DE3545470A1

DE3545470A1 - Ultraschall-diagnosegeraet

Info

Publication number: DE3545470A1
Application number: DE19853545470
Authority: DE
Inventors: Mashio Tokio/Tokyo Kodama; Toshio Kunitachi Kondo
Original assignee: Hitachi Medical Corp
Current assignee: Hitachi Healthcare Manufacturing Ltd
Priority date: 1984-12-28
Filing date: 1985-12-20
Publication date: 1986-07-03
Also published as: US4744367A; JPS61154650A

Description

_ 5 —

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Diagnosegerät, insbesondere eine Technik zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit in einer Richtung, die ungefähr senkrecht zu einem Ultraschallstrahl verläuft.

In der Vergangenheit hat man ein Ultraschallimpuls-Dopplerverfahren in der Praxis verwendet, um die Geschwindigkeit eines beweglichen Teiles eines inneren Organs wie zum Beispiel eines Herzen, in einem lebenden Körper oder eines Kreislauforgans für Blut oder Körperflüssigkeit zu massen.

Nur eine Blutströmungsgeschwindigkeit in Richtung eines Ultraschallstrahles kann gemessen werden, wenn man ein herkömmliches Blutströmungsgeschwindigkeits-Meßsystem verwendet, das auf dem Doppler-Verfahren basiert.

Die meisten Blutgefäße verlaufen jedoch parallel zur Körperoberfläche. Wenn die Blutströmungsgeschwindigkeit von der Körperoberfläche zu messen ist, muß somit ein Ultraschallmeßfühler gekippt oder schräggestellt werden, um die Strahlrichtung soweit wie möglich mit dem Blutgefäß auszurichten. Dementsprechend kann nur die Blutströmungsgeschwindigkeit von extrem begrenzten Teilen gemessen werden.

Im allgemeinen wird die Blutströmungsgeschwindigkeit gemessen, während die Position des Blutgefäßes auf einem Ultraschalltomographen- oder -querschnittsbild überwacht wird. Obwohl das Ultraschall-Tomographenbild die strukturellen Komponenten, die sich in einer Richtung senkrecht zum Strahl befinden, mit hohem Äuflösungsvermögen zeigt, ist es weitaus schwächer in der Darstellung von strukturellen Komponenten, die sich in Strahlrichtung befinden.

Daher ist eine klare Darstellung der Blutgefäßposition im Ultraschall-Tomographenbild konträr zur effizienten Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit. Dies führt zu dem Problem einer unzureichenden Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit von Blutgefäßen in einem lebenden Körper.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Technik anzugeben, mit der sich die Blutströmungsgeschwindigkeit in einer Richtung ungefähr senkrecht zu einem Ultraschallstrahl messen läßt.

Weiteres Ziel der Erfindung ist es, ein Ultraschall-Diagnosegerät anzugeben, das in der Lage ist, die Blutströmungsgeschwindigkeit zu messen und zugleich ein Ultraschall-Tomographenbild zu liefern.

Gemäß der Erfindung wird ein Ultraschall-Diagnosegerät angegeben, das folgende Baugruppen aufweist:

Eine Empfangseinrichtung zum Empfang der reflektierten Welle eines in einen lebenden Körper gesendeten Ultraschallstrahls; eine Meßeinrichtung zur Messung der Intensitätsverteilung der reflektierten Welle in einer Richtung ungefähr senkrecht zum Ultraschallstrahl in einem vorgegebenen Zeitintervall; und eine Verschiebungs abtasteinrichtung zur Messung einer Verschiebung zwischen zwei aufeinander folgenden IntensitatsVerteilungen reflektiereten Wellen von der Meßeinrichtung, um eine Blutströmungsgeschwindigkeit zu bestimmen, wobei die Intensitätsverteilung der reflektierten Welle in der Richtung ungefähr senkrecht zum Strahl für eine kurze Zeit gemessen und die Blutströmungsgeschwindigkeit bestimmt werden kann, indem man eine Querverschiebung der Intensitätsverteilung von reflektierten Wellen mißt.

35Λ5470

Die Empfangseinrichtung umfaßt eine Vielzahl von Empfängerschaltungen, die Abtastpunkten in Richtung senkrecht zum Strahl entsprechen. Die Empfängerschaltungen liefern die Intensitäten der jeweiligen reflektierten Wellen von den Meß- oder Abtastpunkten.

