DE3690331C2 - Ultraschall-Bilderzeugungsverfahren und -vorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum eingriffsfreien Abbilden des Inneren von Objekten durch Ultraschall gem. dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. dem Oberbegriff des Anspruchs 5.

Ultraschall-Bilderzeugungssysteme vom Durchstrahlungstyp, bei denen ein Sende- und ein Empfangswandler auf entgegengesetzten Seiten eines untersuchten Objekts bzw. einer Probe angeordnet sind, sind bekannt (vgl. z. B. die US 3 937 066 und US 4 457 175). Im allgemeinen werden C-Abtastbilder von Durch­ strahlungs-Systemen erzeugt, die in einer zu den ausgesendeten Impulsen senkrechten Ebene liegen. Ultraschall-Echobildsysteme sind ebenfalls allgemein bekannt (vgl. z. B. die US 4 016 750 und US 4 305 296). Von Echobildsystemen werden normalerweise B-Abtastbilder erzeugt, wobei die erzeugte Abbildung in einer die ausgebreiteten Wellen enthaltenden Ebene liegt. Natürlich können C-Abtastbilder auch unter Anwendung von Echoverfahren erhalten werden (siehe US 39 37 066).

"Ultrasonic Imaging", vol 5, ed.: M. Linzer (Academic Press, 1983), S. 194 beschreibt die mikroskopische Untersuchung einer biologischen Probe auf akustische Weise. An der dem Sender abgewandten Seite des zu untersuchenden Objekts wird ein Totalreflektor angeordnet.

Aus der DE 31 21 513 A1 ist es bekannt, zum eingriffsfreien Abbilden des Inneren von Objekten Ultraschallimpulse von einem Ultraschallsender in das zu untersuchende Objekt zu senden. Empfänger nehmen aus dem Objekt zurückkehrende Echosignale auf und Signalverarbeitungseinrichtungen verarbeiten diese Signale zur Sichtbarmachung des Objektinneren. Diese B-Abtastung nutzt dabei die Reflektivität der Ultraschallwellen an Punkten entlang der Strahlachse innerhalb des zu untersuchenden Objekts. Die Amplitude der Echosignale hängt dabei von der Reflektivität entlang der Ultraschallstrahlachse ab.

FR 15 34 748 veranschaulicht verschiedene Integriermaßnahmen zur Verarbeitung der vom Empfänger detektierten Echosignale.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs genannten Art mit verbesserter Abbildungsleistung anzugeben. Dabei sollen die Nachteile von herkömmlichen Verfahren und Vorrichtungen vermieden werden.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren bzw. bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 5 aufgeführten Merkmale gelöst.

Besondere Ausführungsbeispiele sowie weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beansprucht.

Gemäß der Erfindung aktiviert ein Sender bzw. Impulsgeber einen Wandler, so daß dieser Ultraschallenergie durch ein untersuchtes Objekt abstrahlt. Ein Reflektor, in dem Streukörper vorgesehen sind, ist akustisch mit dem Objekt dem Wandler gegenüberstehend gekoppelt, so daß Ultraschallenergie durch das Objekt zurückreflektiert wird. Aus dem Inneren des Reflektors reflektierte Ultraschallenergiewellen werden am Wandler empfangen, wo sie in elektrische Signale umgewandelt werden. Eine mechanische und/oder elektronische Strahlfokussiereinheit zur Bündelung im Objekt und eine Strahlabtasteinheit zur Abtastung des abzubildenden Teils sind vorgesehen. Ein Signalprozessor, der auf das elektrische Ausgangssignal des- Wandlers anspricht, verarbeitet aus einer Bereichszone innerhalb des externen Reflektors empfangene Signale unter Erzeugung einer Abbildung eines Teils des Objektinneren. Die Erfindung eignet sich sehr gut für die innere Untersuchung von Körperteilen wie Brüsten, Hoden u. dgl.

Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild, das ein Ultraschall-Bilderzeugungssystem gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 2 ein Ablaufdiagramm zur Erläuterung der Funktionsweise des Systems nach Fig. 1; und

Fig. 3 ein Blockdiagramm einer modifizierten Ausführungsform eines Ultraschall- Bilderzeugungssystems nach der Erfindung für die C-Abtastbilderzeugung des Objekts in ausgewählten Ebenen.

