. 4 ein Blockschaltbild einer Verzögerungssehaltung für die Vorrichtung nach F i g. J.

F-" i g. 5 eine graphische Darstellung der Verstärkungsgradkennlinie einer Verstärkerschaltung bei der Vorrichtung nach Fig. 3.

F i g. 6 und 7 Schaltbilder von Verstärkcrschaltungen. die bei der Vorrichtung nach I ι g. i verwendbar sind, und

F i g. 8 ein Schaltbild einer Abwandlung einer Steuerschaltung zur Lieferung eines Steuersignals zur Verstärkerschaltung bei der Vorrichtung nach F- i g. J.

Die F-'ig. I und 2 sind eingangs bereits erläutert worden.

Die Ultraschall-Diagnosevorrichtung gemäß F i g. 3 umfaßt einen Taktimpulsgenerator 10. einen Impulsgeber 12 zur Lieferung von Impulsen entsprechend einem Impuls vom Taktimpulsgenerator 10. Vcrzögerungsschaltungen DA bis DN zur jeweiligen Verzögerung des impulses des Impulsgeber* 12 um eine vorgegebene, unterschiedliche Zeitspanne sowie elektroakustisch^ Wandler T-ί bis TA/zur Erzeugung von Ultraschallwellenimpulsen in Abhängigkeit von den Ausgangsimpulsen der Verzögerungsschaliungen D-\ bis D-N. Die von den Wandlern TA bis T-N empfangenen Ultraschallimpulse werden in ein elektrisches Signal umgewandelt, das seinerseits über die Verzögcrungsschaltungen D-I bis D-N einem logarithmischen Verstärker 14 eingegeben wird. Das Ausgangssignal des letzteren wird über eine Detektorschaltung 16 einem Verstärker mit variablem Verstärkungsgrad 16 eingespeist, durch den dieses Signal mit einem zeitabhängig variierenden Verstärkungsfaktor verstärkt und dann zur Wiedergabe einem Anzeigegerät 20 zugeführt wird. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 18 wird durch eine noch näher zu beschreibende Verstärkungsgrad-Steuerschaltung 100 gesteuert. F.ine Abtastschaltung 22 liefert in Abhängigkeit von einem Taktimpuls des Taktimpulsgenerators 10 ein Abtastsignal für c^e Ansteuerung des Anzeigegeräts 20.

Fig.4 veranschaulicht eine Verzögerungsschaltung D-i, die eine der Schaltungen DA bis D-N bildet. Die Verzögerungsschaltung D-i umfaßt einen Zähler 30-λ der durch einen Taktimpuls vom Generator 10 zur Lieferung eines Adressensignals angesteuert wird, einen Mikroprogramm- bzw. Festspeicher (ROM), der auf das Adressensignal vom Zähler 30-; anspricht und eine Verzögerungszeitinformation liefert, die in der durch das Adressensignal bestimmten Speicherposition gespeichert ist, einen Multiplexer 34-/ mit einer Anzahl von Eingang/Ausgangsleitungen, die jeweils einzeln in Abhängigkeit von der Verzögerungszeitinformation des Festspeichers 32-/ aktiviert werden, und eine Verzögerungsleitung 36-/ mit einer Anzahl von an die Eingang/Ausgangsleitungen des Multiplexers 34-/angekoppelten Anzapfungen. Vom Ausrüstungsstandpunkt sind diese Verzögerungsschaltungen DA bis D-N

