DE3605163C2 - Ultraschall-Diagnosegerät - Google Patents
Ultraschall-DiagnosegerätInfo
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Description
Ein Ultraschall-Diagnosegerät mit den im Oberbegriff des
Anspruchs 1 angegebenen Merkmalen ist aus EP 0 092 841 A2 be
kannt.
Die Anordnung gemäß dieser Veröffentlichung verwendet ein
übliches Sende-/Empfangs-Schema, so daß die Empfangs
richtung eines Ultraschallstrahles, der von einem Ultra
schallmeßfühler ausgesendet wird, die gleiche ist wie
die Senderichtung. Unter Verwendung eines derartigen Kon
zeptes wird die Geschwindigkeitsverteilung eines inneren,
sich bewegenden Teiles eines lebenden Körpers mit dem
Ultraschallstrahl gemessen, und der mit dem Ultraschall
strahl abgetastete Punkt wird ganz allmählich sukzessive
verschoben, um ein zweidimensionales Bild der Geschwin
digkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teiles
des lebenden Körpers auf einer Anzeigeeinheit anzuzeigen.
Um jedoch die Meßgenauigkeit der Bewegungsgeschwindigkeit
des sich bewegenden inneren Teiles des lebenden Körpers
zu verbessern, mußte eine Vielzahl von Sende- und
Empfangszyklen in derselben Richtung des lebenden
Körpers vorgenommen werden. Aufgrund einer begrenzten
Bildfertigstellungszeit, die auf der Geschwindigkeit des
Ultraschallstrahles beruht, war jedoch die Bildwechsel
frequenz des in Realzeit angezeigten Bildes notwendiger
weise nicht zufriedenstellend. Genauer gesagt, eine Zeit
dauer von ungefähr 1,3 µs ist für einen Ultraschallstrahl
erforderlich, um sich eine Strecke von 1 mm in einem
lebenden Körper hin- und herzubewegen. Somit ist eine
Zeitdauer von beispielsweise etwa 1,3 × 180 µs für die
Ultraschallwelle erforderlich, um eine Hin- und Herbewe
gung über eine Strecke von 180 mm durchzuführen. Im übri
gen muß, wenn der sogenannte Ultraschall-Dopplereffekt
verwendet wird, um die Geschwindigkeit und die Geschwin
digkeitsverteilung einer Blutströmung zu messen, um die
zur Diagnose erforderlichen Daten zu erhalten, der Ultra
schallstrahl viele Male ausgesendet werden. Nehmen wir
beispielsweise an, daß der Ultraschallstrahl zehnmal in
einer Richtung ausgesendet wird, um ein Objekt zu unter
suchen, das sich in einer Tiefe von 180 mm befindet. In
einem solchen Falle ist eine Zeitdauer von ungefähr
1,3 × 180 × 10 µs erforderlich. Nimmt man weiterhin an,
daß 50 Abtastlinien erforderlich sind, um ein Schirmbild
fertigzustellen, dann ist eine Bildfertigstellungszeit
erforderlich, die ungefähr 1,3 × 180 × 10 × 50 µs aus
macht.
Weiterhin gibt es bewegliche innere Teile niedriger Ge
schwindigkeit, wie z. B. die Wand des Herzens. Die Bewe
gungsgeschwindigkeit eines derartigen, sich bewegenden
Teiles ist erheblich niedriger im Vergleich mit der der
Blutströmung, welche das Meßobjekt darstellt, jedoch ist die
Intensität der reflektierten Welle von einem derartigen,
sich bewegenden Teil niedriger Geschwindigkeit sehr
hoch im Vergleich mit der der Blutströmung. Somit beein
trächtigt dieses sich bewegende Teil niedriger Geschwin
digkeit die genaue Messung der Bewegungsgeschwindigkeit
der Blutströmung. Signalkomponenten, die von einem sich
bewegenden Teil niedriger Geschwindigkeit oder einem
stationären Teil reflektiert werden, haben Frequenzen,
die mehr oder weniger dicht bei der Sendefrequenz liegen. Somit hat das oben erwähnte, bekannte
Verfahren unter Verwendung eines einkanaligen Festziel-Unterdrückungsfilters (MTI-Filter)
den Nachteil, daß die Signalkomponenten,
die von einem solchen, sich bewegenden Teil
niedriger Geschwindigkeit oder einem stationären Teil
reflektiert werden, nicht ausreichend ausgesondert werden
können.
Ein Abtastbereich von ungefähr 55°, eine Diagnosetiefe von
ungefähr 14 cm oder eine Anzahl von Abtastzeilen von 32
stellen ein Beispiel einer Anzeige in einem herkömmlichen
Ultraschalldiagnosegerät dar, das in der Lage ist, ein
zweidimensionales Bild der Verteilung der Bewegungsgeschwin
digkeit eines sich bewegenden inneren Teiles eines leben
den Körpers anzuzeigen. Das Bild, das tatsächlich auf der
Anzeigeeinheit angezeigt wird, hat eine grobe Dichte von
Abtastzeilen, d. h. ein Muster, das einem kaputten Regen
schirm ähnlichsieht, wie es mit ausgezogenen Linien im
Bereich A in der rechten Hälfte von Fig. 9 dargestellt
ist. Insbesondere hat in einem Falle einer Bildanzeige der
Geschwindigkeitsverteilung eines sich bewegenden inneren
Teiles, das sich in einer großen Tiefe befindet, das an
gezeigte Bild ein ähnliches Muster wie Kammzähne. Somit
hat ein herkömmliches Gerät den Nachteil, daß die Dichte
der Abtastzeilen klein und das Auflösungsvermögen gering
sind.
Aus US 4 254 662 ist es bekannt, mit parallelen Signal
verarbeitungskanälen zu arbeiten, wodurch der bei dem ein
gangs erwähnten Gerät verhältnismäßig langsame Bildaufbau be
schleunigt wird.