Es wird zuerst Fig. 1 erläutert, die ein Ultraschall- Bilderzeugungssystem mit einem Wandler 10 zeigt, der bei der gezeigten Anordnung zum Senden und zum Empfang von Ultraschall-Signalimpulsen verwendet wird. Als Beispiel ist ein zylindrisch gewölbter Fokussierwandler gezeigt. Vom Fokussierwandler 10 erzeugte Ultraschall-Druckwellen werden durch ein geeignetes akustisches Obertragungsmedium wie Wasser (nicht gezeigt) mit dem untersuchten Objekt 14 gekoppelt und im Objekt fokussiert. Wie noch erläutert wird, eignet sich das angegebene System gut zur Ultraschall-Bilderzeugung von Weichgewebe des lebenden Körpers wie etwa Brust-, Hodengewebe od. dgl., durch das Sende- und Echosignale vollständig ohne zu starke Dämpfung oder Reflexion passieren können.

Anstelle des Fokussierwandlers können natürlich andere akustische Fokussierelemente, z. B. eine akustische Linse, ein zylindrisch gewölbter akustischer Spiegel od. dgl. eingesetzt werden. Auch kann anstelle von bzw. zusätzlich zu akustischen Fokussierelementen elektronische Fokussierung angewandt werden. Wie noch erläutert wird, wird zwar die Bündelung sowohl während des Sende- als auch während des Empfangsvorgangs bevorzugt, ausreichend ist jedoch eine Bündelung nur während des Empfangs oder nur während des Sendens.

Der Sendeteil des Systems umfaßt einen Impulsgeber bzw. Sender 16 für die repetitive Erzeugung von HF-Energieimpulsen, die durch einen Sende-Empfangs-Schalter 18 dem Wandler 10 für die impulsförmige Erzeugung von Ultraschallwellen zugeführt werden, die an einem Brennpunkt F im Objekt 14 gebündelt werden. Typischerweise kann eine Betriebsfrequenz von z. B. 1-10 MHz angewandt werden. Die Achse des Ultraschallstrahls ist mit 20 bezeichnet, und bei der gezeigten Ausführungsform wird ein C-Abtastbild der zur Achse 20 senkrecht verlaufenden Ebene 22 durch Verschieben des Brennpunkts F in der Ebene unter Abtastung derselben erhalten. Der Wandler 10 und die zugehörige Fokussierlinse werden in X- und Y-Richtung von einem damit über eine mechanische Verbindung 26 gekoppelten Abtaststellantrieb 24 abgetastet. Der Abtaststell­ antrieb 24 enthält einen Abtastlagekreis, dessen Ausgang mit einer Synchronisier- und Steuereinheit 28 verbunden ist, die ihrerseits Ausgänge zur Synchronisierung der Sende-, Empfangs- und Anzeigeabtastoperationen aufweist.

Gemäß der Erfindung ist mit dem Körperteil 14 gegenüber dem Sendewandler 10 ein Reflektor 29 akustisch gekoppelt. Der Reflektor kann z. B. ein Gel mit darin im wesentlichen gleichmäßig verteilten Streukörpern oder Diskontinuitäten, ein flüssigkeitsgefülltes Element wie ein wassergefüllter Schwamm, ein flüssigkeitsgefüllter Plastikbeutel mit darin verteilten Streukörpern od. dgl. sein. Streukörper enthaltende Gele sind in P. D. Edmonds et al., "A Human Abdominal Tissue Phantom", Ultrasonic Tissue Characterization II, M. Linzer, ed., Nat. Bureau of Standards, Spec. Publ. 525 (1979) angegeben, und ein flüssigkeitsgefüllter, Beutel mit Streukörpern in der Flüssigkeit ist in J. C. Machado et al., "Acoustic wave propagation in randomly distributed spherical particles", J. Acoust. Soc. Ämer., 74(5), 1983, angegeben. Der Reflektor 29 kann Streu-, Dämpfungs- und Geschwindigkeits- Charakteristiken aufweisen, die denen des Weichgewebes des Objekts 14 gleichen, jedoch bevorzugt nichtbiologisch sind. Ultraschallenergie vom Wandler 10 tritt in den Körperteil durch eine Hautschicht 14A ein, passiert den Körperteil vollständig und tritt aus diesem durch die Haut am anderen Ende aus. Aus dem Körperteil tritt der Sendestrahl in den Reflektor 29 ein und wird an darin befindlichen Streukörpern oder Diskontinuitäten reflektiert.