jeweils gleich. Die Inhalte der einzelnen Verzögerungsschaltungen sind jedoch so verschieden, daß die Verzögerungsleitungen 36 in Abhängigkeit von denselben Adressensignalen der Zähler 30 die Eingangsimpulse vom Impulsgeber 12 um Verzugszeiten (N- I) · die ■ sin θ* (N- 2) · die sin Θ» ... die ■ sin θ, Ο verzögern (mit Θ, = Abweichungswinkel eines von den elektroakustischen Wandlerelementen Fausgestrahlten Ultraschallwellenstrahls, d - Abstand zwischen benachbarten Wandlerelementen und c = Schallgeschwindigkeit — etwa 1500 m/s — in einem Ausbreitungsmedium) und diese Impulse an die betreffenden Wandlerelemcnte 7"anlef;en. Dementsprechend erzeugen die elektroakustischen Wandlerelemente T Ultraschallimpulse, die fortschreitend um eine vorgegebene Verzugszeit, die sin θ* gegenüber den von den anschließenden Wandlerelementen erzeugten Impulsen verzögert sind. Bei F.ingang der elektrischen Impulse erzeugen die wandiereiemente T jeweils eine Ultraschallwelle mit einem Winkel Θ, entsprechend der (jeweiligen) Verzugszeit. Mit anderen Worten: wenn die Taktimpulsc vom Taktimpulsgenerator 10 fortschreitend den Inhalt des Zählers 30 ändern, liefert der F-estspeicher 32 die entsprechende, unterschiedliche Verzugszeitinformation(en). so daß die Wandlerelcmente 7"jeweils in anderer Richtung einen Ultraschallwellenstrahl erzeugen, durch den beispielsweise ein menschlicher Körper Sektoren- oder segmentweise abgetastet wird.

Im folgenden ist die Arbeitsweise der Ultraschall-Diagnosevorrichtung nach F i g. 3 beschrieben.

Wenn der Taktimpulsgenerator 10 einen Taktimpuls erzeugt, werden die Verzögerungsschaltungen DA bis D-N entsprechend der Verzugszeitinformation (N-\) die sin θ* (N-2) die sin 8_h ... sin Θ, und 0 gesetzt, während gleichzeitig ein Impuls vom Impulsgeber 12 zu den Verzögerungsschaltungen DA bis D-N geliefert und durch diese entsprechend verzögert wird; die verzögerten Impulse werden dann den elektroakustischen Wandlern TA bis T-N eingegeben. Bei Eingang der Impulse strahlen die Wandler T-i bis T-N Ultraschallimpulse z. B. in den menschlichen Körper ab. Die Ultraschallimpulse werden von den Grenzflächenabschnitten innerhalb des menschlichen Körpers reflektiert, und die reflektierten Impulse werden von den elektroakustischen Wandlern T-i bis T-N empfangen und durch diese in entsprechende elektrische Signale umgewandelt. Letztere werden in den Verzögerungsschaltungen D-i bis D-Num die erwähnten Verzugszeiten verzögert und dann über den logarithmischen Verstärker 14 und die Detektorschaltung 16 zur Verstärkerschaltung 18 überführt. Die Verstärkerschaltung 18 verstärkt das Eingangssignal um den durch das Ausgangssignal der Steuerschaltung 100 bestimmten Verstärkungsfaktor. Das verstärkte Signal wird zum Anzeigegerät 20 geleitet, auf dem ein tomographisches Bild entsprechend dem verstärkten Signal wiedergegeben wird.

Die Steuerschaltung 100 gemäß F i g. 3 umfaßt eine integrierende Schaltung 101, die durch einen Verstärker 102 und einen Kondensator Cl gebildet wird, sowie einen Verstärker 104 zur Aufnahme des Ausgangssignals der integrierenden Schaltung 101 über einen Widerstand R 1. Das Ausgangssignal des Verstärkers 104 wird als Verstärkungsgradsteuersignal für die Verstärkerschaltung 18 benutzt Eine bewegbarer Abgriff eines zwischen eine Masseklemme und eine negative Stromversorgungsklemme — Vqd eingeschal-

leten Potentiometers 106 ist über einen Widerstand R 2 an die Eingangsklemme des Verstärkers 104 angeschlossen. Die Widerstände RI und R 2 sowie der Verstärker 104 bilden eine Addierschaltung 103, welche die Ausgangssignale des Potentiometers 106 und der integrierenden Schallung 101 summiert und ein Summensignal an die Verstärkungsgradsteuerklemme der Verstäi leerschaltung 18 liefert.