Das Gerät kann eine Einrichtung aufweisen, um ein Tomo- „ graphenbild zu erzeugen, so daß das Tomographenbild ebenso wie ein Wert der Blutströmungsgeschwindigkeit angezeigt werden können.

Die Erfindung wird nachstehend, auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile, anhand der Beschreibung von Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt in

Figur 1 ein Blockschaltbild zur schematischen Darstellung der Gesamtkonfiguration eines erfindungsgemäßen Ultraschall-Diagnosegeräts;

Figur 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Ausführungsbeispiels eines konkreten Aufbaus für die Phasenschaltungen für eine Blutströmungs-Geschwindigkeitsmessung mit unterschied

lichen Richtwirkungen;

Figur 3A und 3B Darstellungen zur Erläuterung der Bewegung der Intensitätsverteilung der reflektierten Welle im Laufe der Zeit und in einer

Richtung ungefähr senkrecht zu einem Ultraschallstrahl;

Figur 4 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus von Phasenschaltungen, die bei einer

anderen Ausfuhrungsform der Erfindung verwendet werden;

Figur 5 ein Schaltbild zur Erläuterung des Aufbaus

einer Phasenschaltung, die bei einer weiteren Ausfuhrungsform der Erfindung verwendet wird;

und in
5

Figur 6 ein Zeitablaufdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung gemäß Figur 5·

In den verschiedenen Figuren der Zeichnung werden durchgehend gleiche Bezugszeichen oder -Symbole für Komponenten mit gleicher Funktion verwendet.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild zur schematischen Erläuterung des Gesamtaufbaus eines ültraschall-Diagnosegerätes gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Dabei umfaßt ein Ultraschallmeßfühler 1 eine Vielzahl von beispielsweise 80 Ultraschall-Qszillatorelementen (piezoelektrische Schwinger), die in Matrixform angeordnet sind. Von diesen Ultraschall-Oszillatorelementen #1, #2, #3, ... #n wird eine vorgegebene Anzahl von beispielsweise 10 Oszillatorelementen mit einem Kontaktumschalter gewählt. Ein Ultraschallstrahl wird unter Berücksichtigung der gewählten Elemente mit einer Sendeschaltung in einen Körper emittiert. Die reflektierte Welle wird von Phasenschaltungen 4A bis 4G zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit empfangen, wobei ihre Richtwirkungen oder -Charakteristiken untereinander verschieden sind. Die empfangenen Signale werden von Detektoren 5A bis 5G zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit abgetastet, die abgetasteten Signale, die jeweils im Verhältnis zu den Intensitäten von reflektierten Wellen stehen, werden ungefähr zur gleichen Zeit in Tastspeicherstufen 6A bis 6G gehalten. Die Ausgänge der Tast speicherstufen 6A bis 6G werden nacheinander gewählt, um über einen Multiplexer 7 an einen Analog/Digital-Wandler 8 angelegt zu werden. Das resultierende Digitalsignal

wird einem Korrelator 9 zugeführt, um eine Korrelation zwischen der Intensitätsverteilung, die von der ersten Ultraschallstrahlsendung erhalten wird, und der Intensitätsverteilung, die von der anschließenden Ultraschallstrahlsendung erhalten wird, abzuleiten. Das Ausgangssignal des Korrelators 9 wird vorübergehend in einem Rahmenspeicher 10 gespeichert und dann einer Anzeigeeinheit 12, z.B. einer Kathodenstrahlröhre, über ein Mischglied 11 zugeführt, um das Ausgangssignal des Korrelators 9 mit einem Ultraschall-Tomographenbildsignal zu mischen. Das Ausgangssignal des Korrelators 9 wird somit als Blutströmungsgeschwindigkeit zusammen mit dem Ultraschall-Tomographenbild auf demselben Bildschirm der Anzeigeeinheit 12 zur Anzeige gebracht.