An Streukörpern oder Diskontinuitäten im Reflektor 29 reflektierte Ultraschallsignale laufen durch den Körperteil 14 zurück. Vorn Wandler 10 empfangene Echo- bzw. Reflexions­ signale werden in elektrische Signale umgewandelt und durch den Sende-Empfangs-Schalter 18 einem Signalempfänger- oder prozessor 30 zugeführt, der z. B. einen torgesteuerten Verstärker 32 aufweist. Ein Vorverstärker (nicht gezeigt) kann in die Verbindung der Empfangssignale zum Verstärker 32 eingeschaltet sein. Ein Synchronisiersignal wird dem torgesteuerten Verstärker 32 von der Synchronisier- und Steuereinheit 28 zugeführt zur Steuerung der Empfangsopera­ tion. Bei der gezeigten Ausführungsform wird der Empfänger aufgesteuert zur Verarbeitung von Echosignalen, die aus einem Volumen V innerhalb einer Bereichszone Z empfangen werden, die im Reflektor 29 hinter der Brennebene 22 und dem Brennpunkt F liegt, die innerhalb des Objekts 14 lie­ gen. Die gezeigte Bereichszone Z liegt vollständig inner­ halb des Reflektors 29 angrenzend an die Grenzfläche zwi­ schen dem Objekt 14 und dem Reflektor. Im vorliegenden Fall werden vom Signalprozessor 30 nur Reflexionssignale ver­ arbeitet, die aus dem Inneren der Bereichszone Z empfangen wurden. Selbstverständlich können durch nicht gezeigte Mit­ tel auch Echosignale verarbeitet werden, die aus unter­ schiedlichen Tiefen und/oder Bereichszonen empfangen wer­ den. Auch kann sich die Bereichszone Z erwünschtenfalls über die Grenzfläche zwischen Objekt 14 und Reflektor 29 erstrecken.

Da Rücklaufsignale aus einem Bereich Z von Entfernungen empfangen werden, werden Empfangssignale vom torgesteuerten Verstärker 32 von einem Verstärker 34 mit regelbarer Ver­ stärkung verstärkt, dessen Verstärkungsfaktor entsprechend dem Ausgangssignal eines Verstärkungsfunktionsgebers 36 zeitlich geregelt wird. Die zeitliche Steuerung der Opera­ tion des Verstärkungsfunktionsgebers 36 erfolgt durch die Synchronisier- und Steuereinheit 28. Der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 34 wird proportional zum Bereich vergrö­ ßert, so daß der durch akustische Absorption im Objekt 14 und im Reflektor 29 bedingte Signalverlust kompensiert wird. Erwünschtenfalls kann eine zeitliche Verstärkungs­ funktion verwendet werden, die dem Zustand angenähert ist, in dem reflektierte Wellen, die den Brennpunkt F aus dem Volumen V passieren, gleiche Amplitude haben.

Vom Verstärker 34 mit regelbarer Verstärkung werden Emp­ fangssignale an einen Verstärker 38 gekoppelt, der eine erwünschte Verstärkungsfunktion hat. Z. B. kann der Ver­ stärker 38 ein Linear- oder ein Nichtlinearverstärker sein.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 38 wird von einem Hüll­ kurvendetektor 40 erfaßt, der z. B. einen Vollweggleich­ richter mit Tiefpaßfilter umfaßt und dessen Ausgangssignal der Hüllkurve des HF-Ausgangssignals vom Verstärker 38 pro­ portional ist. Das Ausgangssignal des Detektors wird einem Integrierer 42 zugeführt zur zeitlichen Integration wäh­ rend der Periode, in der Signale aus der Bereichszone Z empfangen werden. Nach jedem Integrationsvorgang wird das Ausgangssignal des Integrierers einem Haltekreis 44 zuge­ führt, von dem es einem Abtastumsetzer 46 und dann einer Sichtanzeigeeinheit 48, z. B. einer Kathodenstrahlröhre, unter Steuerung durch die Synchronisier- und Steuereinheit zugeführt werden kann. Am Ende der Empfangsoperation wird nach Überführung des Ausgangssignals des Integrierers zum Haltekreis 44 der Integrierer 42 durch Anlegen eines Rück­ setzsignals auf Leitung 50 von der Synchronisier- und Steu­ ereinheit 28 rückgesetzt zur Vorbereitung auf den nächsten Sende/Empfangszyklus. Bei der Ausführungsform nach Fig. wird bei jedem Sende/Empfangszyklus Information zur Anzeige eines einzelnen Bildelements erhalten.