Der bewegbare Abgriff bzw. Schleifer eines Potentiometers 108, das zwischen die positive und die negative Stromvcrsorgungsklemmc + Vm> und - V_/w eingeschaltet ist, ist über einen Widerstand R 3 an die Eingangsklemme der integrierenden Schaltung 101 angeschlossen. Ein beispielsweise aus einem Feldeffekttransistor bestehender Analogschalter 112 ist über den Kondensator Cl der integrierenden Schaltung 101 geschaltet. Der Analogschalter 112 wird durch einen monoslabilen Multivibrator 114 gesteuert, der durch das

Talctcicrnal vom TaIitimniilctTpnpratrtr 1Ω ae*cpt-*t u/irrt

vorzugsweise mittels des Widerstands 116 auf ein Mehrfaches von IO MikroSekunden bis auf eine Millisekunde eingestellt.

Wenn beispielsweise die vom Grenzflächenabschnitt

ί in dem zu untersuchenden menschlichen Körper reflektierten Uliraschallimpulse νIiwach sind, läßt sich eine einwandfreie Tomograph les menschlichen Körpers etwa mittels der im folgenden beschriebenen Schritte erreichen. Zunächst wird der Widerstand 116

ίο zur Einstellung des Zeitpunkts justiert, zu welchem der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung 18 anzusteigen beginnt, und anschließend wird das Potentiometer 108 zur Lieferung einer entsprechenden positiven Spannung eingestellt, so daß der Verstärkungsgrad der

ti Verstärkerschaltung 18 zur Verstärkung des schwachen Impulses zeitabhängig vergrößert werden kann. Wenn dagegen der reflektierte Ultraschallimpuls zu stark ist, wird der Verstärkungsgrad-Abfallpunkt der Verstärkernhalfi

IS Hn

um während einer vorgegebenen Zeitspanne ein Signal hohen Pegels zu liefern. Die Periode hohen Pegels des Ausgangssignals vom monostabilen Multivibrator 114 hängt von der durch einen Kompensator C2 und einen Widerstand 116 bestimmten Zeitkonstante ab. Wenn der monostabile Multivibrator 114 nämlich durch das Taktsignal vom Taktimpulsgenerator 10 gesetzt ist, liefert er ein Signal hohen Pegels während einer durch den Kondensator C2 und den Widerstand 116 bestimmten Zeitspanne, um den Analogschalter 112 einzuschalten bzw. zu schließen und dadurch den Betrieb der integrierenden Schaltung 101 zu unterbrechen. Während dieser Zeitspanne wird also das an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung 18 angelegte Verstärkungsgradsteuersignal, d. h. das Ausgangssignal der Addierschaltung 103, im wesentlichen durch die Ausgangsspannung des Potentiometer 106 bestimmt. Infolgedessen wird der Verstärkungsgrad bzw. Gewinn der Verstärkerschaltung 18 während dieser Zeitspanne konstant gehalten. Sodann geht das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 114 auf einen niedrigen Pegel über, so daß der Analogschalter 112 abschaltet bzw. geöffnet wird. I." diesem Zustand des Analogschalters 112 beginnt die integrierende Schaltung 101 die Ausgangsspannung des Potentiometers 108 zu integrieren. In diesem Fall hängen Richtung und Größe der Änderung des integrierenden Signals der integrierenden Schaltung 101 im wesentlichen von der Polarität und dem Pegel bzw. der Größe der Ausgangsspannung des Potentiometers 108 ab. Wenn nämlich die Ausgangsspannung des Potentiometers positiv ist, erhöht sich der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung 18 auf die durch die ausgezogene Linie in F i g. 5 angedeutete Weise, während der Verstärkungsgrad bei negativer Ausgangsspannung auf die durch die gestrichelte Linie angedeutete Weise abnimmt.