Der Umschaltbetrieb des Kontaktumschalters 2 wird von einer Steuerung 13 gesteuert. Wenn es erwünscht ist, das Ultraschall-Tomographenbild und die Blutströmungsgeschwindigkeit gleichzeitig in Realzeit darzustellen, werden die Oszillatorelemente zur Tomographenbilderzeugung und die Oszillatorelemente zur Blutströmungsmessung abwechselnd von dem Kontaktumschalter 2 unter den Oszillatorelementen #1/ #2, #3, ... #n gewählt. Dies wird in der Weise realisiert, daß die Oszillatorelemente zur Tomographenbilderzeugung nacheinander durch Abtastung gewählt werden, während die Oszialltorelemente zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit so gewählt werden, daß interessierende Proben- oder Meßpunkte wiederholt gewählt werden können.

Eine Phasenschaltung 14 für das Ultraschall-Tomographenbild wird mit den empfangenen Signalen der Oszillatorelemente gebildet, die aus den Oszillatorelementen #1, #2, #3, ... #n von dem Kontaktumschalter 2 gewählt werden. Nach dem Phasenabgleich in der Phasenschaltung 14 werden die empfangenen Signale von einer Ultraschall-Tomographenbild-Detektorschaltung 15 abgetastet und von

einem Analog/Digital-Wandler 16 in ein Digitalsignal umgewandelt. Das resultierende Digitalsignal wird in einem digitalen Abtastwandler oder DSC 17 gespeichert. Das im digitalen Abtastwandler 17 gespeicherte Videosignal des Ultraschall-Tomographenbildes wird ausgelesen und der Anzeigeeinheit 12 über das Mischgliedil zugeführt, um dort dargestellt zu werden. Ein Beispiel für den konkreten Aufbau der Phasenschaltungen 4A bis 4G für die Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit ist in Figur 2 dargestellt.

Die Phasenschaltungen 4a bis 4G gemäß Figur 2 haben unterschiedliche Richtcharakteristiken oder Richtwirkungen durch die Sektorabtastung des Strahles zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit .

Im Falle einer Sektorabtastung ist die Sendeschaltung 3 so ausgelegt, daß sie eine breite Richtwirkung für einen Ultraschallstrahl liefert. Da eine solche Sendeschaltung 3 bekannt ist, erscheint eine Beschreibung einer solchen Schaltung im einzelnen entbehrlich. Die Empfängerschaltung besitzt parallele Phasenschaltungen 4A bis 4G zur Messung der BlutStrömungsgeschwindigkeit, die jeweils unteschiedliche Richtcharakteristiken haben. Jede der Phasenschaltungen 4A bis 4G besteht aus einer der Verzögerungsschaltungen 101A bis 101G, die verschiedene Verzögerungscharakteristiken haben, und einem der Addierer 102A bis 102G. Die Richtungscharakteristiken der Phasenschaltungen 4A bis 4G werden durch ihre jeweiligen Verzögerungswerte bestimmt, das bedeutet, die Richtcharakteristiken der Phasenschaltungen 4A bis 4G werden durch die Verzögerungs-Charakteristiken der jeweiligen Verzögerungsschaltungen 101A bis 101G bestimmt. Das Bezugszeichen 100 bezeichnet eine Verstärkerschaltung.

Die jeweiligen Verzögerungswerte der Kanäle oder Verzögerungselemente in den jeweiligen Verzögerungsschaltungen 101A bis 101G sind definiert, um die Verzögerungscharak-

teristiken der jeweiligen Verzögerungsschaltungen zu liefern. Beispielsweise ist ein Verzögerungswert TT des Kanals der Verzögerungsschaltung 101A, die einem Oszillatorelement zugeordnet ist, der sich vom Zentrum des Meßfühlers 1 in einem Abstand y befindet, gegeben durch:

T* ™

dabei ist χ der Abstand des Oszillatorelementes vom Zentrum des Meßfühlers und Q ein Winkel zwischen der Richtung A und der normalen Linie der Meßfühleroberfläche. Ein Verfahren zur Bestimmung der Verzögerungswerte ist im einzelnen beschrieben in der Literaturstelle J. Sound Vib. Band 8, Nr. 3, 1968, Seiten 390 bis 394.

Die Wirkungsweise der Phasenschaltungen 4A bis 4G zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit wird nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 2 nähererläutert.