Die Funktionsweise des Ultraschall-Bilderzeugungssystems nach Fig. 1 ergibt sich zwar aus der vorstehenden Be­ schreibung, sie soll jedoch nachstehend noch kurz unter Bezugnahme auf das Ablaufdiagramm von Fig. 2 erläutert wer­ den. Der Fokussierwandler 10 wird über das Objekt 14 in X-und Y-Richtung vom Abtastmechanismus 24 bewegt. Ein Abtast­ lagesignal wird von dem dem Abtastmechanismus zugeordneten Abtastlagekreis erzeugt und der Synchronisier- und Steuer­ einheit 28 zugeführt, die Steuersignale für die zeitlich abgestimmte Operation von Sender, Empfänger und Anzeige­ einheit erzeugt.

Während der Sendeperiode werden zwischen den Zeitpunkten T1 und T2 Ultraschallwellen vom Wandler 10 erzeugt, der vom Ausgangssignal des Impulsgebers 16 aktiviert ist. In Fig. 2 sind Senderimpulse bei 52 gezeigt. Der Ultraschallwellen­ impuls vom Fokussierwandler 10 durchläuft das Objekt 14 in den Reflektor 29. Zum Zeitpunkt T3 werden vom Wandler 10 Echosignale empfangen, die vom Brennpunkt F reflektiert wurden. Nach einer Zeitverzögerung zwischen T2 und T4 wird der Empfänger von einem Empfänger-Gatesignal 54 aufge­ steuert, das dem torgesteuerten Verstärker 32 von der Syn­ chronisier- und Steuereinheit zugeführt wird, um aus der Bereichszone Z innerhalb des Reflektors 29 empfangene Echo­ signale zu verarbeiten. Der zeitlich gesteuerte Empfangs­ signalausgang vom Verstärker 38 ist bei 56 in Fig. 2 ge­ zeigt. Das Empfangssignal wird vom Detektor 40 erfaßt, dessen Ausgangssignal mit 58 bezeichnet ist. Das erfaßte Signal wird vom Integrierer 42 integriert, dessen Ausgangs­ signal bei 60 in Fig. 2 gezeigt ist. Nachdem der Empfänger zum Zeitpunkt T5 zugesteuert ist, wird das Ausgangssignal des Integrierers zum Haltekreis 44 unter Steuerung durch ein Haltesteuersignal 62 übertragen. Nach dieser Übertra­ gung wird zum Zeitpunkt T6 der Integrierer 42 vom Rücksetz­ signal 64 rückgesetzt. Der nächste Sende/Empfangszyklus beginnt zum Zeitpunkt T7 mit dem Senden eines weiteren Be­ schallungsimpulses 52.

Aus der vorstehenden Erläuterung ist ersichtlich, daß die gesamte Sendeenergie mit Ausnahme der vor dem Brennpunkt F gestreuten und absorbierten Energie durch den Brennpunkt geht. Sie tritt dann aus dem Objekt 14 in den Reflektor 29 ein. Nach dem Brennpunkt breitet sich die Energie konus­ förmig aus und wird von Inhomogenitäten des Reflektors innerhalb des im wesentlichen konischen Volumens V gestreut. Wenn die Diskontinuitäten oder Streukörper im Reflektor 29 im wesentlichen gleichförmig verteilt sind, bildet das Volumen V darin eine effektive ausgedehnte inkohärente Beschallungs­ quelle. Eine besonders wirksame Beschallung wird erhalten, wenn die durch den Brennpunkt F von jeder Schicht der Bereichszone reflektierten Wellen im wesentlichen die gleiche Amplitude haben, und dieser Zustand wird durch zeitliche Verstärkungskorrektur des Empfängers angenähert, wie bereits erläutert wurde. Wenn jedoch der Rauschabstand bei größeren Tiefen zu gering ist, kann eine zeitliche Verstärkungs­ korrektur angewandt werden, die zu einem verbesserten Rauschabstand bei solchen Tiefen führt.