Aus US 4 468 747 ist es ferner bekannt, bei der bildli
chen Darstellung von Informationen in Form von in Zeilen und
Spalten angeordneten Matrixpunkten an bestimmten Schnittpunk
ten Datenwerte abzuleiten und durch Interpolation derart wei
terzuverarbeiten, daß sogenannte Moir´-Erscheinungen vermie
den werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Ul
traschall-Diagnosegerät der eingangs bezeichneten Art, das
zur Verbesserung der Bildqualität mit zwei oder mehreren Si
gnalverarbeitungskanälen arbeitet, solche Bildbeeinträchti
gungen zu vermeiden, die auf zwischen den Kanälen auftreten
den Pegeldifferenzen beruhen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist im Kenn
zeichenteil des Anspruchs 1 dargelegt. Vorteilhafte Weiter
bildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Beschreibung von
Ausführungsbeispielen und unter Bezugnahme auf die bei
liegende Zeichnung näher erläutert. Die Zeichnung zeigt
in
Fig. 1 ein Blockschaltbild zur schematischen Erläu
terung des allgemeinen Aufbaus einer bevorzugten
Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultra
schalldiagnosegerätes;
Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Erläuterung von Einzel
heiten des Aufbaus der parallelen Empfangs- und
Phaseneinrichtung gemäß Fig. 1;
Fig. 3 und 4 schematische Darstellungen zur Erläute
rung des Prinzips von zwei verschiedenen Formen
des parallelen Empfangskonzeptes, das gemäß der
Erfindung verwendet wird;
Fig. 5 bis 8 Beispiele von Bildern, die mit dem
parallelen Empfangskonzept zur Anzeige gebracht
werden;
Fig. 9 eine Vergleichsdarstellung zwischen einem Bild,
das gemäß einem herkömmlichen Empfangskonzept
angezeigt wird, und einem Bild, das gemäß dem
parallelen Empfangskonzept angezeigt wird, das
bei dem erfindungsgemäßen Gerät verwendet wird;
Fig. 10 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus
eines herkömmlichen, einfachen
MTI-Filters;
Fig. 11 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus
eines zweistufigen MTI-Filters
mit Rückkopplung gemäß Fig. 1;
Fig. 12 Geschwindigkeitsansprechkurven des einfachen
MTI-Filters und des zweistufigen
MTI-Filters mit Rückkopplung,
und zwar im Vergleich mit einem idealen
MTI-Filter;
Fig. 13 Frequenzcharakteristiken der Eingangssignale
der MTI-Filter gemäß Fig. 10 und 11 im Vergleich
mit der eines Eingangssignals beim idealen
MTI-Filter;
Fig. 14 Frequenzcharakteristiken des einfachen
MTI-Filters, des zweistufigen
MTI-Filters mit Rückkopplung und des
idealen MTI-Filters, wenn
Eingangssignale gemäß Fig. 13 verwendet werden;
Fig. 15 ein Blockschaltbild zur Erläuterung von Einzel
heiten des Aufbaus eines zweistufigen
MTI-Filters mit Rückkopplung gemäß
Fig. 11;
und in
Fig. 16 ein Blockschaltbild zur Erläuterung des Aufbaus
einer zweikanaligen Pegeldifferenz-Korrektur
schaltung, die als eine die Empfangsempfindlich
keit korrigierende arithmetische Schaltung
arbeitet.
Fig. 1 zeigt schematisch den allgemeinen Aufbau einer
bevorzugten Ausführungsform des Ultraschalldiagnosegerätes
gemäß der Erfindung. Ein Ultraschall-Meßfühler 1 zum Aus
senden und Empfangen eines Ultraschallimpulsstrahles ist
in Form eines Schwingers oder Wandlers ausgebildet, bei
dem n streifenförmige-Vibratorelemente #1 bis #n in der
Weise angeordnet sind, wie es Fig. 2 zeigt. Die n Elemen
te #1 bis #n bilden den Meßfühler 1 und sind an einen
Umschalter 2 angeschlossen.
Dieser als Schaltung ausgebildete Umschalter 2 wählt
sequentiell k Elemente aus den n Elementen #1 bis #n
aus, um die gewählten k Elemente mit einem Sendeimpuls
geber 3A (P₁ bis P₅) in einer Sendeschaltung 3 und mit
einem Empfängerverstärker 4A (R₁ bis R₅) zu verbinden.
Der Sendeimpulsgeber 3A ist an eine Sendephasensteuerung
3B in der Sendeschaltung 3 angeschlossen, so daß die
Sendeschaltung 3 ein phasengesteuertes Impulsausgangs
signal erzeugt. Andererseits ist der Ausgang des Empfän
gerverstärkers 4A mit Empfängerphasenschaltungen A und B
verbunden, welche die Bezugszeichen 4 bzw. 5 haben. Diese
Empfängerphasenschaltungen 4 und 5 steuern die Phase
eines Signals, das von den einzelnen Vibratorelementen
empfangen und angelegt wird, so daß die einzelnen Vibra
torelemente mit verschiedenen Empfangsrichtwirkungen
arbeiten können. Einzelheiten eines derartigen Parallel
empfangskonzeptes, das gemäß der Erfindung verwendet
wird, werden nachstehend näher erläutert.
Die Ausgangssignale der Empfängerphasenschaltungen 4 und
5 werden an Komplexsignalwandler 100 bzw. 101 angelegt,
um in komplexe Signale umgewandelt zu werden. Diese Kom
plexsignalwandler 100 und 101 umfassen einen Satz von
Mischern 6 und 7, die jeweils einen Phasendetektor ent
halten, und einen Satz von Mischern 8 und 9, die jeweils
einen Phasendetektor enthalten. In den einzelnen Mischern
6 und 7 bzw. 8 und 9 werden die von den Empfängerphasen
schaltungen 4 und 5 angelegten Signale mit komplexen
Referenzsignalen 71 bzw. 72 gemischt. Ein Kristall-
Oszillator 10 erzeugt ein stabiles Hochfrequenzsignal,
und dieses Hochfrequenz-Ausgangssignal des Oszillators
10 wird an eine Synchronisationsschaltung 11 angelegt. Das
komplexe Referenzsignal 71 wird von dem Ausgangssignal
der Synchronisationsschaltung 11 geliefert und hat eine
Frequenz, die der Wiederholungsfrequenz 70 des Ultra
schallimpulsstrahles entspricht, der von dem Ultraschall
meßfühler 1 ausgesendet wird. Die Phase des komplexen
Referenzsignals 71 ist um 90° von einem Phasenschieber 12
verschoben, um das andere komplexe Referenzsignal 72 zu
bilden, das verwendet wird, um Information über die Bewe
gungsrichtung von beispielsweise der Blutströmung zu
liefern. Die Mischer 6, 7, 8 und 9 erzeugen komplexe
Signale, die dem empfangenen Hochfrequenzsignal entspre
chen. Das bedeutet, die Mischer 6 und 7 sowie 8 und 9
erzeugen Ausgangssignale mit Frequenzen, die gleich der
Summe von und der Differenz zwischen der Frequenz des
empfangenen Hochfrequenzsignals bzw. der Frequenz der
komplexen Referenzsignale sind. Die Ausgangssignale der
Mischer 6, 7, 8 und 9 werden an Tiefpaßfilter 81, 82,
83 bzw. 84 angelegt, so daß unnötige Hochfrequenz-
Komponenten des Empfangssignals entfernt werden.
In den Komplexsignalwandlern 100 und 101 erscheint das
Empfangssignal, das von den Mischern 6, 7, 8 und 9 de
moduliert und dann an die Tiefpaßfilter 81, 82, 83 und
84 angelegt wird, in Form von Signalen die sich durch
die nachstehenden Ausdrücke (1) bzw. (2) beschreiben
lassen:
cos 2π fd t (1)
sin 2π fd t (2),
sin 2π fd t (2),
wobei fd eine Doppler-Verschiebungsfrequenz ist.