Die Welle, die an einem Meßpunkt A eines zu untersuchenden Teiles reflektiert wird, wird von sämtlichen Oszillatorelementen empfangen und von der Verstärkerschaltung 100 verstärkt. Das verstärkte Signal, das von der Phasenschaltung 4A zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit phasenmäßig abgeglichen wird, hat eine Empfangs-Richtcharakteristik A. Die Zeit, in der die reflektierte Welle von dem Meßpunkt A zum Oszillatorelement zurückkehrt, wird in Abhängigkeit von dem Abstand zwischen dem Meßpunkt A und dem Zentrum der Oszillatorelementmatrix oder des Meßfühlers 1 bestimmt. Wenn diese Zeit mit der Steuerung 13 vorgegeben ist, wird somit die Intensität der reflektierten Welle am Meßpunkt A in der Verzögerungsschaltung 101A und dem Addierer 102A der Phasenschaltung

4A phasenmäßig abgeglichen, vom Detektor 5A abgetastet und in der Tastspeicherstufe 6A gehalten. In gleicher Weise werden die Intensitäten der reflektierten Welle der Meßpunkte B bis G in den jeweiligen Tastspeicherstufen 6B bis 6G gehalten.

Mit dem vorstehend beschriebenen Betrieb werden die Intensitäten der reflektierten Wellen der Meßpunkte A bis G für das empfangene Signal zu einer Zeit in den jeweiligen Tastspeicherstufen 6A bis 6G gehalten. Die Ausgänge der Tastspeicherstufen 6A bis 6G werden mit dem Multiplexer 7 abgetastet, um eine Intensitätsverteilung der reflektierten Welle in einer Richtung ungefähr senkrecht zum Strahl für eine Strahlaussendung zu liefern. Beispiele der Intensitätsverteilung von reflektierten Wellen in der Richtung ungefähr senkrecht zum Strahl, die so erhalten werden, sindin Figur 3A und 3B dargestellt.

In den Figuren 3A und 3B bezeichnet die Y-Koordinate die Intensität der reflektierten Welle (Spannung V), und die X-Koordinate repräsentiert den Abstand (mm) zwischen jedem Meßpunkt und dem Zentrum der Meßpunkte A bis G. Figur 3A zeigt eine Reflexionswellen-Intensitätsverteilung, die aus der ersten Ultraschallstrahlsendung abgeleitet ist, und Figur 3B zeigt eine Reflexionswellen-Intensitätsverteilung, die aus der nächsten (zweiten) Ultraschallstrahlsendung abgeleitet ist.

Im allgemeinen kann ein Intervall t zwischen aufeinanderfolgenden Sendeversuchen in Relation zur Schallgeschwindigkeit ν im lebenden Körper und der Tiefe D des Meßpunktes gesetzt werden, und zwar gemäß nachstehender Beziehung:

« t > ^2D

* " v ·

- 13 Das Intervall t beträgt im allgemeinen 100 bis 400 με.

Wenn Blutkörperchen im Blutgefäß in einer Blutströmung fließen, wird eine Verschiebung, die (Strömungsgeschwindigkeit) χ (Intervall zwischen Sendeversuchen) entspricht, zwischen einer Intensitätsverteilung, die aus dem ersten Ultraschall-Sendeversuch abgeleitet wird, und derjenigen Intensitätsverteilung, die aus dem zweiten Ultraschall-Sendeversuch abgeleitet wird, hervorgerufen. Durch Messung dieser Verschiebung kann die Blutströmungsgeschwindigkeit gemessen werdem. Ein Beispiel der Korrelation zur Messung der Verschiebung wird nachstehend im Zusammenhang mit dem Fall erläutert, wo die Anzahl von Meßpunkten 7 beträgt. Es wird angenommen, daß e_ das Abtast-Intervall und η eine natürliche Zahl ist; dann kann der Wert der Reflexionswellen-Intensität y.. , der bei der ersten Ultraschallsendung gemessen wird, und der Wert der Reflexionswellen-Intensität y_, der bei der zweiten Ultraschallsendung gemessen wird, durch die nachstehenden Beziehungen repräsentiert werden:

Y₁ = f₁ (x) = f ₁ (n-e)

Y₂ = f₂ (x) = f₂ (n-e) .