Streuwellen werden vom Wandler 10 empfangen, aber die durch den Brennpunkt F gehenden Wellen haben den größten Einfluß auf das vom Empfangswandler erzeugte Signal. Wenn sowohl beim Senden als auch beim Empfangen eine Bündelung erfolgt, wie bei der Anordnung nach Fig. 1, passieren die empfangenen Wellen den Brennpunkt zweimal, und ihre Amplitude wird durch Dämpfung im Brennpunkt stark beeinflußt. Bei der vorliegenden Erfindung können durch Rückstreuung erzeugte Durchschallungsbilder von Brennpunktsebenen 22 im Objekt erhalten werden, die an die Haut 14A angrenzen, wo das Sendesignal aus dem Objekt austritt und in den Reflektor 29 eintritt. Die Funktionsweise, bei der eine Rückstreuung von Streukörpern im Objekt selbst erhalten wird, ist in der US 4 608 868 angegeben.

Nachstehend wird auf Fig. 3 Bezug genommen, die eine modifizierte Ausführungsform zeigt, die für die Erzeugung von C-Abtastbildern an ausgewählten Brennpunktsebenen ausgelegt ist. Das System nach Fig. 3 umfaßt eine kreisringförmige Wandleranordnung 72, die zur Impulsbeschallung und zum Impulsempfang dient. Nur zum Zweck der Veranschaulichung ist ein Wandler mit einer zentralen kreisrunden Elektrode 72-1 und dazu konzentrischen Ringelektroden 72-2 bis 72-M ge­ zeigt.

Ein Abtaststellantrieb mit Abtastlagekreis 24 bewegt den Wandler mechanisch in zwei Dimensionen entlang der X- und der Y-Achse und liefert Lagesignale an die Synchronisier- und Steuereinheit 100. Die Sende/Empfangseinheit 101 umfaßt einen torgesteuerten Sender bzw. Impulsgeber 102, der mit den Wandlerelementen über Sende/Empfangsschalter 18-1 bis 18-M gekoppelt ist. Der Impulsgeber 102 arbeitet mit einer einzigen Mittenfrequenz, und die zeitlich abgestimmte Aufsteuerung seiner Ausgangsimpulse auf die Elemente der Wand­ leranordnung ergibt eine Bündelung der ausgesendeten Ultraschallimpulse in einer ausgewählten Tiefe unter Steuerung durch die Tiefensteuerung 104 in der Synchronisier- und Steuereinheit 100. Fig. 3 zeigt den Wandler im Brennpunkt F in einem Objekt 14 fokussiert.

Gemäß der Erfindung ist ein Reflektor 29 akustisch mit dem Objekt 14 entgegengesetzt zu der Wandleranordnung 72 ge­ koppelt, so daß die Sendeimpulse durch das Objekt in den Reflektor gehen. Wie bereits erwähnt, kann sich die Be­ reichszone Z, deren Echosignale verarbeitet werden, über die Grenzfläche zwischen Objekt 14 und Reflektor 29 er­ strecken, und in Fig. 3 ist dieser Fall gezeigt. Dabei ver­ läuft die Bereichszone Z von einer Stelle im Objekt gegen­ über dem Brennpunkt F zu einer Stelle im Reflektor 29.

Von Echoimpulsen an den Wandlerelementen erzeugte elektri­ sche Signale werden einem Summierverstärker 108 zugeführt. In die Verbindung sämtlicher Ringelemente mit Ausnahme des äußeren Ringelements 72-M der Wandleranordnung mit dem Summierverstärker sind regelbare Verzögerungsglieder eingeschaltet zur Bündelung des Empfangssignals im wesentli­ chen im gleichen Brennpunkt, in dem der Sendeimpuls unter Steuerung durch die Tiefensteuerung 104 gebündelt wird. In Fig. 3 sind zwei der regelbaren Verzögerungsglieder 106-1 und 106-2 für die Kopplung der Wandlerelemente 72-1 und 72-2 mit dem Summierverstärker gezeigt. Der Signalprozessor 30, der demjenigen von Fig. 1 entspricht, verarbeitet das Signal unter Bildung eines C-Abtastbildes an der Anzeige­ einheit 48. Auf-Zu-Steuerung des im Signalprozessor vorge­ sehenen torgesteuerten Verstärkers erfolgt ebenfalls durch die Tiefensteuerung 104 zur Einstellung der Bereichszone Z, aus der Echosignale verarbeitet werden, in Verbindung mit den Sende- und Empfangs-Brennpunkten, die durch die Einstellung der Tiefensteuerung 104 gegeben sind. In diesem Fall werden Echosignale, die an Streukörpern oder Diskon­ tinuitäten sowohl im Objekt als auch im Reflektor innerhalb des Volumens V, das von der dazwischen befindlichen Grenz­ fläche gekreuzt wird, reflektiert werden, verarbeitet unter Erhalt einer Abbildung der Brennpunktsebene 22 im Objekt.

