DE3543604C2

DE3543604C2 - Ultraschall-Diagnosevorrichtung

Info

Publication number: DE3543604C2
Application number: DE3543604A
Authority: DE
Inventors: Yukio Ito; Yutaka Sato; Shinji Kishimoto; Satoshi Tamano
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1984-12-12
Filing date: 1985-12-10
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2005-12-11
Also published as: DE3543604A1; US4850366A; JPS61141347A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ultraschall-Diagnose vorrichtung der aus der EP 0 092 841 A2 bekannten Art, bei der ein innerer, sich bewegender Teil eines lebenden Körpers abgebildet wird.

Die bekannte Vorrichtung weist einen Detektor zur Erzeugung der Abbildung des Teils des Körpers mittels der von einem Ul traschallwandler ausgesendeten Ultraschallstrahlen und eine Einrichtung zum Ermitteln der Geschwindigkeit des sich bewe genden Teils mittels des Dopplereffektes auf. Die Abbildung des sich bewegenden Teils des Körpers erfolgt zusammen mit Informationen über die Geschwindigkeit derart, daß unter schiedliche Geschwindigkeiten mit unterschiedlicher Hellig keit oder, alternativ bei Verwendung eines Farbmonitors, po sitive Geschwindigkeiten in Rot und negative Geschwindigkei ten in Blau dargestellt werden. Aus der Abbildung läßt sich so die räumliche Verteilung der Geschwindigkeit in dem abge bildeten Bereich ersehen.

Diese Anordnung hat den Nachteil, daß damit weder Informatio nen über die zeitliche Geschwindigkeitsverteilung, das heißt die Streubreite der Geschwindigkeit über ein Zeitintervall Δt an einem bestimmten Ort, noch Informationen über die Intensi tät der reflektierten Ultraschallstrahlen gewonnen werden können. Gerade die Informationen über die Intensität sind je doch oft wichtig, da sie zum Beispiel Auskunft über die strö mende Blutmenge geben.

Aus der DE 34 17 660 A1 ist eine Ultraschall-Untersuchungs vorrichtung bekannt, bei der für eine Anzahl von Tiefenpunk ten jeweils ein Geschwindigkeitsparameter der Blutströmung (im konkret beschriebenen Fall die Geschwindigkeit selbst) mit Hilfe des Doppler-Prinzips bestimmt und kodiert auf einem Bildschirm ausgegeben wird. Die kodierte Darstellung kann in Gestalt einer Farbabstufung erfolgen, wobei die Farbe Rot für Geschwindigkeiten in Richtung auf den Meßwertwandler zu und die Farbe Blau für Geschwindigkeiten vom Meßwertwandler weg verwendet wird, und wobei Dunkelrot und Dunkelblau geringe Geschwindigkeiten und Übergänge zu Hellrot/Gelb und Hell blau/Weiß hohe Geschwindigkeiten anzeigen. Es ist dabei je doch nicht möglich, etwa mehrere Geschwindigkeitsparameter gleichzeitig anzuzeigen oder die Intensität der reflektierten Ultraschallstrahlen zu berücksichtigen. Auch für den Gegen stand dieser Druckschrift gelten somit die oben genannten Nachteile.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die aus der ein gangs genannten EP 0 092 841 bekannte Vorrichtung so auszuge stalten, daß damit auch Informationen über die zeitliche Ge schwindigkeitsverteilung und über die Amplitude der reflek tierten Ultraschallwellen erhalten werden können.

Diese Aufgabe wird, ausgehend von dem genannten Stand der Technik, durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst.

Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird nicht nur, zusätzlich zur Geschwindigkeit selbst, die zeitliche Verteilung der Ge schwindigkeit und die Amplitude der Ultraschallsignale ermit telt, sondern es werden auch noch die daraus gewonnenen In formationen über eine Farbkodierung derart dargestellt, daß die Größe und Richtung der Geschwindigkeit und das Ausmaß der Geschwindigkeitsverteilung qualitativ über verschiedene Far ben und quantitativ über die Farbtönung angezeigt wird, wäh rend die Information über die Amplitude mittels der Leucht dichte (Luminanz) ausgegeben wird. Anhand einer einzigen Dar stellung eines Ultraschall-Schnittbildes mit der erfindungs gemäßen Farb- und Helligkeitskodierung werden somit in über sichtlicher Weise alle für eine Diagnose erforderlichen In formationen übermittelt.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung des Anmeldungsgegenstandes ist im Anspruch 2 beschrieben.

Im folgenden werden anhand der Zeichnung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher beschrieben:

Fig. 1 zeigt in einem Diagramm, wie bei einem Ausführungs beispiel der Ultraschall-Diagnose vorrichtung die Geschwindigkeit eines sich bewegen den inneren Teils eines lebenden Körpers, die Ge schwindigkeitsverteilung, die Stärke der reflektier ten Ultraschallwelle und deren Korrelationen durch Farben angezeigt werden.

Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild den Grundaufbau eines Ausführungsbeispiels der Ultraschall-Diagnosevorrichtung.

Fig. 3 bis 6 zeigen, wie die Geschwindigkeit und die Ge schwindigkeitsverteilung bei dem Ausführungs beispiel berechnet werden.

Fig. 7 zeigt in einem Blockschaltbild im einzelnen den Aufbau eines Operators für die Stärke der reflektierten Ultraschallwelle und des Geschwindigkeitsope rators, die in Fig. 2 dargestellt sind.

Fig. 8 zeigt in einem Blockschaltbild im einzelnen den Aufbau eines weiteren Ausführungsbeispiels des Operators für die Stärke des reflektierten Ultraschallstrahles und des Geschwindigkeits operators, die in Fig. 2 dargestellt sind.

Fig. 9 zeigt in einem Blockschaltbild im einzelnen den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des in Fig. 1 dargestellten Geschwindigkeitsverteilungsope rators.

Fig. 10 zeigt in einem Blockschaltbild im einzelnen den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des in Fig. 3 dargestellten Farbkodierers.

Fig. 11 und 12 zeigen Kennlinien zur Darstellung der Schwie rigkeiten, die bei einer bekannten Ultraschall- Diagnosevorrichtung auftreten.

Im folgenden wird anhand der zugehörigen Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Ultra schall-Diagnosevorrichtung beschrieben, bei dem eine Information über einen sich bewegenden inneren Teil eines lebenden Körpers nach dem Verfahren der Schnellfouriertransformation angezeigt werden kann.

Zunächst wird das Grundprinzip dieser Art der Anzeige beschrieben.

Das Grundprinzip besteht im wesentlichen darin, daß die Information über den sich bewegenden inneren Teil eines lebenden Körpers dadurch angezeigt wird, daß die Leuchtdichte (Luminanz) entsprechend der Amplitude (Stärke) des vom sich bewegenden inne ren Teil reflektierten Ultraschallstrahles geändert wird, um sie mit der bekannten Art der Anzeige der nach dem Verfahren der Schnellfouriertransformation erhaltenen Information kompatibel zu machen.