Aus dem Reflexionswellen-Intensitätswert Y₁, der bei der ersten Strahlaussendung gemessen wird, und dem Reflexionswellen-Intensitätswert y₂, der bei der zweiten Strahlaussendung gemessen wird, läßt sich die Korrelation, die durch die mit der Zeit erfolgende Bewegung der Reflexionswellen-Intensitätsverteilung in einer Richtung ungefähr senkrecht zum Strahl hervorgerufen wird, folgendermaßen darstellen:

3
R(d) = 1/7 Σ Cf₁ (n-e) χ f-fn-e-d)} (1).

n=-3 ^{L Z}

In Gleichung (1) bezeichnet d den Wert oder den Abstand der Blutbewegung. Unter Berücksichtigung der Blutströmungsgeschwindigkeit ν (m/s) und des Sendeintervalls

T (s) des Ultraschallstrahles läßt sich d darstellen ο —

als d = T xv. Setzt man diesen Wert von d in die ο —

Gleichung (1) ein, so ergibt sich daraus die Beziehung

3
R(d) = 1/7 Σ {f, (n-e) χ f,(n-e-T v) } (2).

n=-3 ^x ^Δ ° 10

In Gleichung (2) ist ein Meßfehler von +e/2T enthalten, der durch das Meßintervall hervorgerufen wird. Zur Reduzierung dieses Fehlers stellt es eine effektive Maßnahme dar, den durchschnittlichen Wert oder Mittelwert von R(d) über ein bestimmtes Zeitintervall zu verwenden. Nimmt man an, daß das Sendeimpulsintervall 200 \xs beträgt und das Intervall, über das der Durchschnittswert genommen wird, 20 ms ausmacht, so kann der Fehler auf ungefähr I//1OO = 1/10 reduziert werden, und zwar aus der Beziehung 20 ms/200 \is = 100. Wenn das Intervall, über das der Mittelwert genomrcen wird, verlängert wird, wird jedoch das Ansprechverhalten in der Messung der Strömungsgeschwindigkeit verlangsamt. Somit ist es erforderlich, ein dem Anwendungszweck entsprechendes Intervall zu wählen. Beispielsweise ist die Mittelwertbildung bedeutungslos und wenig sinnvoll, wenn die Blutströmungsgeschwindigkeit sich stark ändert. Die Mittelwertbildung ist besonders wirkungsvoll für geringe Strömungsgeschwindigkeiten.

Wie sich aus den vorstehenden Darlegungen ergibt, kann gemäß der Erfindung die Blutströmungsgeschwindigkeit gemessen werden, indem man einen Ultraschallstrahl in Richtung eines zu untersuchenden Körpers aussendet, die reflektierte Welle mit den Phasenschaltungen 4A bis 4G mit unterschiedlichen Richtcharakteristiken empfängt, die phasenmäßig abgeglichenen Signale in den Tastspeicher-

stufen 6A bis 6G abtastet und festhält, sowie die Korrelation der Bewegung im Laufe der Zeit der Reflexionswellen-Intensitätsverteilung in einer Richtung ungefähr senkrecht zum Strahl ableitet, und zwar auf der Basis der Reflexionswellen-Intensitätswerte, die bei der ersten Strahlaussendung gemessen werden, und der Reflexionswellen-Intensitätswerte, die bei der zweiten Strahlaussendung gemessen werden, um eine Querverschiebung der Reflexionswellen-Intensitätsverteilung zu messen.

Figur 4 zeigt eine andere Ausführungsform der Erfindung, bei der eine Vielzahl von Phasenschaltungen mit gleicher Richtungscharakteristik verwendet wird, anstelle der Phasenschaltungen gemäß Figur 2,die unterschiedliche Richtcharakteristiken haben.

Bei der Ausführungsform gemäß Figur 4 sind die Sende/ Empfangs-Positionen der Ultraschallwellen für die jeweiligen Phasenschaltungen verschieden. Das Bezugszeichen 200 bezeichnet eine Verstärkerschaltung, die Bezugszeichen 201A bis 201G bezeichnen Verzögerungsleitungsschaltungen, und die Bezugszeichen 202A bis 202G bezeichnen Addierer.

Wie in Figur 4 dargestellt, werden die Phasenschaltungen bei dieser Ausführungsform dadurch gebildet, daß man eine Vielzahl von Sätzen von Oszillatorelementen aus der Oszillatorelementmatrix des Ultraschallmeßfühlers 1 wählt. Da sich bei dieser Ausführungsform die Sende/Empfangs-Position der Ultraschallwelle ändert, obwohl die Phasenschaltungen die gleiche Richtcharakteristik haben, kann der Meßfühlerbereich des Ultraschallstrahles reduziert werden, was zu einem verbesserten Rauschabstand führt.