Der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung 18 behält somit eine durch die Stellung des Schleifers des Potentiometers 106 bestimmte, feste Größe während der mittels des Widerstands 116 eingestellten Zeitspanne bei, nachdem der Taktimpuls vom Taktimpulsgenerator 10 geliefert wird. Nach Ablauf dieser Zeitspanne ändert sich der Verstärkungsgrad mit einer Richtung und Änderungsgröße, die durch die Polarität und den Pegel bzw. die Größe der Ausgangsspannung des Potentiometers 108 bestimmt werden. Die Zeitspanne von der Erzeugung des Taktimpulses durch den Taktimpulsgenerator 10 bis zur Einleitung der Integrationsoperation der integrierenden Schaltung 101 wird 2» Widerslands 116 eingestellt, worauf durch geeignete Einstellung des Potentiometers 108 eine passende negative Ausgangsspannung geliefert wird. Durch Einstellung des Potentiometers 108 wird der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung 18 mit der ge-

2> wünschten Änderungsgröße gesteuert. Auf diese Weise kann bei gleichzeitiger Beobachtung des auf dem Anzeigegerät 20 wiedergegebenen Bilds durch entsprechende Einstellung der Potentiometer 106 und 108 sowie des Widerstands 116 ein tomographisches Bild

«ι hoher Güte erzielt werden.

Die Fig. 6 und 7 zeigen Schaltbilder an sich bekannter Verstärker mit veränderbarer Verstärkung, die als Verstärkerschaltung 18 verwendbar sind.

Der Verstärker 18 mit variablem Verstärkungsgrad

JS gemäß Fig. 6 verwendet einen Doppelgatelektroden- bzw. Doppeltor-Feldeffekttransistor 40, dessen erste Gateelektrode über einen Kondensator an die Eingangsklemme der Detektorschaltung 16 angeschlossen ist, während seine zweite Gateelektrode über einen

■«> Widerstand mit der Ausgangsklemme der Steuerschaltung 100 und seine Drainelektrodf über einen Kondensator mit dem Anzeigegerät verbunden ist. Die Steilheit, d. h. der Verstärkungsgrad des Feldeffekttransistors 40 wird durch eine Gleichspannung von der

■Ί Steuerschaltung 100 gesteuert. Der Feldeffekttransistor 40 verstärkt das Eingangssignal der Detektorschaltung 16 mit dem Verstärkungsgrad entsprechend der Ausgangsspannung der Steuerschaltung 100, und er liefert das verstärkte Ausgangssignal zum Anzeigegerät

■μ 20.

Die Verstärkerschaltung 18 gemäß Fig. 7 umfaßt einen Differentialverstärker mit Transistoren 42 und 44 sowie einen Transistor 46, dessen Kollektor mit den Emittern der Transistoren 42 und 44 verbunden ist. Der Kollektor des Transistor 42 ist über einen Kondensator mit dem Anzeigegerät 20 verbunden. Die Basis des Transistors 44 ist an die Ausgangsklemme der Verstärkungsgradsteuerschaltung 100 angeschlossen. Die Basis des Transistors 46 ist an die Detektorschaltung 16 angekoppelt

Wenn sich die Ausgangsspannung der Steuerschaltung 100 ändert, ändert sich der Kollektorstrom, worauf sich der Kollektorstrom des Transistors 42 ändert, so daß der Verstärkungsgrad dieser Schaltung entsprechend geändert werden kann.

F i g. 8 veranschaulicht eine Abwandlung der Verstärkungsgradsteuerschaltung 100 (im folgenden einfach als Steuerschaltung bezeichnet) gemäß F i g. 3. Bei dieser

Ausführungsform ist an die Eingangsklemme der integrierenden Schaltung 101 die Ausgangsklemme eines mjiiostabilen Multivibrators 124 angeschlossen, der durch den Taktimpuls vom Taktimpulsgenerator 10 getriggert wird. Ein über den Kondensator Ci der > integrierenden Schaltung 101 geschalteter Analogschalter 112 wird durch den Taktimpuls vom Taktimpulsgenerator 10 durchgeschaltet. Die Ausgangsklemme der integrierenden Schaltung 101 ist über einen Widerstand mit einem Umsetzer 128 verbunden. Zwischen die n> Ausgangsklemmen von integrierender Schaltung 101 und Umsetzer 128 ist ein Widerstand 130 eingeschaltet, der eine an Masse liegende Mittelanzapfung und einen mit dem Eingangswiderstand R 1 der Addierschaltung 103 verbundenen bewegbaren Abgriff bzw. Schleifer i" aufweist.