Die bekannte Art der Anzeige der Information über einen sich be wegenden inneren Teil eines lebenden Körpers besteht darin, daß die Bewegung des sich bewegenden inneren Teils nach dem bekann ten Ultraschallimpulsdopplerverfahren erfaßt wird, das Ergebnis der Erfassung der Bewegung einer Schnellfouriertransformation unterworfen wird und die zeitabhängige Änderung der Geschwindig keit des sich bewegenden inneren Teils angezeigt wird. Bei dem bekannten Anzeigeverfahren werden die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers an der Meßstelle so angezeigt, daß in der in Fig. 11 dargestellten Weise die Richtung und die Geschwindigkeit f_d, d. h. das Maß der Dopplerverschiebung an der Meßstelle der sich annähernden Bewegung und der zurückweichenden Bewegung in ana loger Weise auf der vertikalen Achse angezeigt werden. Die hori zontale Achse gibt die zeitabhängige Änderung t der Bewegungs richtung und der Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils wieder, wobei die Konzentration des Musters, das die Be wegung des sich bewegenden inneren Teils anzeigt, proportional zur Stärke der Ultraschallwelle ist, die von dem sich bewegenden inneren Teil reflektiert wird. Bei einer zweidimensionalen Farb anzeige können jedoch die Stärke der Dopplerverschiebung an der Meßstelle, d. h. die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils an der Meßstelle nicht dadurch angezeigt werden, daß ihre Werte auf der Zeitachse aufgetragen werden, wie es oben beschrieben wurde. Die Bewegungsrichtung und die Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils werden daher dadurch angezeigt, daß eine Farbe und die Luminanz je weils an einem Schnittbild oder Schichtbild geändert werden, das an der Meßstelle aufgenommen wird.

Weiterhin muß bei einer Farbanzeige nach dem bekannten Ver fahren der Schnellfouriertransformation eine sich ändernde Farbe zur Anzeige der Geschwindigkeitsverteilung σ aus dem gleichen Grund verwandt werden, wenn die Geschwindigkeitsver teilung σ an der Meßstelle betrachtet wird, wie es auch in Fig. 12 dargestellt ist.

In den Fig. 11 und 12 sind die Stärke f_d der Dopplerverschie bung und die Zeit aufgetragen. Die Vorzeichen "+" und "-" geben die annähernde bzw. die zurückweichende Richtung an.

Bei der Erfindung wird demgegenüber eine Farbe, die die Geschwindigkeitsverteilung σ angibt, mit Farben, die die Bewegungsgeschwindigkeit und die Richtung des sich bewegenden inneren Teils angeben, in einem Anteil gemischt, der der Höhe der Geschwindigkeitsverteilung entspricht, so daß die Bewegungsgeschwindigkeit, die Bewegungsrichtung, die Ge schwindigkeitsverteilung und deren Korrelationen an den einzel nen Meßstellen durch Farben angezeigt werden können.

Dieses Grundprinzip der Farbanzeige wird im folgenden im einzel nen anhand von Fig. 1 beschrieben.

In Fig. 1 ist auf der Achse x die Geschwindigkeitsverteilung σ aufgetragen, wobei diese Geschwindigkeitsverteilung σ beispiels weise grün angezeigt wird. Auf der Achse y ist die Geschwindig keit eines sich bewegenden inneren Teils eines lebenden Körpers aufgetragen. Das Vorzeichen "+" gibt die annähernde Rich tung an, wobei die Annäherungsgeschwindigkeit v_i beispielsweise rot angezeigt wird. Das Vorzeichen "-" gibt die zurückweichende Richtung an, wobei die Zurückweichungsgeschwindigkeit v_i bei spielsweise blau angezeigt wird. Auf der Achse z ist die Stär ke P der Ultraschallwelle aufgetragen, die von dem sich bewe genden inneren Teil reflektiert wird, wobei diese Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle durch die Luminanz angezeigt wird.

Die Zeichen Y_x1, BG_x2, R_y1, B_y2 und O bezeichnen dunkles Gelb, dunkles tiefes Blau-Grün, dunkles tiefes Rot, dunkles tiefes Blau und die Grenzlinien zwischen hellem Rot und hellem Blau jeweils.

Die Zeichen R_z1, B_z2, Y_z3 und BG_z4 bezeichnen helles tiefes Rot, helles tiefes Blau, helles Gelb und helles tiefes Blau-Grün jeweils.

Ein Ultraschallimpulsstrahl mit konstanter Folgefrequenz wird zu einem sich bewegenden inneren Teil eines lebenden Körpers aus gesandt und die vom sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers reflektierte Ultraschallwelle wird empfangen. Das empfan gene hochfrequente Signal wird mit einer Gruppe von komplexen Bezugssignalen gemischt, die eine Frequenz haben, die gleich dem n-fachen der Folgefrequenz des ausgesandten Ultraschallim pulsstrahles ist, wobei n eine ganze Zahl ist, und die eine kom plexe Beziehung zueinander haben, um dadurch das empfangene hochfrequente Signal in komplexe Signale umzuwandeln. Auf der Grundlage dieser komplexen Signale werden die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers sowie die Amplitude (Stärke) der von dem sich bewegenden inneren Teil reflektierten Ultraschallwelle durch zugehörige Operatoren berechnet. In Abhängigkeit von den berech neten Größen dieser Informationen werden die Geschwindigkeit, die Geschwindigkeitsverteilung und die Stärke der reflektierten Welle durch die Kombination von Farben und die Luminanz ange zeigt, wie es in Fig. 1 dargestellt ist.

Das heißt im einzelnen, daß der Abstand vom Ursprungspunkt auf der y-Achse der Geschwindigkeit der Bewegung beispielsweise des Blutstromes entspricht, wobei an einer vom Ursprungspunkt entfernten Stelle die Geschwindigkeit des Blutstromes hoch ist, während an einer nahe am Ursprungspunkt liegenden Stelle die Geschwindigkeit des Blutstromes niedrig ist. Die Annäherungs bewegung wird beispielsweise rot angezeigt. Die Annäherungsbe wegung mit hoher Geschwindigkeit wird durch die tiefrote Farbe R_y1 oder R_z1, beispielsweise Magentarot, angezeigt und die An näherungsbewegung mit niedriger Geschwindigkeit wird durch eine hellrote Farbe, beispielsweise Rosarot, angezeigt. In dieser Weise wird eine sich ändernde rote Farbe in Abhängigkeit von der Ge schwindigkeit der Annäherungsbewegung angezeigt.

Andererseits wird die Zurückweichungsbewegung beispielsweise blau angezeigt. Die Zurückweichungsbewegung mit hoher Geschwin digkeit wird durch die tiefe blaue Farbe B_y2 oder B_z2, beispiels weise Ultramarin, angezeigt, während die Zurückweichungsbewegung mit niedriger Geschwindigkeit durch eine helle blaue Farbe, bei spielsweise Himmelblau, angezeigt wird. In dieser Weise wird eine sich ändernde blaue Farbe in Abhängigkeit von der Geschwindig keit der Zurückweichungsbewegung angezeigt.

Die Geschwindigkeitsverteilung σ wird weiterhin durch ein sich in Abhängigkeit vom Wert der Geschwindigkeitsverteilung ändern des Zumischen einer grünen Farbe zu der blauen oder roten Farbe angezeigt.

Wie es oben beschrieben wurde, wird bei dieser Art der Anzeige die zur Anzeige benutzte Far be in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit oder der Geschwindig keit und der Geschwindigkeitsverteilung bestimmt und wird die Luminanz in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit und/oder der Geschwindigkeitsverteilung nicht geändert.