Somit wird das Empfangssignal in komplexe Signale umge
wandelt, die einen reellen Anteil gemäß dem Ausdruck (1)
und einen imaginären Anteil gemäß dem Ausdruck (2) ent
halten, und diese beiden Signale können durch den nach
stehenden komplexen Ausdruck (3) ausgedrückt werden:
Z₁ = cos 2π fd t + 1 sin 2π fd t (3).
Die so erhaltenen Signale Z₁ als Resultat der komplexen
Umwandlung werden dann von Analog/Digital-Wandlern 85, 86,
87 und 88 in digitale Signale umgewandelt, und die digita
len Ausgangssignale der Analog/Digital-Wandler 85, 86, 87
und 88 werden dann an einen zweistufigen MTI-Filter, nachfolgend auch
zweifachlöschender Komplex
signallöscher 102, 102′, 103 bzw. 103′ genannt, mit Rückkopplung
angelegt, welche eine Form von mehrfachlöschenden Komplex
signallöschern mit Rückkopplung bilden. Ein Taktsignal 73
wird von der Synchronisationsschaltung 11 an die Analog/Digi
tal-Wandler 85, 86, 87 und 88 angelegt, so daß die
Abtastung mit der Zeitsteuerung dieses Taktsignals 73
erfolgen kann.
Die zweifachlöschenden Komplexsignallöscher 102, 102′,
103′ und 103 mit Rückkopplung sind so ausgelegt, daß
reflektierte Signalkomponenten von einem sich bewegenden
inneren Teil geringer Geschwindigkeit oder einem statio
nären inneren Teil des lebenden Körpers keine ernstli
che Störung für die Messung der Bewegungsgeschwindigkeit
eines Meßobjektes, wie z. B. der Blutströmung, bilden
können. Einzelheiten dieser Löscher 102, 102′, 103 und
103′ werden nachstehend näher erläutert.
Autokorrelatoren 104 und 105 sind vorgesehen, um die Ver
teilung der Bewegungsgeschwindigkeit des sich bewegenden
inneren Teiles der lebenden Körpers auf der Basis der
komplexen Signale der Kanäle A und B zu messen, die je
weils die Doppler-Komponente enthalten, die von den Kom
plexsignalwandlern 100 und 101 ermittelt wird.
Die Struktur von den und die Art der Berechnung der Auto
korrelatoren 104 und 105 sind in der erwähnten
JP-A-58-188433 beschrieben.
Die Ausgangssignale S und S′ der Autokorrelatoren 104 und
105 lassen sich folgendermaßen ausdrücken:
S = R + iI (4)
S = R′ + iI′ (5),
S = R′ + iI′ (5),
wobei R und R′ die reellen Komponenten der Ausgangssignale
der Autokorrelatoren und I und I′ die imaginären Kompo
nenten der Ausgangssignale der Autokorrelatoren sind.
Winkelverschiebungen θ und θ′ der Ausgangssignale S und
S′ der Autokorrelatoren werden von Geschwindigkeitsopera
toren 106 und 107 gemäß den nachstehenden Ausdrücken (6)
und (7) berechnet:
θ = tan-1 I/R = 2π fd T (6)
θ′ = tan-1 I′/R′ = 2π fd′ T (7),
θ′ = tan-1 I′/R′ = 2π fd′ T (7),
wobei fd und fd′ Doppler-Verschiebungsfrequenzen sind und
T die Wiederholungsperiode des aus gesendeten Ultraschall
impulsstrahles ist.
Somit können die Doppler-Verschiebungsfrequenzen fd und
fd′ sehr leicht mit den Geschwindigkeitsoperatoren 106
und 107 auf der Basis der Winkelverschiebungen θ und θ′
und gemäß den nachstehenden Ausdrücken (8) bzw. (9)
berechnet werden:
fd = θ/2π T (8)
fd′ = θ′/2π T (9).
fd′ = θ′/2π T (9).
Genauer gesagt, da die Sendewiederholungsperiode T kon
stant ist, sind die Verschiebungswinkel θ und θ′ propor
tional zu den Doppler-Verschiebungsfrequenzen fd und fd′
und somit der Geschwindigkeit der Blutströmung. Da außer
dem die Korrelationskomponenten I, R, I′ und R′ positiv
bzw. negativ sind, können die Verschiebungswinkel θ und
θ′ innerhalb des Winkelbereiches von ±π gemessen werden,
so daß die Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit gemessen
werden kann.
Um die Werte der Verschiebungswinkel θ und θ′ aus den
Ausdrücken (6) und (7) auf der Basis der Werte von I, I′,
R und R′ zu berechnen, wird eine Tabelle der Werte von θ
und θ′, die denen von I, I′, R und R′ entsprechen, vorher
in einem Festwertspeicher (ROM) gespeichert, und auf der
Grundlage dieser Tabelle können die Werte von θ und θ′,
die den Eingangssignalen I, I′, R und R′ entsprechen,
aus dem ROM ausgelesen und mit hoher Geschwindigkeit be
rechnet werden.
Um ein zweidimensionales Bild der Bewegungsgeschwindig
keitsverteilung der Blutströmung auf einer Anzeigeeinheit
24 auf der Basis der Berechnungsergebnisse anzuzeigen,
ist ein Kodierer 19 vorgesehen, um Signale mit Pegeln zu
erzeugen, die den Berechnungsergebnissen entsprechen.
Wenn eine Empfangsempfindlichkeits-Pegeldifferenz und
eine Rauschdifferenz zwischen der Empfängerphasenschaltung
4 des Kanals A und der Empfängerphasenschaltung 5 des
Kanals B in dem parallelen Empfangssystem vorliegen, kann
das Bild der Bewegungsgeschwindigkeitsverteilung von
beispielsweise der Blutströmung, das auf der Anzeigeein
heit 24 angezeigt wird, in Abhängigkeit von der Richtung
der Aussendung und des Empfangs des Ultraschallimpuls
strahles gestört werden. Tatsächlich existieren eine der
artige Pegeldifferenz und eine Rauschdifferenz.
Eine Empfindlichkeits-Korrekturschaltung 54, die nach
stehend auch als 2-Kanal Pegeldifferenz-Korrekturschaltung
bezeichnet ist, ist vorgesehen, so daß derartige Störun
gen, die für die Diagnose unerwünscht sind, nicht in dem
Blutströmungs-Geschwindigkeitsverteilungsbild wegen der
Empfangsempfindlichkeit-Pegeldifferenz und der Rausch
differenz zwischen den Empfängerphasenschaltungen 4 und
5 der Kanäle A und B auftreten können. Der Aufbau und
die Arbeitsweise dieser 2-Kanal Pegeldifferenz-Korrektur
schaltung 54 sind im einzelnen in der japanischen Patent
anmeldung Nr. 59-255920 beschrieben.