Wenn der Taktimpulsgenerator 10 einen Taktimpuls Meiert, wird der Analogscha'ter 112 eingeschaltet bzw. dlirol,»Apnknltl·» · · ~» rl η -« I/ nnjrtnn»,™. /~" I ~1 _π _ I _ » — ~ _ '. ~

UUIl.llg^,».ll||ILl.l, Ulli UCII IXUIIULIIA(ItUI *_ I Uli lllllgl 11" renden Schaltung 101 zu entladen, wobei gleichzeitig -'» der moi.ostabile Multivibrator 124 gesetzt bzw. angestoßen wird. Sodann wird ein Signal des Pegels »0« während einer Zeitspanne, die durch die Zeitkonstante des Kondensators C3 und des Widerstands 126 bestimmt wird, an die integrierende Schaltung 101 -'"> angelegt. Nach Ablauf der durch diese Zeitkonstante bestimmten Zeitspanne geht das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 124 auf einen hohen Pegel über, und die integrierende Schaltung 101 beginnt das Ausgangssignal des Multivibrators 124 zur Erzeugung >'> eines allmählich abfallenden Signals zu integrieren. Das Ausgangssignal der integrierenden Schaltung 101 wird dem Umsetzer 128 aufgeprägt, der seinerseits ein allmählich ansteigendes Signal erzeugt. Wenn daher der Schleifer des Widerstands 130 zwischen der Mittelan- <"' zapfung und dem Ende desselben angeordnet wird, an welches die Ausgangsklemme der integrierenden Schaltung 101 angeschlossen ist, wird das allmählich abfallende Signal über den Widerstand R1 an den Verstärker 104 angelegt. Wenn dagegen der verschieb- ^iu bare Abgriff bzw. Schleifer zwischen die Mittelanzapfung und das andere Ende des Widerstands 130 eingestellt wird, wird das allmählich ansteigende Signal an die Addierschaltung 103 angelegt. Wenn der Taktimpulsgenerator 10 den Taktimpuls liefert, wird der ' · Kondensator Ci durch die integrierende Schaltung 101 entladen, so daß deren Ausgangsspannung den Pegel »0« erreicht.
Obgleich vorstehend nur eine derzeit bevorzugte Ausführungsform der Erfindung mit einigen Abwandlungen offenbart ist, sind dem Fachmann anhand der vorstehenden Beschreibung selbstverständlich verschiedene Abwandlungen und Änderungen möglich. Beispielsweise benutzt die Ausführungsform <*emäß F i g. 3 das Sektor- bzw. Segmentabtastsysfem, bei dem die von den elektroakustischen Wandlerclementen T-\ hs T-N erzeugten Ultraschallimpulse jeweils bestimmte Zeitverzögerungen besitzen und die Ultraschallstrahlen von diesen Elementen in unterschiedlichen Richtungen ausgestrahlt werden. Anstelle des Sektorabtastsystems kiinn aber auch ein lineares Abtastsystem angewandt werden, bei dem elektroakustische Wandlerelemente einer Gruppe für die Abtastung aufeinanderfolgend angesteuert werden. Ebenso kann ein anderes Sektorbzw. Segmentabtastsystem angewandt werden, bei Jem ein oder mehrere elektroakustische Wandlerelemente durch mechanische Einrichtungen wiederholt angcsto

win u/.n.aMi*iLi ι «*-ivji_ii.