Es wird somit die Leuchtdichte (Luminanz) des Farbsignals, das durch die Geschwindigkeit und/oder die Geschwindigkeitsverteilung be stimmt ist, in Abhängigkeit von der Stärke der Ultraschallwelle geändert, die vom sich bewegenden inneren Teil des lebenden Kör pers reflektiert wird.

Ein Beispiel der obigen Art der Farbanzeige wird im folgenden beschrieben.

Wie es oben beschrieben wurde, wird die Luminanz eines Farbsig nals, das durch die Bewegungsrichtung, die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitsverteilung eines sich bewegenden inneren Teils eines lebenden Körpers bestimmt ist, in Abhängigkeit von der Stärke der Ultraschallwelle geändert, die vom sich bewegenden inneren Teil reflektiert wird, um die Stärke der reflektierten Ultraschallwelle anzuzeigen. Es sei beispielsweise angenommen, daß eine Anzeige, die zum Anzeigen benutzt wird, 64 Farbtöne der Farbe Rot R, der Farbe Grün G und der Farbe Blau B anzeigen kann. Bei einer derartigen Anzeige werden Rot, Grün und Blau in acht Tönen jeweils dazu benutzt, die Geschwindigkeit anzuzeigen, wobei das Verteilungsverhältnis der Töne der Farben Rot, Grün und Blau in Abhängigkeit von der wahrgenommenen Geschwindigkeit bestimmt wird. Für die Farbanzeige der Geschwindigkeitsvertei lung wird weiterhin Grün zugemischt, wobei das Verteilungsver hältnis der Töne von Rot, Grün und Blau in Abhängigkeit von der Bewegungsrichtung, der Geschwindigkeit und der Geschwindigkeits verteilung bestimmt wird, um die Farbe zum Anzeigen der Ge schwindigkeitsverteilung zu bestimmen. Die Stärke der reflektier ten Ultraschallwelle wird durch eine von acht Stufen kombiniert mit dem Verteilungsverhältnis von Rot, Grün und Blau angezeigt, wie es oben beschrieben wurde. Beispielsweise wird der aus den acht Tönen gewählte Ton mit den bereits bestimmten Farb tönen von Rot, Grün und Blau multipliziert, um die Luminanz der wahrgenommenen Stärke der reflektierten Ultraschallwelle einzu stellen, ohne das Verteilungsverhältnis von Rot, Grün und Blau zu ändern.

In den Fig. 2 bis 10 ist der Aufbau und die Arbeitsweise eines Ausführungsbeispiels der Ultraschall-Diagnosevorrichtung dargestellt, die auf dem oben beschriebenen Anzeigeprinzip basiert. Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild schematisch den Grundaufbau der Ultraschall- Diagnosevorrichtung.

Wie es in Fig. 2 dargestellt ist, wird ein Ultraschallstrahl, der zu einem sich bewegenden inneren Teil eines lebenden Kör pers von einer Ultraschallsonde 1 ausgesandt wird, durch eine Sendeschaltung 2 erzeugt. Die Impulse des ausgesandten Ultra schallstrahles werden vom sich bewegenden inneren Teil des le benden Körpers reflektiert und durch die Ultraschallsonde 1 empfangen. Das empfangene hochfrequente Signal, das eine inter ne Information über den lebenden Körper enthält, wird durch eine Hochfrequenzverstärkerschaltung 3 verstärkt. Ein Quarz oszillator 4 erzeugt ein hochfrequentes Synchronsignal. Dieses hochfrequente Synchronsignal wird über eine Synchronisierschal tung 5 in ein Bezugssignal umgewandelt, das eine Frequenz hat, die der Folgefrequenz der Ultraschallimpulse entspricht, die von der Ultraschallsonde 1 ausgesandt werden. Die Phase des Be zugssignals, das von der Synchronisierschaltung 5 erzeugt wird, wird durch einen Phasenschieber 6 um 90° verschoben. Das um 90° phasenverschobene Bezugssignal vom Phasenschieber 6 wird mit dem verstärkten empfangenen Signal in einem ersten Mischer 7 ge mischt, der so arbeitet, daß er die Information über die Bewe gungsrichtung des sich bewegenden Teils liefert, der beispiels weise der Blutstrom ist. Das Bezugssignal von der Synchronisier schaltung 5 wird andererseits auch direkt mit dem verstärkten empfangenen Signal in einem zweiten Mischer 8 gemischt.

Ein erster Unterdrücker 14 und ein zweiter Unterdrücker 15 ent nehmen nur die Doppleranteile mit der Information über den sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers den Ausgangssigna len des ersten und zweiten Mischers 7 und 8 jeweils. Ein Opera tor 16 für die Stärke der reflektierten Ultraschallwelle be rechnet die Stärke der vom sich bewegenden inneren Teil des le benden Körpers reflektierten Ultraschallwelle, d. h. die Ampli tude jedes Signals, das den gewonnenen Doppleranteil enthält. Ein Geschwindigkeitsoperator 17 berechnet die Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers auf der Grundlage der Ausgangssignale der Unterdrücker, die die gewonnenen Doppleranteile wiedergeben. Ein Geschwindigkeitsver teilungsoperator 18 berechnet den Wert der Geschwindigkeitsver teilung auf der Grundlage des Wertes der Geschwindigkeit, der durch den Geschwindigkeitsoperator 17 berechnet wird. Das empfan gene Signal wird in dieser Weise durch den Geschwindigkeitsope rator 17 und den Geschwindigkeitsverteilungsoperator 18 in ein die Geschwindigkeit angebendes und in ein die Geschwindigkeits verteilung angebendes Signal umgewandelt. Ein Operationswähl schalter 19 dient zum Bestimmen, ob nur die Geschwindigkeit zu berechnen ist, oder ob sowohl die Geschwindigkeit als auch die Geschwindigkeitsverteilung berechnet werden sollen. Dieser Operationswählschalter 19 wird unter der Steuerung einer Opera tionswählfestlegungsschaltung 20 umgeschaltet. Der Operations wählschalter 19 kann zwischen dem Geschwindigkeitsoperator 17 und dem Geschwindigkeitsverteilungsoperator 18 angeordnet sein. Ein Farbkodierer 21 erzeugt Ausgangssignale, die die Anteile der Kombination der drei Primärfarben Rot, Grün und Blau wieder geben, in Abhängigkeit von der Information über die Geschwindig keit (Richtung und Geschwindigkeit), über die Geschwindigkeits verteilung und über die Stärke der reflektierten Ultraschallwel le. Ein Detektor 22 nimmt das empfangene Signal, das die interne Information des lebenden Körpers enthält und durch die Hochfre quenzverstärkerschaltung 3 verstärkt wurde, auf, um ein Schnitt bildsignal des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Kör pers zu gewinnen. Dieses gewonnene Schnittbildsignal wird in einen digitalen Abtastwandler DSC 23 eingeschrieben.

Der hochfrequente Anteil des Ausgangssignals des ersten Mischers 7 wird durch ein Tiefpaßfilter 10 entfernt und das Ausgangssig nal des Tiefpaßfilters 10 liegt an einer Abtast- und Halteschal tung 11. Um einen eindimensionalen Doppler-Verschiebungsanteil aus dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 10 in üblicher Weise zu gewinnen, liegt ein Tastimpulssignal, das von einem Tastim pulsgenerator 9 erzeugt wird, an der Abtast- und Halteschaltung 11, um dadurch das Signal zu gewinnen, das die Doppler-Verschiebung des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers wieder gibt. Nach einer Glättung durch ein Bandpaßfilter 12 liegt die ses Doppler-Verschiebungssignal an einer Frequenzanalysierschal tung 13, wo das eindimensionale Doppler-Verschiebungssignal bei spielsweise durch eine Schnellfouriertransformation gewonnen wird. Dieses eindimensionale Doppler-Verschiebungssignal wird gleichfalls in den DSC 23 eingeschrieben.