Die 2-Kanal Pegeldifferenz-Korrekturschaltung 54 führt
eine Berechnung gemäß der nachstehenden experimentellen
Korrelationsgleichung (10) durch, um dadurch die Pegel
differenz zwischen den beiden benachbarten Kanälen A und
B zu korrigieren:
wobei M eine aus den Versuchsergebnissen bestimmte reelle
Zahl ist, D ein empfindlichkeitskorrigiertes kodiertes
Blutströmungssignal ist, Dn ein kodiertes Blutströmungs
signal ist, das zum Zeitpunkt t gemessen wird, wenn Blut
strömungssignale, die gemäß dem Arbeitsablauf (Zeitfolge)
der Vibratorelemente kodiert sind, welche den aus einer
bestimmten Tiefe des lebenden Körpers reflektierten Ultra
schallimpulsstrahl empfangen, in einer Reihenfolge nach
rechts angeordnet sind, und Do ist ein kodiertes Blut
strömungssignal, welches das nächste, dem Signal Dn auf
der rechten Seite benachbarte Signal ist.
Der Aufbau von einer derartigen 2-Kanal Pegeldifferenz-
Korrekturschaltung 54 ist in Fig. 16 dargestellt. Gemäß
Fig. 16 enthält die 2-Kanal Pegeldifferenz-Korrektur
schaltung 54 einen ersten Operator 60, um die kodierten
Blutströmungssignale EiA und EiB zu wichten, die auf dem
Ultraschallimpulsstrahl basieren, der zum und in den
lebenden Körper ausgesendet und zur gleichen Zeit in
paralleler Weise empfangen wird, um daraus ein Ausgangs
signal EoB zu erzeugen; die Korrekturschaltung 54 umfaßt
ferner einen Leitungsspeicher 61, um beispielsweise das
kodierte Blutströmungssignal EiB das zu dem Kanal B ge
hört, zu speichern; sowie einen zweiten Operator (62),
um das kodierte Blutströmungssignal EiA und das nächste
benachbarte Blutströmungssignal EiB zu wichten und daraus
ein Ausgangssignal EoA zu erzeugen. Die Operatoren 60 und
62 sowie der Leitungsspeicher 61 werden von der Synchro
nisationsschaltung 11 gesteuert.
Durch die Verwendung der 2-Kanal Pegeldifferenz-Korrektur
schaltung 54 mit einem Aufbau gemäß Fig. 16 kann eine
Störung der richtigen Darstellung der Leuchtdichte eines
dargestellten Bildes der zweidimensionalen Geschwindig
keitsverteilung des sich bewegenden inneren Teiles des
lebenden Körpers, die auf der Empfangsempfindlichkeits-
Pegeldifferenz und der Rauschdifferenz zwischen den
Empfängerphasenschaltungen 4 und 5 der Kanäle A und B
beruht, eliminiert werden, so daß ein Bild mit guter
Qualität zur Anzeige gebracht werden kann.
Im folgenden wird erneut auf Fig. 1 Bezug genommen. Ein
Bildspeicher 20 speichert die Ausgangssignale EoA und
EoB der 2-Kanal Pegeldifferenz-Korrekturschaltung 54.
Ein Adressengenerator 21 erzeugt Adressensignale zum Ein
schreiben und Auslesen von Daten in den und aus dem
Bildspeicher 20. Ein Digital/Analog-Wandler 22 wandelt
ein aus dem Bildspeicher 20 ausgelesenes digitales Signal
in ein analoges Spannungssignal (ein Helligkeits-Modula
tionssignal) um, und dieses Signal wird über einen Um
schalter 23 an die Anzeigeeinheit 24 angelegt, um ein
Bewegungsgeschwindigkeits-Verteilungsbild der B-Betriebs
art oder M-Betriebsart auf der Anzeige 124 zu zeigen.
Um ein Ultraschall-Tomographenbild der B-Betriebsart
oder M-Betriebsart in üblicher Weise anzuzeigen, ist eine
Detektorschaltung 50 vorgesehen, um die 2-Kanal-Signale
abzutasten, die von den Empfängerphasenschaltungen 4 und 5
erzeugt werden, an welche das vom Ultraschall-Meßfühler
1 empfangene, reflektierte Signal angelegt wird, nachdem
es von dem Empfängerverstärker 4A verstärkt worden ist.
Die Ausgangssignale der Detektorschaltung 50 werden von
einem Multiplexer in ein Zeitfolgesignal umgewandelt, und
dieses Zeitfolgesignal wird von einem Analog/Digital-
Wandler 14 in ein digitales Signal umgewandelt, das an
einen Kodierer 19′ angelegt wird. Eine zweite 2-Kanal
Pegeldifferenz-Korrekturschaltung 55, die an den Ausgang
des Kodierers 19′ angeschlossen ist, umfaßt einen ersten
Operator zum Wichten von kodierten Signalen, die auf dem
Ultraschallimpulsstrahl basieren, der zum und in den
lebenden Körper ausgesendet und zur gleichen Zeit in
paralleler Weise empfangen wird; und einen zweiten Ope
rator zum Wichten von einem der gleichzeitig empfangenen
Signale und dem nächsten, benachbarten empfangenen Signal,
um zu vermeiden, daß eine Störung in dem dargestellten
Bild auftritt, die auf der Empfangsempfindlichkeits-
Pegeldifferenz und der Rauschdifferenz zwischen den
Empfängerphasenschaltungen 4 und 5 der Kanäle A und B
beruht. Der Aufbau dieser 2-Kanal Pegeldifferenz-Korrek
turschaltung 55 ist der gleiche wie der der Schaltung 54
gemäß Fig. 16.
Die korrigierten Ausgangssignale der 2-Kanal Pegeldiffe
renz-Korrekturschaltung 55 werden in einen Bildspeicher
20′ eingeschrieben. Das aus dem Bildspeicher 20′ ausge
lesene digitale Signal wird von einem Digital/Analog-
Wandler 22′ in ein analoges Spannungssignal (ein
Helligkeits-Modulationssignal) umgewandelt, und dieses
Signal wird über einen Umschalter 52 an die Anzeigeein
heit 24 angelegt. Das übliche Tomographenbild und das
Bewegungsgeschwindigkeits-Verteilungsbild können selek
tiv oder in überlagerter Weise auf der Anzeige 24 an
gezeigt werden, und zwar unter der Steuerung einer
Anzeigesteuerung 53.
Es können auch Farbkodierer verwendet werden, um die
Kodierer 19 und 19′ zu ersetzen. In einem solchen Falle
wird das Empfangssignal in drei Primärfarbkomponenten
R, G und B zerlegt, die Pegel haben, welche dem Berech
nungsergebnis der Geschwindigkeit entsprechen, und es
wird eine Farbkathodenstrahlröhre in der Anzeigeeinheit
24 verwendet, um eine Farbanzeige des Bildes der Bewe
gungsgeschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden
inneren Teiles des lebenden Körpers zu liefern.