Für den Fachmann sind eine Vielzahl Modifikationen des an­ gegebenen Systems ersichtlich. Dabei wird jedoch immer ein Reflektor verwendet, in dem Diskontinuitäten oder Streu­ körper verteilt sind und der gegenüber der Ultraschallsonde mit dem Objekt akustisch gekoppelt ist, wobei Echosignale von diesen Diskontinuitäten oder Streukörpern während we­ nigstens eines Teils der Empfangsoperation empfangen wer­ den.

Ein Reflektor dieser Art kann in Verbindung mit einer gro­ ßen Vielzahl von Reflex-Durchstrahlungs-Bilderzeugungssy­ stemen und -verfahren eingesetzt werden. Z. B. kann der Reflektor in einem System zum Erhalt von räumlichen Abbil­ dungen eines Teils des Inneren eines Objekts verwendet wer­ den. Dabei wird Abbildungsinformation in einer Mehrzahl unterschiedlicher Ebenen erhalten. Für die gleichzeitige Sichtanzeige können für verschiedene Ebenen repräsentative Signale in verschiedenen Farben zur Sichtanzeige gebracht werden, so daß eine Unterscheidung zwischen ihnen erhalten wird. Alternativ können Signale zur Bildung stereoptischer Paare kombiniert oder in anderer Weise kombiniert oder getrennt zur Anzeige gebracht werden.

Auch B-Abtastbilder können erzeugt werden, indem als eine Funktion des Bereichs das integrierte Signal aus einer Bereichszone hinter jedem Punkt des B-Abtastbereichs sicht­ bar gemacht wird, wobei wenigstens einige dieser Signale Echosignale von externen Reflektoren sind, die akustisch mit dem Objekt gekoppelt sind. Dies erfordert sowohl einen dynamischen Brennpunkt als auch eine kontinuierliche zeit­ liche Verschiebung der Integrationszone, was ohne weiteres im digitalen Bereich implementierbar ist. Für eine verbes­ serte Auflösung wird eine Verbundabtastung angewandt. In jedem Fall wird ein Teil, wenn nicht die gesamte Bildele­ mentinformation für die Sichtanzeige (sowohl bei C- wie bei B-Abtastung) aus einer Bereichszone oder einem Teil einer Bereichszone innerhalb des akustisch mit dem Objekt gekop­ pelten Reflektors erhalten.

Reflex-Durchstrahlungs-Bilderzeugungssysteme können mit anderen Systemen kombiniert werden, z. B. mit einem kon­ ventionellen B-Abtastsystem, wobei Information für eine B-Abtastanzeige aus Reflexionen innerhalb des Objekts und Information für die Sichtanzeige des Reflex-Durchstrah­ lungsbildes vollständig oder teilweise von Streukörpern erhalten wird, die in einem akustisch mit dem Objekt gekop­ pelten Reflektor enthalten sind.

Ferner kann die Erfindung bei Reflex-Durchstrahlungs-Bild­ erzeugungssystemen eingesetzt werden, die andere Abtast­ muster, andere Abtastmittel und/oder andere Ultraschall­ wandler verwenden. Z. B. kann anstelle eines gebündelten Wandlers eine lineare Wandleranordnung für Linear-Linear-, Linear-Sektor- oder ähnliche Abtastmuster verwendet werden. Ferner kann entweder ein fokussierter Wandler (entsprechend Fig. 1) oder eine phasengesteuerte Wandleranordnung (ent­ sprechend Fig. 3) für im wesentlichen jedes erwünschte Ab­ tastmuster wie Linear-Linear-, Linear-Sektor-, Sektor- Sektor-, Spiral-, Stern-Abtastmuster od. dgl. eingesetzt werden.