Die Signale, die die innere Information des lebenden Körpers wiedergeben, und in den DSC 23 eingeschrieben sind, werden in ein Videosignal im DSC 23 umgewandelt und in Form eines Fernseh signals ausgelesen, das an der Anzeigeeinheit 25 beispielsweise einem Kathodenstrahlröhrenmonitor oder einem Fernsehmonitor über eine Anzeigesteuerung 24 angezeigt wird.

Unter den internen Informationen des lebenden Körpers werden die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitsverteilung nach den später beschriebenen arithmetischen Gleichungen und Ausdrücken berechnet.

Um die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitsverteilung zu be rechnen ist es notwendig, die Höhe der Doppler-Verschiebung auf zunehmen, die in einer Vielzahl von Ultraschallwellen auftritt, die aus einer gegebenen bestimmten Tiefe reflektiert werden. Der Einfachheit halber wird angenommen, daß die Anzahl der empfange nen Signale gleich zwei ist.

Der Ultraschallstrahl wird von der Ultraschallsonde 1 zum sich bewegenden inneren Teil eines lebenden Körpers im Zeitintervall Δt ausgesandt und die vom sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers reflektierten Ultraschallwellen werden von der Ultraschallsonde 1 empfangen. Wenn eine zeitabhängige Änderung jeder Reflektionsstelle berücksichtigt wird, so wird die Ampli tude des Dopplersignals an der Reflektionsstelle, das aus jedem der empfangenen Signale gewonnen wird, durch einen Wert zu einem gegebenen Zeitpunkt einer periodischen Funktion wiedergegeben, die eine gewisse Amplitude wiedergibt und die Periode der Doppler-Verschiebung hat. Um die Amplitude, die von der perio dischen Funktion wiedergegeben wird und aus der Doppler-Ver schiebung resultiert, d. h. das Bewegungsmoment des sich bewegen den inneren Teils des lebenden Körpers zu ermitteln, liefert die Kombination aus dem Phasenschieber 6 und den Mischern 7 und 8 Signale mit einem Phasenunterschied von 90° auf der Grundlage der empfangenen Signale. Die Amplituden a, b, c und d der Dopp ler-Verschiebung in einer gegebenen Tiefe der insgesamt vier Signale sind durch Phasen zu den Zeitpunkten t und t+ Δt gege ben, wie es in Fig. 3 dargestellt ist.

Das heißt im einzelnen, daß die Amplituden a und c zum Zeitpunkt t der Funktionen mit einer Periode oder Frequenz f_d der Doppler- Verschiebung und einem Phasenunterschied von 90° sich in der fol genden Weise ausdrücken lassen:

a = l sin 2π f_dt (1)

c = l cos 2π f_dt (2)

wobei l der Absolutwert der Amplitude des Signals ist, das zum Zeitpunkt t empfangen wird.

In ähnlicher Weise können die Amplituden b und d zum Zeitpunkt t + Δt in der folgenden Weise ausgedrückt werden:

b = l sin 2π f_dt(t +Δt) (3)

d = l cos 2π f_dt(t + Δt) (4).

Auf der Grundlage dieser Ausdrücke (1) bis (4) lassen sich die Absolutwerte der Amplituden l_t und l_(t+ _Δ _t) der Funktionen zu den Zeitpunkten t und t+ Δt in der folgenden Weise ausdrücken:

l_t = (a² + c²)^1/2 (5)

l_{(t +} _Δ _t) = (b² + d²)^1/2 (6).

Diese absoluten Amplituden l_t und l_{(t +} _Δ _t) sind proportional dem Strömungsdurchsatz des Fluides, beispielsweise des Blutes im lebenden Körper.

Im folgenden wird beschrieben, wie die Bewegungsgeschwindig keit des Fluides im lebenden Körper berechnet wird.

Fig. 4 zeigt, daß zu den Zeitpunkten t und (t + Δt) die Doppler-Wellen jeweils Winkelversetzungen Θ und δ haben, die sich wie folgt ausdrücken lassen:

Es sei darauf hingewiesen, daß die Werte Θ und δ die durch die Ausdrücke (7) und (8) bestimmt sind, in den Bereichen -90° < Θ < 90° und -90° < δ < 90° jeweils liegen. Um die Werte Θ und δ so zu bestimmen, daß sie in den Bereichen

0° < Θ < 360°, 0° < δ < 360°

liegen, muß der Wert von Θ auf der Grundlage a (= l sin 2 π f_dt), c (= l cos 2 πf_dt) und c′ (= l cos (π - 2 π f_dt)), wie es in den Fig. 5 und 6 dargestellt ist, berechnet werden. In ähnlicher Weise wird der Wert δ auf der Grundlage von b (= l sin 2 π f_d(t-Δt)) und d (= l cos 2 π f_d(t-Δt) berechnet.

Das heißt mit anderen Worten, daß in Abhängigkeit davon, ob der Sinus und der Kosinusanteil der Signale mit einem Phasenun terschied von 90° positiv oder negativ ist, der Wert von x in sin^-1 x in verschiedenen Bereichen liegt, wie es in der folgenden Tabelle I dargestellt ist.

Tabelle I

Auf der Grundlage der Tabelle I werden die Werte von Θ und δ, die durch die Ausdrücke (7) und (8) jeweils gegeben sind, be rechnet. Der Versetzungswinkel ΔΘ in der sehr kleinen Ände rungszeitspanne Δt wird nach dem folgenden Ausdruck (10) auf der Grundlage der Ausdrücke (7) und (8) berechnet:

ΔΘ = Θ - δ (10).

Die Winkelgeschwindigkeit ω läßt sich wie folgt ausdrücken:

ω = ΔΘ/Δt
= (δ - Θ)/Δt (11).

Aus dem obigen Ausdruck (11) ergibt sich die Frequenz f_d der Doppler-Verschiebung als:

f_d = 2π · ω
= 2π · (δ - Θ)/Δt.

Da diese Doppler-Verschiebungsfrequenz f_d proportional zur Geschwindigkeit des Fluidstromes im lebenden Körper ist, können die Bewegungsrichtung des Fluides und die Geschwindigkeit des Fluidstromes im lebenden Körper auf der Grundlage der Doppler- Verschiebungsfrequenz f_d berechnet werden.

Der Operator 16 für die Stärke der reflektierten Ultraschall welle und der Geschwindigkeitsoperator 17, die in Fig. 2 dar gestellt sind, berechnen die Stärke der reflektierten Ultra schallwelle und die Geschwindigkeit jeweils nach den zugehöri gen Ausdrücken. Fig. 7 zeigt im einzelnen den Aufbau eines Ausführungsbeispiels des Operators 16 für die Stärke der re flektierten Ultraschallwelle und eines Ausführungsbeispiels des Geschwindigkeitsoperators 17.