Figur 5 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform gemäß der Erfindung, bei der eine Phasenschaltung, die aus geschalteten Kondensatoren aufgebaut ist, als eine Alternative zu der Phasenschaltung zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit gemäß Figur 2 verwendet wird. Die Phasenschaltung gemäß Figur 5 entspricht der Phasenschaltung 4A in Figur 2.

Bei dieser Ausführungsform werden unter den Signalen, die von den Oszxllatorelementen 11, #2, ... #n des Ultraschallmeßfühlers 1 empfangen werden, die Signale um einen Meßpunkt in Kondensatoren gespeichert, wie es Figur 5 zeigt. Beispielsweise wird die Reflexionswellen-Intensität am Meßpunkt A gemäß Figur 2 erhalten, indem man Signale ausliest, die in Kondensatoren gespeichert sind, welche auf einer Kurve A in Figur 5 liegen, und diese Signale aufaddiert. Die Intensität des Ultraschallsignals wird jedoch durch Messung abgeleitet. Zusätzlich zu der Summe der Signale, die in den Kondensatoren auf der Kurve A gespeichert sind, ist es somit erforderlich, die Summe der Signale zu bilden, die in Kondensatoren gespeichert sind, welche auf einer Kurve A₁ oder A_-1 liegen, die parallel zu der Kurve A verlaufen, welche entsprechend addiert werden.

In Figur 5 haben die Verstärker AMP1, AMP2, AMP3, ... AMPn Eingänge, die an die Oszillatorelemente #1, #2, #3, ... #n des Ultraschallmeßfühlers 1 angeschlossen sind, und Ausgänge, die an die Enden von Schaltern ST1, ST2, ST3, ...STn angeschlossen sind. Die anderen Enden bzw. Anschlüsse der Schalter ST1, St2, St3, ...Stn sind an die Enden der Signalleitungen L1, L2, L3, ...Ln angeschlossen. Die anderen Enden der Signalleitungen L1, L2, L3, ... Ln sind über Schalter SR1, SR2, SR3, ...SRn an einen Addierer 300 angeschlossen.

Die Schalter S11, S12, S13, ... S1m; S21, S22, S23, ... S2m; ... und Sn1, Sn2, Sn3, ...Snm sind vorgesehen, um die Informationsspeicher-Kondensatoren C11, C12, C13, ...CIm; C21, C22, C23, ...C2m,- ... und Cn1 , Cn2, Cn3, ...Cnm zu laden und zu entladen. Wie in Figur 5 dargestellt, sind die jeweiligen Signalleitungen L1, L2, L3, ... und Ln von den Schaltern ST1, ST2, ST3, ... und STn an die Kondensatoren C11, C12, C13, ...CTm; C21, C22, C23,...C2m; ... und Cn1, Cn2, Cn3, ... Cnm über Schalter S11, S12, S13, ...S1n; S21, S22, S23, ... S2m; ... bzw. Sn1, Sn2, Sn3, ...Snm angeschlossen. Der Ausgang des Verstärkers 300 ist an den Detektor 5A gemäß Figur 2 angeschlossen. In Figur 5 sind die Phasen- -chaltungen, die den Phasenschaltungen 4B bis 4G entsprechen, der Deutlichkeit halber weggelassen. Jede dieser Phaensehaltungen ist mit der gleichen geschalteten Kondensatorkonfiguration aufgebaut, wie es Figur 5 zeigt. Jede Phasenschaltung ist über die Verstärker AMP1, AMP2, AMP3, ...AMPn an die Oszillatorelemente #1, #2, #3,...

#n angeschlossen.