Anstelle der hier angegebenen Analogsignal-Verarbeitungs­ methoden können natürlich auch Digitalsignal-Verarbeitungs­ methoden eingesetzt werden. Ferner ist ersichtlich, daß Empfängeroperationen sich gut zur Durchführung mittels Software in einem geeignet programmierten Rechner bzw. Rechnern eignen. Auch können erwünschtenfalls getrennte Sende- und Empfangs-Wandler, die einander eng benachbart sind, eingesetzt werden. Selbstverständlich ist die Auf­ steuerung des Empfängers oder Signalprozessors auch an anderen Stellen als an einem torgesteuerten Verstärker am Empfängereingang möglich. Z. B. können torgesteuerte Inte­ grierer eingesetzt werden. Ferner ist ersichtlich, daß eine Chirpsignal- oder eine anderweitig codierte Signalversor­ gung eingesetzt werden kann zur Bildung einer Chirp- oder anderweitig codierten Ultraschallwelle, und zwar in Ver­ bindung mit einem Empfänger für die Verarbeitung der Chirp- oder codierten Echosignale derart, daß der Teil des Emp­ fangssignals, der aus einer Bereichszone erfaßt und inte­ griert wird, die wenigstens teilweise in dem extern mit dem Objekt gekoppelten Reflektor liegt, Information von einem Brennpunkt innerhalb des Objekts darstellt.

Ferner kann auch ein kontinuierlicher anstelle eines Im­ pulsbetriebs des Bilderzeugungssystems vorgesehen sein, indem eine Quelle mit kontinuierlich regelbarer Frequenz bzw. eine anderweitig codierte Quelle mit zugehörigem Emp­ fänger verwendet wird. Selbstverständlich kann ein konven­ tionelles C-Abtastbild gleichzeitig mit dem Erhalt eines Reflex-Durchstrahlungs-C-Abtastbilds dadurch erhalten wer­ den, daß einfach die von Streukörpern am Brennpunkt reflek­ tierten Signale in konventioneller Weise verarbeitet und dann die aus einer Bereichszone innerhalb des Reflektors erhaltenen Signale in der beschriebenen Weise verarbeitet werden.

Außerdem ist die Erfindung nicht auf die Verwendung des beschriebenen Reflektors oder auf Reflektoren beschränkt, in denen die Streukörper oder Diskontinuitäten im wesentlichen gleichförmig verteilt sind. Z.B. kann ein Reflektor verwendet werden, bei dem die Dichte von Streukörpern oder Diskontinuitäten z. B. von vorn nach rückwärts veränderlich ist.

Claims (15)

1. Verfahren zum eingriffsfreien Abbilden des Inneren von Objekten, wie Körperteilen, durch Ultraschall, bei dem ein Ultraschallstrahl durch einen Teil des Objekts hindurchgesandt und reflektierte Echoimpulse des Ultraschallstrahls empfangen, zur Bildung von Informationen über das Objektinnere verarbeitet und zur Sichtanzeige des Objektinneren gebracht werden, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ultraschallwellen streuender Streukörper enthaltender Reflektor (29) akustisch mit dem Objekt (14) gekoppelt wird, daß der Ultraschallstrahl auf einen Punkt (Brennpunkt F) im Objekt (14) fokusiert wird, und
daß die von Streukörpern einer Bereichszone (V) des Reflektors (29) zurückgestreuten und danach empfangenen Echosignale (56) zur Sichtanzeige verarbeitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Ultraschallwandler (10, 72) zum Aussenden des Ultraschallstrahls akustisch mit dem Objekt (14) gekoppelt wird,
daß der Reflektor (29) auf der dem Ultraschallwandler (10, 72) entgegengesetzten Seite des Objekts (14) zur Reflexion von durch die Streukörper zurückgestreuten Echosignale (56) angebracht wird, und
daß von dem Ultraschallwandler (10, 72) die Echosignale (56) zur Sichtanzeige des Teils des Objekts (14), auf den der Ultraschallwandler (10, 72) fokussiert wird, empfangen werden.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Fokussierung des Ultraschallwandlers (10, 72) während dessen Sende-Ansteuerung und/oder während des Empfangsbetriebs desselben erfolgt.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß vom Ultraschallwandler (10, 72) empfangene Echosignale (56) in elektrische Signale umgewandelt werden, und
daß der Bearbeitungsvorgang umfaßt:
Erfassen elektrischer Signale vom Ultraschallwandler (10, 72), Integrieren erfaßter Signale, die während einer Periode empfangen werden, in der Echosignale (56) aus der Bereichszone (V) innerhalb des Reflektors (29) empfangen werden, wobei das integrierte Signal mit der Dämpfung am Brennpunkt (F) in dem Objekt (14) in Beziehung steht, und
Nützen des integrierten Signals zur Bildung eines Bildelements einer Sichtanzeige.