Wie es in Fig. 7 dargestellt ist, liegen die Werte des Sinus anteils (a ist durch den Ausdruck (1) gegeben und b ist durch den Ausdruck (3) gegeben) der zum Zeitpunkt t und zum Zeit punkt t + Δt empfangenen Signale der Reihe nach an einer er sten Halteschaltung 101, wo diese Werte in dieser Reihenfolge kurzzeitig gespeichert werden. In ähnlicher Weise liegen die Werte des Kosinusanteils (c ist durch den Ausdruck (2) gegeben und d ist durch den Ausdruck (4) gegeben) der zu den Zeitpunk ten t und t + Δt empfangenen Signale der Reihe nach an einer zweiten Halteschaltung 102, wo sie in dieser Reihenfolge kurz zeitig gespeichert werden.

Eine erste Verzögerungsschaltung 103A ist mit dem Ausgang der ersten Halteschaltung 101 verbunden, um den Wert des Sinusan teils des Signals, das von dem vorhergehenden Ultraschallstrahl gewonnen wurde, der aus derselben Tiefe empfangen wurde, d. h. den Wert a zu liefern, der durch den Ausdruck (1) gegeben ist. Eine zweite Verzögerungsschaltung 103B ist mit dem Ausgang der zweiten Halteschaltung 102 verbunden, um den Wert des Kosinus anteils des Signals, das von dem vorhergehenden Ultraschallstrahl gewonnen wird, der aus der gleichen Tiefe empfangen wird, d. h. den Wert zu liefern, der für die Berechnung von sin^-1 in Tabelle I verwandt wird. Ein Operator 104, der die Form eines Festspei chers ROM hat, weist eine Tabelle zum Berechnen des Absolut wertes (der Werte l_t ist durch den Ausdruck (5) gegeben) der Amplitude des empfangenen Signals auf der Grundlage des Wertes des Sinusanteils (a ist durch den Ausdruck (1) gegeben) und des Wertes des Kosinusanteils (c ist durch den Ausdruck (2) ge geben) auf. Eine dritte Verzögerungsschaltung 105 ist mit dem Ausgang des Festspeichers ROM 104 verbunden, um den Absolut wert (den Wert l_{(t +} _Δ _t), der durch den Ausdruck (6) gegeben ist) der Amplitude des Signals zu liefern, das von dem vorhergehen den Ultraschallstrahl gewonnen wird, der aus der gleichen Tiefe empfangen wird. Ein zweiter Festspeicher ROM 106 weist eine Ta belle zum Berechnen des Wertes des Winkels δ nach dem Ausdruck (8) und der Tabelle I auf der Grundlage der Ausgangsdaten der Halteschaltungen 101, 102 und des Festspeichers ROM 104 auf. Ein dritter Festspeicher ROM 107 weist eine Tabelle zum Be rechnen des Wertes des Winkels Θ nach dem Ausdruck (7) und der Tabelle I auf der Grundlage der Ausgangsdaten der Verzögerungs schaltungen 103A, 103B und 105 auf. Ein vierter Festspeicher ROM 108 weist eine Tabelle zum Berechnen des Wertes des Ver setzungswinkels ΔΘ nach dem Ausdruck (10) auf der Grundlage der Ausgangsdaten der Festspeicher ROM 106 und 107 auf.

Eine das Intervall Δt festlegende Schaltung 109 legt das Zeit intervall Δt des Aussendens des Ultraschallstrahls von der Ul traschallsonde 1 fest. Ein fünfter Festspeicher ROM 110 weist eine Tabelle zum Berechnen des Wertes der Winkelgeschwindig keit ω, die durch den Ausdruck (11) gegeben ist, auf der Grundlage der Ausgangsdaten des Festspeichers ROM 108 und des festgelegten Wertes des Zeitintervalls Δt der Ultraschallaus sendung auf.

Im folgenden wird die Arbeitsweise des Geschwindigkeitsopera tors 17 mit einem derartigen Aufbau anhand von Fig. 7 beschrie ben.

Die Daten b des Sinusanteils des Signals, das von der reflek tierten Welle gewonnen wird, die zum Zeitpunkt t + Δt empfan gen wird, liegen vom Unterdrücker 14 in Fig. 2 an der ersten Halteschaltung 101 und die Daten d des Kosinusanteils des Sig nals, das von der empfangenen Welle gewonnen wird, liegen vom Unterdrücker 15 an der zweiten Halteschaltung 102. Von den Mal teschaltungen 101 und 102 liegen die Daten b und d des Sinus- und Kosinusanteils des Signals am ersten Festspeicher ROM 104 und von diesem Festspeicher ROM 104 liegt der Absolutwert l_t der Stärke des empfangenen Ultraschallstrahles am zweiten Fest speicher ROM 106. Da die Daten b und d des Sinus-und des Kosi nusanteils des empfangenen Signals von der ersten und der zwei ten Halteschaltung 101 und 102 jeweils dem zweiten Festspei cher ROM 106 geliefert werden, um für die Berechnung des Wertes des Winkels δ nach dem Ausdruck (8) verwandt zu werden, liegt der berechnete Wert des Winkels δ zum Zeitpunkt t + Δt vom zweiten Festspeicher ROM 106 am vierten Festspeicher ROM 108. Die Ausgangsdaten des ersten Festspeichers ROM 104 liegen auch an der dritten Verzögerungsschaltung 105, um durch das festge legte Zeitintervall Δt der Ultraschallaussendung verzögert zu werden. Gleichzeitig liegt der Absolutwert l_t der Amplitude des Signals, das vom vorhergehenden empfangenen Ultraschall strahl gewonnen wird, am dritten Festspeicher ROM 107. Da die Daten a und c des Sinus- und des Kosinusanteils des Signals, das von dem vorhergehenden empfangenen Ultraschallstrahl gewonnen wird, von der ersten und der zweiten Verzögerungsschaltung 103A und 103B jeweils an diesem Festspeicher ROM 107 liegen, um zur Berechnung des Wertes des Winkels Θ nach dem Ausdruck (7) be nutzt zu werden, liegt der berechnete Wert des Winkels Θ zum Zeitpunkt t vom dritten Festspeicher ROM 107 am vierten Fest speicher ROM 108, um zur Berechnung des Versetzungswinkels ΔΘ nach dem Ausdruck (10) benutzt zu werden. Dieser berechnete Wert von ΔΘ liegt zusammen mit dem Wert von Δt, der von der Ein stellschaltung 109 für das Zeitintervall Δt kommt, am fünften Festspeicher ROM 110, um zur Berechnung der Winkelgeschwindig keit ω nach dem Ausdruck (11) benutzt zu werden, wobei der berechnete Wert von ω am Geschwindigkeitsverteilungsopera tor 18 und am DSC 23 liegt.

Ein anderes Ausführungsbeispiel des Geschwindigkeitsopera tors 17 ist in Fig. 8 dargestellt. Wie es in Fig. 8 darge stellt ist, weist der Geschwindigkeitsoperator 17A einen Mikro prozessor 201, einen Festspeicher ROM 202, einen Speicher mit direktem Zugriff RAM 203 und eine Schnittstelle 204 auf, die gemeinsam mit einer Sammelleitung verbunden sind. In diesem Geschwindigkeitsoperator 17A werden die Ausdrücke (1) bis (11) nach einem Software-Programm berechnet.

Im folgenden wird anhand von Fig. 9 der Aufbau eines Ausfüh rungsbeispiels des in Fig. 2 dargestellten Geschwindigkeits verteilungsoperators 18 im einzelnen beschrieben.