Das Parallelempfangskonzept gemäß der Erfindung wird
nachstehend im einzelnen erläutert.
Gemäß einem der Verfahren zum Erhalt der gesamten
Ultraschallwellensende- und -empfangsrichtfaktoren mit
einem geringeren oder schmaleren Abstand als dem der
Ultraschall-Vibratorelemente durch sehr geringfügiges
Ändern der Richtungen der Aussendung und des Empfangs
der Ultraschallwelle werden Ultraschallwellen von ver
schiedenen Gruppen von Ultraschall-Vibratorelementen
mit verschiedenen Senderichtfaktoren und Empfangsricht
faktoren ausgesendet und empfangen, und die dazwischen
liegenden Richtfaktoren zwischen den Senderichtfaktoren
und den Empfangsrichtfaktoren werden als Gesamtrichtfak
toren gewählt, wie es beispielsweise in der japanischen
Patentveröffentlichung Nr. 57-35653 angegeben ist.
Dieses Verfahren wird nachstehend unter Bezugnahme auf
Fig. 3 näher erläutert.
Wenn bei der Anordnung gemäß Fig. 3 die streifenförmigen
Vibratorelemente #1 bis #5 unter den n Elementen des Ultra
schall-Meßfühlers erregt werden, wird der Ultraschall
impulsstrahl längs einer Achse T₁ ausgesendet, die mit
einer gestrichelten Linie dargestellt ist und durch das
Zentrum der erregten Elementengruppe hindurchgeht. Wenn
dann das in eine Richtung R₁ reflektierte Echo von den
Elementen #1 bis #2 empfangen wird und das in eine andere
Richtung R₂ reflektierte Echo von den Elementen #1 bis
#6 empfangen wird, hat der Wellenempfänger Richtfaktoren
in den beiden Richtungen. Somit hat der Wellenempfänger
Sende- und Empfangsgesamtrichtfaktoren in den beiden
Richtungen TR₁ und TR₂.
Gemäß einem zweiten Verfahren sendet und empfängt die
selbe Elementengruppe Ultraschallwellen, und das empfan
gene Signal wird an zwei Empfängerphasenschaltungen mit
verschiedenen Richtfaktoren angelegt, wie es in der
japanischen Patentveröffentlichung Nr. 56-20017 angege
ben ist. Dieses Verfahren wird nachstehend unter Bezug
nahme auf Fig. 4 näher erläutert.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 4 sind streifenförmige Vibra
torelemente #1 bis #5 mit Verzögerungsschaltungen τA1 bis
τA5 bzw. Verzögerungsschaltungen τB1 bis τB5 verbunden.
Die Verzögerungsschaltungen τA1 bis τA5 sind mit einem
Addierer 200 verbunden, und die Verzögerungsschaltungen τB1
bis τB5 sind mit einem weiteren Addierer 200′ verbunden.
Die Verzögerungszeiten der einzelnen Verzögerungsschaltun
gen τA1 bis τA5 oder τB1 bis τB5 entsprechen den Zeitdiffe
renzen der von einem Punkt A oder B kommenden Ultraschall
welle, bis sie bei den jeweiligen Elementen #1 bis #5 an
kommt. Das bedeutet, die Verzögerungszeiten der einzelnen
Verzögerungsschaltungen τA1 bis τA5 oder τB1 bis τB5 sind
so gewählt, daß dann, wenn ein von dem Punkt A oder B
reflektiertes Ultraschallsignal in die einzelnen Elemente
#1 bis #5 eintritt, die Ausgangssignale der Verzögerungs
schaltungen τA1 bis τA5 oder τB1 bis τB5 an den Eingangs
anschlüssen des Addierers 200 oder 200′ dieselbe Phase
haben. Somit können die beiden Gruppen derselben Empfänger
elemente Richtfaktoren in zwei Richtungen liefern.
Fig. 5 zeigt eine Betriebsart der Bildanzeige, wo der
Abtastbereich einen Winkel von 50° überstreicht, die
Anzahl von Abtastzeilen pro Schirmbild 50 beträgt und die
Tiefe eines zu diagnostizierenden sich bewegenden inneren
Teiles eines lebenden Körpers 100 mm beträgt und die Bild
wechselfrequenz 15 Bilder pro Sekunde ausmacht. Wenn das
erwähnte Parallelempfangskonzept auf eine derartige Bild
anzeigebetriebsart angewendet wird, ist die erforderliche
Anzahl von Sendezeiten eines Ultraschallimpulsstrahles
in den lebenden Körper 25, was 25 Abtastzeilen entspricht,
die in Fig. 5 mit ausgezogenen Linien angedeutet sind.
Wenn daher der Abtastbereich, die Anzahl von Abtastlinien
oder -zeilen und die Diagnosetiefe im Falle einer herkömm
lichen Diagnose die gleichen sind wie oben beschrieben,
so kann die Bildfertigstellungszeit auf etwa 1/2 der
bislang erforderlichen Zeit verkürzt werden. Das bedeu
tet, daß die Bildwechselfrequenz auf 30 Bilder pro
Sekunde erhöht werden kann, was etwa doppelt so hoch
ist wie der Wert beim Stande der Technik.
Ferner kann, wenn der Abtastbereich, die Tiefe der
Diagnose und die Bildwechselfrequenz die Werte haben,
wie es in Fig. 5 dargestellt ist, die Anzahl von Abtast
zeilen oder -linien auf etwa den doppelten Wert oder 100
pro Schirmbild erhöht werden, wie es Fig. 6 zeigt.
Wenn die Anzahl von Abtastlinien oder -zeilen, die Tiefe
der Diagnose und die Bildwechselfrequenz die gleichen
Werte haben wie in dem Falle gemäß Fig. 5, kann außerdem
der Abtastbereich auf den doppelten Wert oder 100° ver
größert werden, wie es Fig. 7 zeigt. Wenn der Abtastbe
reich, die Anzahl der Abtastlinien oder -zeilen und die
Bildwechselfrequenz die gleichen Werte haben wie bei dem
Falle gemäß Fig. 5, kann auch die Tiefe der Diagnose
nahezu verdoppelt und auf einen Wert von 200 mm erhöht
werden.
Aus der obigen Beschreibung läßt sich zusammenfassen, daß
die Verwendung des Parallelempfangskonzeptes die folgenden
Vorteile bietet:
- (1) Wenn die Anzahl der Abtastlinien oder -zeilen fest
ist, kann
- a) die Bildwechselfrequenz verbessert und
- b) die Tiefe der Diagnose vergrößert werden.
- (2) Wenn die Anzahl der Abtastlinien oder -zeilen ge
ändert wird, kann
- a) die Abtastzeilendichte erhöht und
- b) der Abtastbereich verbreitert werden.