Gemäß F i g. 5, welche die Verstärkungsgradkennlinie zeigt, wild der Verstärkungsgrad der Verstärkerschaltung 18 während einer vorbestimmten Zeitspanne nach dem Ansprechen des monostabilen Multivibrators Ί4 auf den Taktimpuls des Taktimpulsgenerators 10. um dadurch gesetzt zu werden, auf einer konstanten Größe gehalten. Der Verstärkungsgrad des Verstärkers 18 kann jedoch unmittelbar nach der Lieferung eines Impulses durch den Impulsgeber 12 mittels eines zusätzlichen Impulsgenerators verringert werden, welcher auf einen Taktimpuls des Taktimpulsgenerators 10 anspricht, um einen negativen Impuls zur Addierschaitung 103 zu liefern. Mit Hilfe des zusätzlichen Inipulsgenerators kann effektiv ein Impuls unterdrückt werden, der vom Impulsgeber 12 unmittelbar zum Verstärker 14 geliefert wird und einen vergleichsweise höheren Pegel als ein Impuls besitzt, der von den Verzögerungsschaltungen D-X bis D-N ium Verstärker 14 geliefert wird.

Weiterhin wird bei der Ausführungeform gemäß Fig. 3 die integrierende Schaltung 101 zur Erzeugung eines sich allmählich ändernden Signals entsprechend einem Eingangssignal benutzt, doch kann anstelle der integrierenden Schaltung 101 ebenso ein andersartiger Funktionsgenerator verwendet werden, der ein Ausgangssignal liefert, dessen Amplitude sich mit einer Geschwindigkeit bzw. Größe entsprechend dem Pegel und der Polarität eines zugeführten Eingangssignals allmählich vergrößert oder verkleinert.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

t. Ultraschall-Diagnosevorrichtung, bestehend aus einem Impulsgenerator, einer elektroakustisehen Wandlereinrichtung, die auf einen vom Impulsgenerator gelieferten Impuls anspricht und einen Ultraschallimpuls erzeugt, und welche ein einem empfangenen Ultraschallsignal entsprechendes elektrisches Signal liefert, aus einer Verstärker- ι ο schaltung mit variablem Verstärkungsgrad zur Verstärkung des elektrischen Signals der Wandlereinrichtung, dessen Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von einem an seine Steuerklemme angelegten Verstärkungssteuersignal änderbar ist, und aus einer ' "> Verstärkungsgrad-Steuerschaltung zur Lieferung eines Ausgangssignals an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsgrad-Steuerschaltung

(100) eine integrierende Schaltung (101) enthält, um ein Ausgangssignal der Steuerklemme der Verstärkerschaltung (18) mit variablem Verstärkungsgrad zuzuführen, daß eine erste Steuereinrichtung (108, 128, 130) an die integrierende Schaltung (101) gekoppelt ist, um das Ausgangssignal der integrierenden Schaltung (101) zu steuern, und daß eine zweite Steuereinrichtung (114, 112, 124) an die integrierende Schaltung (101) gekoppelt ist, die auf einen Impuls des Impulsgenerators (10) anspricht und die integrierende Schaltung (101) veranlaßt, bei einem ausgewählten Zeitpunkt nach Empfang des Impulses vom Impulsgenerator (10) mit der Integrationsoperation zu beginner:.
2. Vorrichtung nac{. Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steus einrichtung (108, 128) aus einer Signalgeneratorschaltung (108) zur Lieferung eines Signals mit veränderbarem Pegel an die Eingangsklemme der integrierenden Schaltung (101) besteht.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeneratorschaltung (108) aus einem ersten Potentiometer besteht, das zwischen positive und negative Stromversorgungsklemnien eingeschaltet und an einem bewegbaren Abgriff mit der Eingangsklemme der integrierenden Schaltung 4S