Die Berechnung der Geschwindigkeitsverteilung σ, die in diesem Geschwindigkeitsverteilungsoperator 17 durchgeführt wird, läßt sich wie folgt ausdrücken:

wobei v_i (i ist eine ganze Zahl von 1 bis n) die Bewegungs geschwindigkeit ist, die durch den Geschwindigkeitsoperator 17 berechnet wird, und die mittlere Geschwindigkeit bezeichnet.

Wie es in Fig. 9 dargestellt ist, speichern Puffer 300A bis 300H die Daten der Bewegungsgeschwindigkeit v_i. Diese Puffer 300A bis 300H sind beispielsweise derart ausgebildet, daß jeder von ihnen eine ausreichende Kapazität zum Speichern der Ge schwindigkeitsdaten hat, die von der reflektierten Welle eines Ultraschallstrahles gewonnen werden.

Ein Adressengenerator 301 erzeugt die Adressen der Puffer 300A bis 300H. Diese Puffer 300A bis 300H werden unter der Steuerung eines Steuerteils 302 gewählt, der in der Steuervorrichtung ent halten ist, die das gesamte System steuert. Ein üblicher Opera tor 303 führt die Berechnung der Geschwindigkeitsverteilung nach dem Ausdruck (12) aus. Ein anderer gewöhnlicher Operator 304 berechnet die mittlere Geschwindigkeit nach dem Ausdruck (13).

Fig. 10 zeigt im einzelnen den Aufbau eines Ausführungsbei spiels des in Fig. 2 dargestellten Farbkodierers.

Wie es in Fig. 10 dargestellt ist, berechnen ein Operator 401 für die Rotanzeige, ein Operator 402 für die Grünanzeige und ein Operator 403 für die Blauanzeige die Werte der Mischanteile dieser drei Primärfarben R, G und B in Abhängigkeit von der be rechneten Geschwindigkeit v_i und der Geschwindigkeitsverteilung σ, die anzuzeigen sind. Die Anzeigefarbe wird dadurch erzeugt, daß die drei Primärfarben Rot, Grün und Blau nach den berechne ten Werten gemischt werden. Der Operator 401 für die Rotanzeige berechnet die Höhe des Rotanteils in der angezeigten Farbe, der Operator 402 für die Grünanzeige berechnet die Höhe des Grünan teils und der Operator 403 für die Blauanzeige berechnet die Höhe des Blauanteils.

Ein Rotluminanzeinstellglied 404, ein Grünluminanzeinstellglied 405 und ein Blauluminanzeinstellglied 406 sind mit den Operato ren 401, 402 und 403 für die Rot-, Grün- und Blauanzeige jeweils verbunden, so daß die Luminanz der Anzeigefarbe, die dadurch ge bildet wird, daß Rot, Grün und Blau nach den berechneten Antei len gemischt werden, proportional der Stärke P der reflektier ten Ultraschallwelle ist.

Die Operatoren 401, 402 und 403 für die Rot-, Grün- und Blau anzeige haben die Form von Festspeichern ROM, die tabellierte Ergebnisse der Berechnung speichern, die vorher auf der Grund lage des o.g. Prinzips erfolgt ist, wie es beispielsweise in den Tabellen II, III und IV jeweils dargestellt ist.

Die Rot-, Grün- und Blauluminanzeinstellglieder 404, 405 und 406 stellen die Luminanz beispielsweise nach den Tabellen V, VI und VII jeweils ein, in denen die Anzeigeluminanz in 64 Stufen unterteilt ist, die vorher experimentell bestimmt wurden. Der Einfachheit halber sind die Geschwindigkeit und die Geschwin digkeitsverteilung durch digitale Werte von 5 Bit und 3 Bit je weils wiedergegeben und sind die quantisierten Äquivalente in den Tabellen II bis VII dargestellt.

Tabelle II

Operationstabelle für die Rotanzeige

Tabelle III

Operationstabelle für die Grünanzeige

Tabelle IV

Operationstabelle für die Blauanzeige

Tabelle V

Einstelltabelle für die Rotluminanz

Tabelle VI

Einstelltabelle für die Grünluminanz

Tabelle VII

Einstelltabelle für die Blauluminanz

Im folgenden wird anhand von Fig. 10 die Arbeitsweise des Farb kodierers beschrieben, der bei dem vorliegenden Ausführungsbei spiel der Erfindung verwandt wird.

Wenn die Daten der Geschwindigkeit v_i und der Geschwindigkeits verteilung σ an den Operatoren 401, 402 und 403 für die Rot-, Grün- und Blauanzeige liegen, erzeugt der Operator 401 für die Rotanzeige ein Ausgangssignal, das die Höhe des Rotanteils unter diesen drei Primärfarben Rot, Grün und Blau entsprechend der Ge schwindigkeit v_i und der Geschwindigkeitsverteilung σ wieder gibt, die anzuzeigen sind, erzeugt der Operator 402 für die Grün anzeige ein Ausgangssignal, das die Höhe des Grünanteils wieder gibt, und erzeugt der Operator 403 für die Blauanzeige ein Aus gangssignal, das die Höhe des Blauanteils wiedergibt. Diese Aus gangssignale liegen an den Rot-, Grün- und Blauluminanzeinstell gliedern 404, 405, 406 zusammen mit den Luminanzdaten, die der Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle entsprechen. Die Luminanz, die die Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle angibt, wird somit der Farbe zuaddiert, die der Geschwindig keit v_i und der Geschwindigkeitsverteilung σ entspricht, die anzuzeigen sind.

Bei dem Ausführungsbeispiel der Erfindung umfassen die Ein gangsdaten der Geschwindigkeit v_i, der Geschwindigkeitsvertei lung σ und der Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle, die in den Tabellen II, III und IV und in den Tabellen V, VI und VII dargestellt sind, jeweils 5 Bit, 3 Bit und 3 Bit. Die Kapazitäten dieser Tabellen können jedoch leicht so er höht werden, daß die Geschwindigkeit v_i, die Geschwindigkeits verteilung σ und die Stärke P der reflektierten Ultraschall welle durch Daten aus mehr Bit, beispielsweise k Bit, l Bit und m Bit jeweils wiedergegeben werden.

Im folgenden wird anhand von Fig. 2 die Arbeitsweise der ge samten Ultraschall-Diagnosevorrichtung beschrieben.