Die Wirkungsweise der Phasenschaltung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Figur 5 nähererläutert. Das vom Oszillatorelement #1 des Ultraschallmeßfühlers 1 zugeführte Empfangssignal wird jedes Mal dann abgetastet, wenn der Schalter ST1 geschlossen ist, während der Schalter SR1 geöffnet ist. Wenn der Schalter S11 geschlossen ist, wird das abgetastete Signal im Kondensator C11 gespeichert. Die im Kondensator CI1 gespeicherten Ladungen werden ausgelesen, indem man den Schalter S11 schließt, wobei der Schalter ST1 geöffnet und der Schalter SR1 geschlossen wird. Indem man die gleiche Operation für die Schalter S12 bis S1m durchführt, können die Operationen des Einschreibens in die und des Auslesens aus den Kondensatoren C12 bis C1m nacheinander durchgeführt werden. Beim Lesen der Signale, die in die Kondensatoren C11, C12, C13", C1m eingeschrieben sind, ist

die Signalverzögerungszeit am kürzesten in dem Falle, wo das Signal des Kondensators C11 gelesen wird, unmittelbar nachdem das Signal in den Kondensator C11 eingeschrieben worden ist. Wenn ein Kondensator, in den unmittelbar vor dem LeseZeitpunkt des Kondensators C11 eingeschrieben wird, von C12 auf C13, ... C1m geändert wird, kann die Verzögerungszeit vergrößert werden. Beispiele dieser Situationen sind in Figur 6 dargestellt. In Figur 6 bezeichnet der Bereich von Figur 6(A) den Fall, wo das Signal eines bestimmten Kondensators sofort gelesen wird, nachdem das Signal in den Kondensator eingeschrieben worden ist und bevor ein Signal in den nächsten Kondensator eingeschrieben wird. In diesem Falle wird das Signal um T verzögert. Der Bereich in Figur 6 (B) zeigt den Fall, wo das Signal eines bestimmten Kondensators nach einer Periode von zwei Takten vom Einschreiben in den Kondensator ausgelesen wird. Während der Periode von zwei Takten werden Signale in zwei anschließende Kondensatoren eingeschrieben. In diesem Falle ergibt sich eine Signalverzögerung von T. Somit kann ein Verzögerungswert durch Änderung der Auslesezeit gesteuert werden.

Bei der Realisierung der Erfindung erfolgt die Schreib-Zeitsteuerung in der Weise, daß die Schalter S11, S21, S31, ...Sn1 gleichzeitig arbeiten, danach die Schalter S12, S22, S32, ...Sn2 gleichzeitig arbeiten, usw. Eine Leseoperation erfolgt in der Weise, daß die Schalter, die sich auf der Kurve A (oder A_-1 oder A.) gemäß Figur 5 befinden, zum gleichen Zeitpunkt geschlossen werden.

In diesem Falle wird die Signalverzögerung in der Reihenfolge der Oszillatorelemente #1, #2, #3, ... #n verkürzt. Die Verzögerung hängt von einem Abstand von dem vorhergehenden Kondensator C11, C21, C31,... oder Cn1 zum Kondensator auf der Kurve A ab.

Mittel zur Ableitung von Verzögerungswerten, die eine Richtcharakteristik liefern, wenn der Meßfühler den Ultraschallstrahl ablenkt, sind beispielsweise aus ULTRASONIC, Juli 1968, Seite 153, bekannt. Die dortige Publikation enthält genauere Einzelheiten, so daß deren Beschreibung hier entbehrlich erscheint.

Die von den Oszillatorelementen #1, #2, #3, ... #n gelieferten und somit verzögerten Signale werden mit dem Addierer 300 aufaddiert, was zu einer Operation führt, die ähnlich der der Phasenschaltung zur Messung der Blutströmungsgeschwindigkeit gemäß Figur 2 ist.

Wie vorstehend dargelegt, kann die Blutstromungsgeschwindigkeit in einer Richtung ungefähr senkrecht zu einem ausgesendeten Ultraschallstrahl ermittelt werden, indem man die Reflexionswellen-Intensitätsverteilung in der Richtung ungefähr senkrecht zu dem Strahl in einem vorgegebenen Zeitintervall mißt und eine Ver-Schiebung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reflexionswellen-Intensität sverteilungen bestimmt.