Wenn somit das Parallelempfangskonzept unter den gleichen
Bedingungen angewendet wird, die in der rechten Hälfte
von Fig. 9 in dem Bereich A mit ausgezogenen Linien dar
gestellt sind, kann die Anzahl von Abtastzeilen pro
Schirmbild auf 64 erhöht werden, und das Bild, das aufgrund
des in (2)-a) beschriebenen Effektes erhalten wird, wird
mit aus gezogenen Linien und gestrichelten Linien darge
stellt, wie es in der linken Hälfte B von Fig. 9 darge
stellt ist. Somit ist das Auflösungsvermögen hoch genug,
um eine erfolgreiche Messung der Geschwindigkeitsvertei
lung eines tiefsten inneren sich bewegenden Teiles eines
lebenden Körpers zu erhalten, und es kann ein Bild, das
die Geschwindigkeitsverteilung des inneren sich bewegen
den Teiles zeigt und für eine genaue Diagnose geeignet ist,
dargestellt werden.
Nachstehend wird im einzelnen erläutert, wie ein Signal,
das einer Dopplerverschiebung unterliegt, und zwar durch
ein sich bewegendes inneres Teil hoher Geschwindigkeit,
wie z. B. einer Blutströmung, aus einem empfangenen Ultra
schallsignal ermittelt wird.
Gemäß der Erfindung sind die 2-Kanal zweifachlöschenden
Komplexsignallöscher 102, 102′, 103 und 103′ mit Rück
kopplung, welche eine Form der mehrfachlöschenden Viel
kanal-Komplexsignallöscher mit Rückkopplung bilden, so
vorgesehen, daß eine Dopplerkomponenten tragende Informa
tion der Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren
Teiles eines lebenden Körpers, wie z. B. eine Blutströmung,
nur aus einem empfangenen Signal herausgezogen werden
kann, und reflektierte Signalkomponenten von einem sta
tionären inneren Teil und einem sich bewegenden inneren
Teil geringer Geschwindigkeit des lebenden Körpers, die
eine starke Beeinträchtigung der Messung der Geschwindig
keit der Blutströmung bilden, entfernt werden können.
Bevor die Wirkungsweise der zweifachlöschenden Komplex
signallöscher mit Rückkopplung beschrieben wird, wird
zunächst die Wirkungsweise eines einfachlöschenden
Komplexsignallöschers ohne Rückkopplung unter Bezugnahme
auf Fig. 10 näher erläutert.
Bei der Anordnung gemäß Fig. 10 umfaßt der einfach
löschende Komplexsignallöscher ohne Rückkopplung eine
Verzögerungsleitung 122 und einen Subtrahierer 124. Die
Verzögerungsleitung 122 hat eine Verzögerungszeit, die
gleich einer Periode (T) der Wiederholungsfrequenz eines
Ultraschallsignals ist, und kann beispielsweise als
Speicher oder Schieberegister aus Speicherelementen auf
gebaut sein, deren Anzahl gleich der Anzahl von Taktim
pulsen ist, die in einer Periode T auftreten. Der Sub
trahierer 124 ist an die Verzögerungsleitung 122 ange
schlossen, und in dem Subtrahierer 124 wird die Diffe
renz zwischen einem Eingangssignal der Verzögerungsleitung
122 (d. h. einem zum jetzigen Zeitpunkt angelegten Signal)
und einem Ausgangssignal der Verzögerungsleitung 122 (d. h.
einem Signal, das zu dem Zeitpunkt angelegt wird, der
eine Periode vor dem gegenwärtigen Zeitpunkt liegt) in
derselben Diagnosetiefe sequentiell berechnet. Die Relation
zwischen dem Eingangssignal Ei und dem Ausgangssignal Eo
ist durch den nachstehenden Ausdruck (11) gegeben:
Eo = Ei (e-PT - 1) (11),
wobei P = jw und w = Winkelgeschwindigkeit.
Das Resultat der Frequenzanalyse des demodulierten
Ultraschallsignals, d. h. das Eingangssignal des Löschers,
ist in Fig. 13 dargestellt. Aus Fig. 13 ergibt sich,
daß Frequenzkomponenten B₁ bis B₄ eines Signals, das von
einem inneren Organ eines lebenden Körpers, wie z. B.
einem sich bewegenden Teil niedriger Geschwindigkeit,
beispielsweise der Herzwand, oder einem stationären Teil
reflektiert wird, neben Frequenzkomponenten A₁ bis A₄
eines Dopplerverschiebungs-Frequenzsignals vorhanden sind,
das von einem sich bewegenden Teil hoher Geschwindigkeit
reflektiert wird, wie z. B. der Blutströmung. Die Frequenz
komponenten B₁ und B₄ des Signals, das von einem inneren
Organ, wie z. B. der Herzwand reflektiert wird, die nicht
ganz stationär ist, haben eine bestimmte Breite in der
Nähe der Wiederholungsfrequenz.
Fig. 12 zeigt bei C das Geschwindigkeitsansprechverhalten
eines idealen Löschers, der vollständig Frequenzkompo
nenten eines Signals aussondert, die von einem sich be
wegenden Teil geringer Geschwindigkeit oder einem sta
tionären Teil eines lebenden Körpers reflektiert wird, und
der nur die Frequenzkomponente eines Signals mit Doppler
verschiebung durch ein sich bewegendes Teil hoher Ge
schwindigkeit, wie z. B. eine Blutströmung, extrahiert.
Wenn die Frequenzkomponenten des Löscher-Eingangssignals
vorhanden sind, wie es Fig. 13 zeigt, so enthält das
Ausgangssignal des idealen Löschers Frequenzkomponenten
Ao1 bis Ao4, wie es Fig. 14 zeigt.
Aus Fig. 14 ergibt sich, daß die Signalkomponenten eines
Signals, das von einem inneren Organ eines lebenden Kör
pers, wie z. B. einem sich bewegenden Teil geringer Ge
schwindigkeit, beispielsweise der Herzwand, oder einem
als stationär betrachteten Teil reflektiert wird, voll
ständig entfernt werden. Andererseits enthält das Ausgangs
signal des einfachlöschenden Komplexsignallöschers gemäß
Fig. 10 Frequenzkomponenten A₁₁ bis A₁₄ und B₁₁ bis B₁₄,
wie es Fig. 14 zeigt. Somit können die Frequenzkompo
nenten B₁ bis B₄ gemäß Fig. 13 nicht ausreichend ausge
sondert werden.