(101) verbunden ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Potentiometer (106) und eine Addierschaltung (103) vorgesehen sind, welche die Ausgangssignale des zweiten Potentiometers (106) und der integrierenden Schaltung (101) summiert und das Summensignal an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung (18) anlegt.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung (112,114, 124) einen monostabilen Multivibrator (114), der auf einen Impuls von dem Impulsgenerator (10) anspricht und während einer ausgewählten Zeitspanne ein Ausgangssignal liefert, und einen Schalter (112) aufweist, der über die integrierende Schaltung (101) geschaltet und durch das Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators (114) ein- bzw. durchschaltbar ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (112) ein Feldeffekttransi- stör ist.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (114) einen Kondensator (C9) und einen Widerstand (116) aufweist, von denen mindestens einer regelbar ist, um die Impulsbreite eines vom Multivibrator (114) gelieferten Impulses in Abhängigkeit von einem von dem Impulsgenerator (10) gelieferten Impuls zu regeln.
8. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung (108, 128) eine invertierende bzw. Umsetzerschaltung (128) zum Invertieren des Ausgangssignals der integrierenden Schaltung (101) und ein erstes Potentiometer (130) aufweist, das zwischen die Ausgangsklemmen der integrierenden Schaltung (101) und die Umsetzerschaltung (128) eingeschaltet und an seinem bewegbaren Abgriff bzw. Schleifer an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung (18) angeschlossen ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelanzapfung des ersten Potentiometers (130) mit Masse verbunden ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Potentiometer (106) und eine Addierschaltung (103) vorgesehen sind, welche die Ausgangssignale von erstem und zweitem Potentiometer (106, 130) addiert und das Summensignal an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung (18j angelegt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 1, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung (112,114,124) einen Schalter (112), der über die integrierende Schaltung (101) geschaltet ist und unter Durchschaltung auf einen Impuls vom Impulsgenerator (10) anspricht, und einen monostabilen Multivibrator (124) aufweist, der an seiner Ausgangsklemme mit der Eingangsklemme der integrierenden Schaltung (101) verbunden ist und in Abhängigkeit vom Impuls des Impulsgenerators (10) ein Ausgangssignal niedrigen Pegels und nach einer ausgewählten oder vorgegebenen Zeitspanne ein Signal hohen Pegels erzeugt.
12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (124) einen Kondensator (C3) und einen Widerstand (126) aufweist, von denen mindestens einer variabel bzw. regelbar ist, um die Dauer des niedrigen Pegels eines vom Multivibrator (124) gelieferten Signals in Abhängigkeit vom Impuls des Impulsgenerators (10) zu regeln.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet, daß die elektroakusiische Wandlereinrichtung (T- 1 bis T- T) ein sektorförmig abtastender elektroakustischer Wandler ist.
14. Ultraschall-Diagnosevorrichtung, bestehend aus einem Impulsgenerator, einer elektroakustischen Wandlereinrichtung, die auf einen vom Impulsgenerator gelieferten Impuls anspricht und einen Ultraschallimpuls erzeugt, und welche ein einem empfangenen Ultraschallsignal entsprechendes elektrisches Signal liefert, aus einer Verstärkerschaltung mit variablem Verstärkungsgrad zur Verstärkung des elektrischen Signals der Wandlereinrichtung, dessen Verstärkungsgrad in Abhängigkeit von einem an seine Steuerklemme angelegten Verstärkungssteuersignal änderbar ist, und aus einer Verstärkungsgrad-Steuerschaltung zur Lieferung eines Ausgangssignals an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung, dadurch gekennzeichnet, daß