Der Ultraschallimpulsstrahl, der von der Ultraschallsonde 1 zum sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers ausge sandt wird, wird durch die Sendeschaltung 2 erzeugt. Der ausge sandte Ultraschallimpulsstrahl wird durch den sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers reflektiert und durch die Ul traschallsonde 1 empfangen. Das empfangene hochfrequente Signal, das die interne Information des lebenden Körpers enthält, wird durch die Hochfrequenzverstärkerschaltung 3 verstärkt. Das sta bile hochfrequente Signal, das vom Quarzoszillator 4 erzeugt wird, wird durch die Synchronisierschaltung 5 in ein Bezugssig nal mit einer Frequenz umgewandelt, die der Folgefrequenz des ausgesandten Ultraschallimpulsstrahles entspricht oder das n-fa che dieser Folgefrequenz beträgt, wobei n eine ganze Zahl ist, und dieses Bezugssignal liegt am zweiten Mischer 8, um mit dem empfangenen und verstärkten hochfrequenten Signal gemischt zu werden, das gleichfalls am Mischer 8 liegt. Das Bezugssignal liegt auch am Phasenschieber 6, um in seiner Phase um 90° ver schoben zu werden, und das Ausgangssignal des Phasenschiebers 6 liegt am ersten Mischer 7, um mit dem hochfrequenten Signal ge mischt zu werden, das durch die Ultraschallsonde 1 empfangen und durch die Hochfrequenzverstärkerschaltung 3 verstärkt wird, um dadurch die Information über die Bewegungsrichtung des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers zu liefern. Die Ausgangssignale der Mischer 7 und 8 liegen an jeweiligen Unter drückern 14 und 15, die nur die Doppler-Anteile entnehmen, die die kinetische Information über den sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers tragen. Die Ausgangssignale der Unter drücker, die die gewonnenen Doppler-Anteile enthalten, liegen am Operator 16 für die Stärke der reflektierten Ultraschallwelle, der den Wert der Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle nach dem oben beschriebenen Verfahren auf der Grundlage der Eingangs signale berechnet, die die gewonnenen Doppler-Anteile enthalten. Die Daten der berechneten Stärke P der reflektierten Ultra schallwelle liegen am Farbkodierer 21 und am Geschwindigkeits operator 17. Die Signale, die die Doppler-Anteile enthalten, liegen vom Unterdrücker 14 auch am Geschwindigkeitsoperator 17, wobei auf der Grundlage der Eingangssignale, die die Doppler- Anteile enthalten, und der Eingangsdaten der Stärke P der re flektierten Ultraschallwelle der Geschwindigkeitsoperator 17 die Geschwindigkeit v_i nach dem oben beschriebenen Verfahren be rechnet. Der Geschwindigkeitsverteilungsoperator 18 berechnet die Geschwindigkeitsverteilung σ nach dem oben beschriebenen Verfahren. Die Daten der berechneten Geschwindigkeit v_i und der berechneten Geschwindigkeitsverteilung σ liegen am Farbkodie rer 21. Im Farbkodierer 21 werden die Luminanzdaten, die die Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle wiedergeben, den Farbdaten zuaddiert, die die Rot-, Grün- und Blauanteile wieder geben, die zur Farbanzeige der Daten der Geschwindigkeit v_i und der Geschwindigkeitsverteilung σ verwandt werden, wobei die sich ergebenden Rot-, Grün- und Blauanzeigedaten vom Farbkodie rer 21 kommen und im DSC 23 gespeichert werden.

Durch die Operationswählfestlegungsschaltung 20 wird fest gelegt, ob eine Berechnung zur Ermittlung nur der Geschwin digkeit v_i oder sowohl zur Ermittlung der Geschwindigkeit v_i als auch der Geschwindigkeitsverteilung σ auszuführen ist und der Operationswählschalter 19 wird geöffnet oder ge schlossen.

Das Signal vom lebenden Körper, das durch die Ultraschall sonde 1 empfangen und durch die Verstärkerschaltung 3 ver stärkt wird, liegt auch direkt am Detektor 22, der das Signal aufnimmt, das das Schnittbild des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers wiedergibt, wobei die Ausgangsdaten des Detektors 22 im DSC 23 gespeichert werden.

Das Tiefpaßfilter 10 entfernt den Hochfrequenzanteil des Aus gangssignals des ersten Mischers 7. Das Tastimpulssignal, das vom Tastimpulsgenerator 9 erzeugt wird, liegt an der Abtast- und Halteschaltung 11, so daß ein eindimensionaler Doppler- Verschiebungsanteil in üblicher Weise aus dem Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 10 gewonnen werden kann. Das Signal, das die Doppler-Verschiebung des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers wiedergibt, wird in der Abtast- und Halte schaltung 11 gewonnen und das Ausgangssignal der Abtast- und Halteschaltung 11 liegt nach einer Glättung durch das Bandpaß filter 12 an der Frequenzanalysierschaltung 13, die das eindi mensionale Doppler-Verschiebungssignal aus diesem Eingangssig nal gewinnt. Dieses gewonnene Doppler-Verschiebungssignal wird gleichfalls im DSC 23 gespeichert.

Die verschiedenen im DSC 23 gespeicherten Daten liegen über den Anzeigesteuerteil 24 an der Anzeigeeinheit 25, die ein Farb bild anzeigt, das eine Farbe und eine Luminanz hat, die den Werten der Geschwindigkeit v_i, der Geschwindigkeitsverteilung δ und der Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle entsprechen. Die Anzeigeeinheit 24 kann auch das Schnittbild des sich bewe genden inneren Teils und/oder die Doppler-Welle anzeigen.

Tabellen, in denen die Ergebnisse aller Berechnungen aufge nommen sind, können in den Festspeichern ROM des Operators 16 für die Stärke der reflektierten Ultraschallwelle und des Ge schwindigkeitsoperators 17 gespeichert werden, so daß die Be rechnungsgeschwindigkeit erhöht werden kann. Der Geschwindig keitsverteilungsoperator 18 kann gleichfalls Festspeicher ROM enthalten, die Tabellen aufweisen, in denen die Ergebnisse aller Berechnungen aufgeführt sind, so daß die Berechnung der mittleren Geschwindigkeit auf der Grundlage der Geschwindig keitsinformation, die in den Puffern gespeichert ist, mit höhe rer Geschwindigkeit erfolgen kann.

Aus dem obigen ist ersichtlich, daß das in den Fig. 1 bis 10 dargestellte Ausführungsbeispiel der Erfindung die folgenden Vorteile bietet:

1. Da die Stärke P der reflektierten Ultraschallwelle durch die Luminanz angezeigt wird, kann ein Rauschen, das im Doppler-Ver schiebungssignal enthalten sein kann, das die Bewegung eines sich bewegenden inneren Teils eines lebenden Körpers wiedergibt, durch eine Signalregelung beispielsweise eine Verstärkungsrege lung aus der Anzeige entfernt werden. Das heißt, daß der untere Grenzwert des Doppler-Verschiebungssignals in einem gewünschten Meßbereich in der erforderlichen Weise festgelegt werden kann. Das Doppler-Verschiebungssignal, das beispielsweise einen hohen Blutstrom angibt, kann daher wahlweise angezeigt werden, wenn das erwünscht ist.
2. Jede Änderung in der Geschwindigkeit des sich bewegenden inne ren Teils des lebenden Körpers an den einzelnen Meßpunkten wird durch eine Farbänderung angezeigt. Der Unterschied in der Ge schwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils an jedem der einzelnen Meßpunkte kann daher gleichfalls beobachtet werden.
3. Die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers können durch eine zweidimensionale Farbänderung angezeigt werden. Daher kann auch unmittelbar die Korrelation zwischen der Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers beobachtet werden.
4. Die Luminanz, die sich in Abhängigkeit von der Stärke der von dem sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers re flektierten Ultraschallwelle ändert, wird einer Farbanzeige überlagert, die die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitsver teilung des sich bewegenden inneren Teils durch eine zweidimen sionale Farbänderung anzeigt. Die Korrelation zwischen der Stär ke der reflektierten Ultraschallwelle und der Geschwindigkeit und Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers kann daher unmittelbar beobachtet werden.
5. Wenn die zweidimensionalen Farbanzeigen, die die Faktoren anzeigen, die unter 1. bis 4. beschrieben wurden, fotografiert werden, kann der Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils des lebenden Körpers an den ein zelnen Meßpunkten, die Korrelation zwischen der Geschwindig keit und der Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inne ren Teils an jedem einzelnen Meßpunkt usw. aufgezeichnet werden. Daher können der Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils an jedem einzelnen Meßpunkt, die Korrelation zwischen der Geschwindigkeit und der Geschwindig keitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils an jedem ein zelnen Meßpunkt usw. später betrachtet werden, wenn das erfor derlich ist.
6. Der Unterschied zwischen der Geschwindigkeit des sich bewe genden inneren Teils des lebenden Körpers an jedem einzelnen Meßpunkt wird durch eine Farbanzeige angezeigt, die weniger ab hängig von der Charakteristik des Aufzeichnungssystems als die bekannte Luminanzanzeige ist. Es kann daher die Reproduzierbar keit der Anzeige des Geschwindigkeitsunterschiedes verbessert werden.
7. Aufgrund der Vorteile 1. bis 6., die oben beschrieben wur den, können wirksame Daten geliefert werden, die für die Diagno se benötigt werden.
8. Der Geschwindigkeitsoperator und der Geschwindigkeitsvertei lungsoperator 17 und 18, die nur Festspeicher ROM zum Berechnen der Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitsverteilung verwen den, machen die Verwendung des bekannten Autokorrelators über flüssig. Daher kann die Größe der Vorrichtung verringert wer den und können auch die Kosten der Vorrichtung herabgesetzt werden.
9. Da der Geschwindigkeitsoperator und der Geschwindigkeitsver teilungsoperator 17 und 18 verwandt werden, die Festspeicher ROM zum Berechnen der Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitsver teilung aufweisen, kann die Berechnungsgeschwindigkeit erhöht werden.
10. Da die Operationswählfestlegungsschaltung 20 vorgesehen ist, kann wahlweise die Geschwindigkeit für die Farbanzeige oder können wahlweise sowohl die Geschwindigkeit als auch die Ge schwindigkeitsverteilung für die Farbanzeige berechnet werden. Es können daher schnell nur die Daten geliefert werden, die für die Diagnose benötigt werden.
11. Aufgrund der oben beschriebenen Vorteile 1. bis 4. können die Stärke der von dem sich bewegenden inneren Teil des leben den Körpers, der durch den Ultraschallstrahl abgetastet wird, reflektierten Ultraschallwelle, die Geschwindigkeit und sowohl die Geschwindigkeit als auch die Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils in jeder Tiefe gemessen und mit hoher Geschwindigkeit berechnet werden. Es kann daher mehr Infor mation zur Verfügung gestellt werden, die zur Diagnose eines inneren Organs eines lebenden Körpers benötigt wird, um die Genauigkeit der Diagnose zu verbessern.

Aus dem obigen ergibt sich, daß durch die Erfindung die folgen den Vorteile erzielt werden:

1. Ein Rauschen, das im Doppler-Verschiebungssignal enthalten sein kann, das die Bewegung eines sich bewegenden inneren Teils eines lebenden Körpers wiedergibt, kann aufgrund einer Anzeige der Stärke der reflektierten Ultraschallwelle durch die Lumi nanz aus der Farbanzeige entfernt werden. Der untere Grenzwert des Doppler-Verschiebungssignals in einem gewünschten Meßbe reich kann daher in der erforderlichen Weise festgelegt werden. Das Doppler-Verschiebungssignal, das beispielsweise einen hohen Blutstrom wiedergibt, kann daher wahlweise angezeigt werden, wenn das erforderlich ist.
2. Jede Änderung in der Geschwindigkeit des sich bewegenden inne ren Teils des lebenden Körpers an den einzelnen Meßpunkten wird über eine Farbänderung angezeigt. Der Unterschied in der Ge schwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils an jedem einzel nen Meßpunkt kann daher beobachtet werden.
3. Die Geschwindigkeit und die Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils werden über eine zweidimensionale Farbänderung angezeigt. Daher kann die Korrelation zwischen der Geschwindigkeit und der Geschwindigkeitsverteilung des sich be wegenden inneren Teils des lebenden Körpers unmittelbar beobach tet werden.
4. Die Luminanz, die sich in Abhängigkeit von der Stärke der Ultraschallwelle ändert, die von dem sich bewegenden inneren Teil des lebenden Körpers reflektiert wird, wird einer Farban zeige überlagert, die die Geschwindigkeit und die Geschwindig keitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils über eine zwei dimensionale Farbänderung anzeigt. Daher kann die Korrelation zwischen der Stärke der reflektierten Ultraschallwelle und der Geschwindigkeit und Geschwindigkeitsverteilung des sich bewe genden inneren Teils des lebenden Körpers unmittelbar beobach tet werden.

Claims

1. Ultraschall-Diagnosevorrichtung, mittels der ein innerer, sich bewegender Teil eines lebenden Körpers abgebildet wird, mit
einem Detektor (22) zur Erzeugung der Abbildung des Teils des Körpers, wobei von einem Ultraschallwandler (1) ein Ultraschallstrahl in den Körper ausgesendet und die vom sich bewegenden inneren Teil des Körpers reflektierte Ultraschall welle als hochfrequentes Signal aufgenommen wird;
einer Einrichtung (7, 8) zum Mischen des empfangenen hochfrequenten Signals mit komplexen Bezugssignalen, um kom plexe Signale zu bilden;
einer Einrichtung (17) zum Ermitteln der Geschwindigkeit (v_i) des sich bewegenden Teils aufgrund des Dopplereffektes;
einer Einrichtung (18) zum Ermitteln der zeitlichen Ver teilung (σ) der Geschwindigkeit (v_i);
einer Einrichtung (16) zum Berechnen der Amplitude der von dem sich bewegenden inneren Teil des Körpers reflektier ten Ultraschallwelle auf der Grundlage der komplexen Signale;
und mit
einem Farbkodierer (21), der anhand der jeweiligen phy sikalischen Werte für die Geschwindigkeit, die Geschwindig keitsverteilung und die Amplitude die Farben und die Leucht dichte auf einer Anzeigeeinheit (25) , auf der die Abbildung des sich bewegenden Teils zusammen mit Informationen über die Geschwindigkeit, die Geschwindigkeitsverteilung und die Amplitude erfolgt, derart festlegt, daß sich mit zunehmender positiver Geschwindigkeit (+y-Achse) zum Ultraschallwandler (1) hin eine erste Farbe von einer hellen Tönung zu einer dunklen Tönung ändert; daß sich mit zunehmender negativer Ge schwindigkeit (-y-Achse) vom Ultraschallwandler (1) weg eine zweite Farbe von einer hellen Tönung zu einer dunklen Tönung ändert; daß sich mit zunehmendem Wert für die Geschwindig keitsverteilung (x-Achse) eine dritte Farbe von einer hellen Tönung zu einer dunklen Tönung ändert; und daß sich mit zu nehmender Amplitude der reflektierten Ultraschallwellen (z- Achse) die Leuchtdichte von einem niedrigen Wert zu einem ho hen Wert ändert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sich mit zunehmender positiver Geschwindigkeit (+y-Achse) die erste Farbe von einem hellen Rot zu einem tiefen Rot ändert; daß sich mit zunehmender negativer Geschwindigkeit (-y-Achse) die zweite Farbe von einem hellen Blau zu einem dunklen Blau ändert; und daß sich mit einem zunehmenden Wert für die Ge schwindigkeitsverteilung (x-Achse) die dritte Farbe von einem hellen Grün zu einem dunklen Grün ändert.