Fig. 11 zeigt den Aufbau von einer Form eines zweifach
löschenden Komplexsignallöschers 102, 102′, 103 und 103′
mit Rückkopplung, der bei dem erfindungsgemäßen Gerät
Verwendung findet. Wie aus Fig. 11 ersichtlich, umfaßt
der zweifachlöschende Komplexsignallöscher mit Rück
kopplung Verzögerungsleitungen 112 und 113, Subtrahierer
114, 115 und 116, einen Addierer 117, eine erste Rück
kopplungsschleife 118, um das Ausgangssignal der Verzö
gerungsleitung 113, multipliziert mit dem Faktor K₁, von
dem Eingangssignal Ei des Subtrahierers 114 abzuziehen,
und eine zweite Rückkopplungsschleife 119, um das Ausgangs
signal der Verzögerungsleitung 113, multipliziert mit dem
Faktor K₂, zu dem Eingangssignal E₂ des Addierers 117 zu
addieren. Die Relation zwischen dem Eingangssignal Ei
und dem Ausgangssignal Eo des Löschers ist durch die nach
stehende Gleichung (12) gegeben:
wobei folgende Beziehungen gelten: Z = ePT, P = jw,
w = Winkelgeschwindigkeit, und
Das Geschwindigkeitsansprechverhalten des zweifachlöschen
den Komplexsignallöschers ist durch die Kurve B in Fig.
12 gegeben.
Aus der Gleichung (12) ergibt sich, daß das Geschwindig
keitsansprechverhalten dadurch geändert wird, daß die
Werte von K₁ und K₂ geändert werden. Wenn beispielsweise
K₁ und K₂ beide den Wert Null haben, so ist das Geschwin
digkeitsansprechverhalten gegeben durch die Kurve B′ in
Fig. 12. Wenn somit die Werte von K₁ und K₂ geeignet
gewählt werden, um das Geschwindigkeitsansprechverhalten
im gewünschten Bereich zu liefern, so kann der gewünschte
Bereich der darzustellenden Dopplerfrequenzverschiebung
geändert werden, und gewählte Frequenzkomponenten aus
einem sich bewegenden Teil geringer Geschwindigkeit oder
einem stationären Teil eines lebenden Körpers können ent
fernt werden.
Bei der Darstellung gemäß Fig. 12 ist die Breite des
konkaven Bereiches des Geschwindigkeitsansprechverhaltens
des einfachlöschenden Komplexsignallöschers ohne Rück
kopplung unter einem bestimmten Ansprechpegel P gegeben
durch P₁, und die des zweifachlöschenden Komplexsignal
löschers mit Rückkopplung ist gegeben durch P₂. Aus
Fig. 12 ist ersichtlich, daß die Breite des konkaven
Bereiches des Geschwindigkeitsansprechverhaltens des zwei
fachlöschenden Komplexsignallöschers mit Rückkopplung
kleiner ist als die des einfachlöschenden Komplexsignal
löschers ohne Rückkopplung, so daß sogar eine Blutströ
mungskomponente geringer Geschwindigkeit abgetastet
werden kann. Das Problem, das bei einem zweifachlöschen
den Komplexsignallöscher mit Rückkopplung auftritt,
besteht darin, daß zwei Verzögerungsleitungsschaltungen
erforderlich sind, was zu einer größeren Zahl von Ein
schreibedaten führt. Dabei kann jedoch die Bildwechsel
frequenz durch die Verwendung des Parallelempfangskonzep
tes verbessert werden, so daß sich das erwähnte Problem
lösen läßt.
Wenn die Frequenzkomponenten des Eingangssignals des
zweifachlöschenden Komplexsignallöschers mit Rückkopp
lung sich gemäß Fig. 13 darstellen lassen, so enthält
das Ausgangssignal des Löschers Frequenzkomponenten
A₂₁ bis A₂₄ und B₂₁ bis B₂₄, wie es Fig. 14 zeigt
Wenn dieses Ausgangssignal verglichen wird mit dem Aus
gangssignal (A₁₁ bis A₁₄, B₁₁ bis B₁₄) des einfach
löschenden Komplexsignallöschers ohne Rückkopplung sowie
dem Ausgangssignal (A₀₁ bis A₀₄) des idealen Löschers,
so werden folgende Relationen erhalten:
A1i < A2i ≈ Ao1
B1i < B2i ≈ O
B1i < B2i ≈ O
wobei i = 1 bis 4.
Somit ist der Betrieb des zweifachlöschenden Komplex
signallöschers mit Rückkopplung analoger oder ähnlicher
dem des idealen Löschers als der der einfachlöschenden
Komplexsignallöschers ohne Rückkopplung, so daß der
zweifachlöschende Komplexsignallöscher mit Rückkopplung
in wirksamer Weise reflektierte Signalkomponenten von
einem sich bewegenden Teil geringer Geschwindigkeit und
einem stationären Teil des lebenden Körpers entfernen
kann und den Durchgang von Signalkomponenten mit Doppler
verschiebung durch die Blutströmung ermöglicht.
Fig. 15 zeigt im einzelnen den Aufbau des zweifach
löschenden Komplexsignallöschers mit Rückkopplung gemäß
Fig. 11. Bei der Anordnung gemäß Fig. 15 umfaßt der
Löscher Subtrahierer 114, 115 und 116, einen Addierer
117, Wähler 118 und 119, eine externe Steuerung 120,
RAM-Speicher sowie Zwischenspeicher RC1 bis RC6. Bei dem
Aufbau gemäß Fig. 15 sind die Speicher mit wahlfreiem
Zugriff oder RAM-Speicher Verzögerungsleitungen 112 und
113 mit einer Verzögerungszeit, die gleich der Periode
T sind, und die Wähler 118 und 119 werden verwendet, um
die Rückkopplungsschleifen zu bilden, welche das Aus
gangssignal des Zwischenspeichers RC5 mit den Faktoren
K₁ bzw. K₂ multiplizieren und dann die Multiplikations
ergebnisse zum Addierer 117 bzw. Subtrahierer 114 zurück
führen.
Die Rückkopplungswerte werden von der externen Steuerung
120 gesteuert, die einen Schalter aufweisen kann. Bei
der erfindungsgemäßen Ausführungsform werden die Signale
der beiden Kanäle von den Empfängerphasenschaltungen 4
und 5 mit Demodulationssignalen demoduliert, die eine
Phasendifferenz von 90° haben, und insgesamt werden vier
demodulierte Signale an die jeweiligen Löscher 102, 102′,
103 bzw. 103′ angelegt. In jedem der Löscher sind Zwischen
speicher RC1 und RC6 am Löschereingang bzw. Löscheraus
gang vorgesehen, und die Synchronisationsschaltung 11
steuert den Zeitpunkt der Zwischenspeicherung des Signals,
den Zeitpunkt des Einschreibens und Auslesens des Signals
in die und aus den RAM-Speichern sowie den Zeitpunkt der
Zwischenspeicherung der Eingangssignale und Ausgangssig
nale der RAM-Speicher. Auf diese Weise werden vier demodu
lierte Signale in den Löschern 102, 102′, 103 bzw. 103′
verarbeitet.