5. Vorrichtung zum eingriffsfreien Abbilden des Inneren von Objekten, z. B. Körperteilen, mittels Ultraschall mit einem Ultraschallwandler zum Aussenden eines Ultraschallstrahls durch das zu untersuchende Objekt, mit einem Empfänger zum Empfangen von aus dem Objekt zurückkehrenden Echosignalen, mit einer Signalverarbeitungseinrichtung zum Verarbeiten der Echosignale zu Informationen über das Objektinnere und mit einer Anzeigeeinrichtung zum sichtbaren Anzeigen mindestens eines Teils des Objektinneren in Abhängigkeit von den Informationen, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ultraschallstrahl und/oder der Strahl von Echosignalen (56) auf einen Punkt (Brennpunkt F) im Inneren des Objekts (14) fokussiert ist,
daß mit dem Objekt (14) ein Reflektor (29) akustisch gekoppelt ist, der Ultraschallwellen streuende Streukörper aufweist und
daß die Signalverarbeitungseinrichtung die von Streukörpern einer Bereichszone (V) des Reflektors (29) reflektierten und vom Empfänger empfangenen Echoimpulse (56) zur Sichtanzeige verarbeitet.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ultraschallwandler (10, 72) die Echosignale (56) der im Reflektor (29) befindlichen Streukörpern empfängt,
daß eine Einheit (24) den Ultraschallwandler (10, 72) zur Fokussierung des Ultraschallstrahls auf den Brennpunkt (F) im Objekt (14) ansteuert und
daß ein Prozessor (30) die aus der Bereichszone (V) im Reflektor (29) reflektierten und am Ultraschallwandler (10, 72) empfangenen Echosignale (56), unter Bildung von Information zur Sichtanzeige eines Teils des Inneren des Objekts (14), verarbeitet.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (29) nichtbiologisch ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (29) ein flüssigkeitsgefüllter Schwamm ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (29) ein Gel mit darin im wesentlichen gleichförmig verteilten Streukörpern ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (29) ein flüssigkeitsgefüllter Beutel mit darin verteilten Streukörpern ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (30) einen Integrierer (42) aufweist, der aus der Bereichszone (V) empfangene Echosignale (56) integriert.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Prozessor (30) Mittel zur Verarbeitung von Echosignalen (56) aufweist, die aus einer Bereichszone (V) empfangen werden, die sich über die Grenzfläche zwischen dem Objekt (14) und dem Reflektor (29) erstreckt.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, dadurch gekennzeichnet,
daß ein Geber (102) den Ultraschallwandler (10, 72) zum Senden des Ultraschallstrahls durch das Objekt (14) ansteuert,
daß der Ultraschallwandler (10, 72) die von den Streukörpern innerhalb der Bereichszone (V) des Reflektors (29) reflektierten Echosignale (56) empfängt und sie in elektrische Signale umwandelt,
daß ein Empfänger (101) die elektrischen Signale verarbeitet,
und
daß eine Fokussiereinheit (24) den Ultraschallwandler (10, 72) auf den Brennpunkt (F) in dem Objekt (14) fokussiert, wobei die Amplitude von den aus der Bereichszone (V) innerhalb des Reflektors (29) reflektierten Ultraschallwellen im wesentlichen von der Dämpfung am Brennpunkt (F) innerhalb des Objekts (14) abhängt.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (101) aufweist:
Einheiten (18-1 bis 18-M) zur Erfassung elektrischer Signale vom Ultraschallwandler (10, 72),
einen Integrierer zur Integration erfaßter Signale während einer Periode, in der reflektierte Signale aus der Bereichszone (V) empfangen werden, und
eine Einheit (30) zum Formen eines Ultraschallbildes unter Nutzung des Ausgangssignals des Integrierers.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Einheit (30) ein C-Abtastbild erzeugt.