Claims

P at e nt an spr üche

1. Ultraschall-Diagnosegerät, gekennzeichnet durch einen Ultraschall-Meßfühler zum Aussenden eines Ultraschallstrahles in einem vorgegebenen Sendeintervall zu einem ein Blutgefäß enthaltenden Körper;

eine Empfangseinrichtung, die für jeden ausgesendeten Ultraschallstrahl eine reflektierte Welle von dem Körper empfängt;

- eine Meßeinrichtung, die eine Reflexionswellen-Intensitätsverteilung in einer Richtung ungefähr senkrecht zu dem ausgesendeten Ultraschallstrahl aus einem Ausgangssignal der Empfangseinrichtung in einem vorgegebenen Zeitintervall, das dem vorgegebenen Sendeintervall entspricht, ermittelt; und

eine Verschiebungs-Abtasteinrichtung zur Ermittlung einer Verschiebung zwischen zwei von der Meßeinrichtung gemessenen aufeinanderfolgenden Reflexionswellen-Intensitätsverteilungen zur Be-Stimmung der Blutströmungsgeschwindigkeit in dem Blutgefäß des Körpers.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangseinrichtung eine Vielzahl von Empfängerschaltungen aufweist, die einer Vielzahl von Meßpunkten des Körpers in der Richtung ungefähr senkrecht zum ausgesendeten Ultraschallstrahl entsprechen, und daß die Empfängerschaltungen die jeweiligen Intensitäten der reflektierten Wellen von den Meßpunkten liefern.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,

daß die Meßeinrichtung eine Verteilung der Reflexionswellen-Intensitäten erzeugt, die von der Vielzahl von Empfängerschaltungen geliefert werden.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet,

daß die Empfängerschaltungen unterschiedliche Richtcharakteristiken haben,

daß jede der Empfängerschaltungen eine Verzögerungsschaltung mit einer Vielzahl von Verzögerungselementen, die an die jeweiligen Ultraschall-Oszillatorelemente im Ultraschall-Meßfühler angeschlossen sind, und einen Addierer zur Erzeugung einer Summe der Ausgangssignale der Verzögerungselemente aufweist, wobei die Verzögerungselemente in jeder Verzögerungsschaltung vorgegebene Verzögerungen liefern, die von der Richtcharakteristik der Verzögerungsschaltung abhängen.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfängerschaltungen die gleiche Richtcharakteristik haben und daß jede der Empfängerschaltungen eine Verzögerungsschaltung mit einer vorgegebenen Anzahl von Verzögerungselementen, die jeweils an ausgewählte Ültraschall-Oszillatorelemente in dem Ultraschall-Meßfühler angeschlossen sind, sowie einen Addierer aufweist, um eine Summe der Ausgangssignal der Verzögerungselemente zu erzeugen.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet,

daß die Empfängerschaltungen eine Vielzahl von Signalleitungen aufweisen, die eingangsseitig über erste Schalter an die jeweiligen Ultraschall-Oszillatorelemente in dem Ultraschall-Meßfühler angeschlossen und ausgangsseitig über zweite Schalter mit einem Addierer verbunden sind,
und daß eine vorgegebene Anzahl von Kondensatoren an jede der Signalleitungen über dritte zugeordnete Schalter angeschlossen sind, so daß dann, wenn der einem ausgewählten Kondensator zugeordnete dritte Schalter eingeschaltet ist, während der erste Schalter eingeschaltet und der zweite Schalter ausgeschaltet ist, ein Reflexionswellensignal von dem entsprechenden Oszillatorelement in den ausgewählten Kondensator eingeschrieben wird, und wenn der dritte Schalter wieder eingeschaltet ist, während der erste Schalter ausgeschaltet und der zweite Schalter eingeschaltet ist, das eingeschriebene Signal aus dem ausgewählten Kondensator dem Addierer zugeführt wird.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch

- eine Signalverarbeitungseinrichtung, die eine reflektierte Welle des ausgesendeten Ultraschallstrahls von dem Körper empfängt, um ein Videosignal

im Hinblick auf ein Bild des Querschnitts des Körpers erzeugt, und

eine Anzeigeeinheit, die das Videosignal von der Signalverarbeitungseinrichtung sowie Daten der Blutströmungsgeschwindigkeit von der Verschiebungs-Abtasteinrichtung erhält, um gleichzeitig das Querschnittsbild und einen Wert der Blutströmungsgeschwindigkeit anzuzeigen.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet,

daß die Verschiebungs-Abtasteinrichtung einen Korrelator aufweist, um eine Korrelation der relativen Bewegung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Reflexionswellen-Intensitätsverteilungen zu bestimmen, die von der Meßeinrichtung zur Bestimmung der Blutströmungsgeschwindigkeit gemessen werden.