Aus der vorstehenden detaillierten Beschreibung ergibt
sich, daß gemäß der Erfindung die folgenden Vorteile er
zielt werden:
- (1) In einem Ultraschalldiagnosegerät, das ein zweidi mensionales Bild der Geschwindigkeitsverteilung eines sich bewegenden inneren Teiles eines lebenden Körpers mit dem Ultraschallimpuls-Dopplerverfahren anzeigen kann, wird ein Ultraschallwellen-Parallel empfangskonzept verwendet, um die Bildherstellungs zeit zu verkürzen, wobei zumindest einer oder die Kombination der folgenden Vorteile a) bis d) erzielt wird:
- a) Die Bildwechselfrequenz kann vergrößert werden. Somit kann das Flimmern eines dargestellten Bildes minimal gemacht werden.
- b) Die Abtastzeilendichte kann vergrößert werden. Somit kann ein detaillierteres Bild des Ver teilungsbildes der Geschwindigkeitsverteilung eines sich bewegenden inneren Teiles eines lebenden Körpers dargestellt werden,
- c) Der Abtastbereich kann verbreitert werden. Somit kann der Diagnosebereich ausgedehnt werden, um einen breiteren Bereich zu erfassen.
- d) Die Tiefe der Diagnose kann vergrößert werden. Dies erweist sich als vorteilhaft zur Darstel lung eines Bildes der Geschwindigkeitsverteilung von beispielsweise einer Blutströmung, die längs der Hauptachse des Herzens fließt.
- (2) Durch die Verwendung von zweifachlöschenden Komplex signallöschern mit Rückkopplung können beispielsweise Reflexions signalkomponenten von einem sich bewegenden Teil geringer Ge schwindigkeit, wie z. B. der Herzwand und/oder einem stationären Teil ausreichend entfernt oder unterdrückt werden, so daß eine Blutströmung, die sich mit einer höheren Geschwindigkeit als einer vorgegebenen Geschwindig keit bewegt, mit ausreichender Signalintensität ab getastet werden kann.
- (3) Aufgrund des Vorteils (2) wird das Geschwindigkeits ansprechverhalten des Löschers für ein Blutströmungs signal, das eine Blutströmung angibt, welche sich mit höherer Geschwindigkeit als ein vorgegebener Wert bewegt, ausreichend flach, so daß der Geschwindig keitsoperator die Geschwindigkeitsverteilung der Blutströmung im lebenden Körper genau berechnen kann.
- (4) Wenn die Werte K₁ und K₂ in dem Ausdruck für die Relation zwischen dem Eingangssignal und dem Ausgangs signal des zweifachlöschenden Komplexsignallöschers gemäß (2) geeignet gewählt werden, um das gewünschte Geschwindigkeitsansprechverhalten zu erzielen, kann der Bereich der darzustellenden Dopplerfrequenzver schiebung in der gewünschten Weise geändert werden.
- (5) Durch die Verwendung der 2-Kanal Pegeldifferenz- Korrekturschaltungen zum Korrigieren von Fehlern der empfangenen Signale aufgrund der Empfangsempfindlich keitsdifferenz zwischen den parallelen Empfänger phasenschaltungen können ein Tomographenbild guter Qualität, das im wesentlichen frei von Bildfehlern ist, und ein Bild der Geschwindigkeitsverteilung eines sich bewegenden inneren Teiles eines lebenden Körpers dargestellt werden.
- (6) Aufgrund der Vorteile (1), (2), (3), (4) und (5) kann eine größere Informationsmenge für die Diagnose eines inneren Organes eines lebenden Körpers erhal ten werden, so daß sich die Diagnosegenauigkeit stark verbessern läßt.
Bei dem erfindungsgemäßen Diagnosegerät können zahlreiche
Modifizierungen vorgenommen werden. Auch wenn ein Parallel
empfangskonzept mit zwei Richtungen oder zwei Kanälen bei
der beschriebenen Ausführungsform verwendet wird, kann
beispielsweise auch ein Parallelempfangsschema mit drei
Richtungen oder drei Kanälen bzw. einer Vielzahl von
Richtungen bzw. Kanälen verwendet werden, wenn dies erfor
derlich ist. Auch wenn bei der beschriebenen Ausführungs
form 2-Kanal zweifachlöschende Komplexsignallöscher mit
Rückkopplung angegeben sind, können statt dessen auch mehr
fachlöschende Löscher, wie z. B. dreifachlöschende oder
vierfachlöschende Löscher sowie mehrfachlöschende Löscher
verwendet werden, wie z. B. 3-Kanal oder 4-Kanal Löscher.
Claims (1)
- Ultraschall-Diagnosegerät, umfassend
eine Einrichtung (1) zum Aussenden eines Ultraschallim pulsstrahls in Richtung eines sich bewegenden inneren Teils eines lebenden Körpers mit konstanter Wiederholungsfrequenz und zum Empfangen des von dem sich bewegenden Teil reflek tierten Signals,
eine Wandlereinrichtung (6 . . . 9) zum Mischen des empfan genen Signals mit zueinander komplexen Referenzsignalen einer Frequenz, die das n-fache (n = ganze Zahl) der Wiederholungs frequenz des ausgesendeten Ultraschallimpulsstrahls beträgt, um das empfangenen Signal in komplexe Signale umzuwandeln,
einen Autokorrelator (104, 105) zur Verzögerung der kom plexen Signale und zur Berechnung der Autokorrelation zwi schen diesen,
einen Geschwindigkeitsoperator (106, 107) zur Berechnung der Geschwindigkeit des sich bewegenden inneren Teils aufgrund der berechneten Autokorrelation, und
eine mit dem empfangenen Signal und mit dem Ausgangssignal des Geschwindigkeitsoperators (106, 107) gespeiste Anzeigeein heit (24) zur Anzeige der Geschwindigkeitsverteilung des sich bewegenden inneren Teils,
dadurch gekennzeichnet,
daß mindestens zwei Signalverarbeitungskanäle vorgesehen sind, deren jeder eine Wandlereinrichtung (6 . . . 9), einen Auto korrelator (104, 105) und einen Geschwindigkeitsoperator (106, 107) aufweist,
daß das empfangene Signal über eine Empfängerphasen schaltung (4, 5) jedem der Kanäle phasengesteuert zugeführt wird, und
daß die der Anzeigeeinheit (24) zugeführten Ausgangssi gnale der Empfängerphasenschaltung (4, 5) und der Geschwin digkeitsoperatoren (106, 107) jeweils eine Korrekturschaltung (54, 55) durchlaufen, deren jede einen ersten Operator (60) aufweist, der die gleichzeitig empfangenen Signale aller Ka näle mit einem vorbestimmten Wichtungsfaktor (M) multipli ziert, sowie einen zweiten Operator (62), der das Signal ei nes Kanals und das zu einem benachbarten Zeitpunkt empfangene Signal eines anderen Kanals mit dem vorbestimmten Wichtungs faktor (M) multipliziert, um Pegeldifferenzen zwischen den Kanälen auszugleichen.
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