die Verstärkungsgrad-Steuerschaltung (100) eine erste Steuereinrichtung (101) enthält, die ein sich mit der Zeit monoton änderndes Ausgangssignal für die Steuerklemme der Verstärkerschaltung mit variablem Verstärkungsgrad (18) erzeugt, um die Verstärkung der Verstärkerschaltung mit variablem Verstärkungsgrad (18) zu ändern, und daß eine zweite Steuereinrichtung (124) vorgesehen ist, die auf einen !mpuls des Impulsgenerator anspricht und der ersten Steuereinrichtung eine beliebig voreinstellbare Zeit nach Empfang des Impulses vom Impulsgenerator (10) ein Ausgangssignal zuführt, so daß die erste Steuereinrichtung (101) veranlaßt wird, das sich mit der Zeit ändernde Ausgangssignal zu erzeugen.
15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung (ICi, 108, 128, 130) einen Funktionsgenerator (101) und eine Signalgeneratorschaltung (108) zur Lieferung eines Signals mit variablem Pegel an die Eingangsklemme des Funktionsgenerators (101) umfaßt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgeneratorschaltung (108) ein erstes Potentiometer umfaßt, das zwischen positive und negative Stromversorgungsklemmen eingeschaltet und mit seinem bewegbaren Abgriff an die Eingangsklemme des Funktionsgenerators angeschlossen ist.
17. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Potentiometer (106) und eine Addierschaltung (<03) vorgesehen sind, welche die Ausgangssignale des zweiten Potentiometers (106) und des Funktionsgenerators (101) summiert bzw. addiert und das Summensignal an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung (10) anlegt.
18. Vorrichtung nach Anspruch 14, 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung (112, 114, 124) einen monostabilen Multivibrator (114), der auf einen Impuls vom Impulsgenerator (10) anspricht und daraufhin während einer ausgewählten oder vorgegebenen Zeitspanne ein Ausgangssignal liefert, und einen Schalter (112) umfaßt, der über den Funktionsgenerator (101) geschattet und durch das Ausgangssignal des Multivibrators (114) durchschaltbar ist.
19. Vorrichtung nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (114) einen Kondensator (C2) und einen Widerstand (116) aufweist, von denen mindestens einer regelbar ist, urn die Impulsbreite eines vom Multivibrator (114) gelieferten Impulses in Abhängigkeit von einem vom Impulsgenerator (10) gelieferten Impuls zu regeln.
20. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Steuereinrichtung (101, 108, 128, 130) einen Funktionsgenerator (101), eine invertierende bzw. Umsetzerschaltung (128) zum Invertieren des Ausgangssignals des Funktions- μ generators (101) und ein erstes Potentiometer (130) umfaßt, das zwischen die Ausgangsklemmen des Funktionsgenerators (101) und der Umsetzerschaltung (128) eingeschaltet und mit seinem bewegbaren Abgriff mit der Steuerklemme der Verstärkerschaltung (18) verbunden ist.
21. Vorrichtung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittelanzapfung des ersten Potentiometers (130) an Masse liegt.
22. Vorrichtung nach Ansprucn 20 oder 21, dadurch gekennzeichnet, daß ein zweites Potentiometer (106) und eine Addierschaltung (103) vorgesehen sind, welche die Ausgangssignale von erstem und zweitem Potentiometer (106, 130) addiert und das Summensignal an die Steuerklemme der Verstärkerschaltung (18) anlegt.
23. Vorrichtung nach Anspruch 14, 20 oder 2!, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Steuereinrichtung (112, i 14,124) einen Schalter (112), der über den Funktionsgenerator (101) geschaltet ist und unter Durchschaltung auf einen Impuls vom Impulsgenerator (10) anspricht, und einen monostabilen Multivibrator (124) umfaßt, der an seiner Ausgangsklemme mit der Eingangsklemme des Funktionsgenerators (101) verbunden ist und auf den vom Impulsgenerator (10) gelieferten Impuls unter Erzeugung eines Ausgangssignals niedrigen Pegels und, nach einer ausgewählte : Zeitspanne, eines Signals hohen Pegels anspricht.
24. Vorrichtung nach Anspruch 11, 18 und 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Schalter (112) ein Feldeffekttransistor ist.
25. Vorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, daß der monostabile Multivibrator (124) einen Kondensator (C3) und einen Widerstand (126) aufweist, von denen mindestens einer regelbar ist, um die Dauer des niedrigen Pegels eines vom Multivibrator (124) gelieferten Signals in Abhängigkeit vom Impuls des Impulsgenerators (10) zu regeln.