DE3884547T2

DE3884547T2 - Ultraschalldiagnostikgerät.

Info

Publication number: DE3884547T2
Application number: DE88117037T
Authority: DE
Inventors: Nobuaki Furuya; Masami Kawabuchi; Yasuhiro Nakamura; Ikuo Sakai
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1987-10-14
Filing date: 1988-10-13
Publication date: 1994-02-03
Anticipated expiration: 2008-10-14
Also published as: EP0312059B1; DE3884547D1; US4979513A; EP0312059A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschalldiagnostikgerät zur Messung und Anzeige einer Geschwindigkeitsverteilung bewegter Flüssigkeiten, strömenden Blutes oder anderer bewegter Teile innerhalb eines Körpers.
Aus der EP-A-0 092 841 ist ein Ultraschalldiagnostikgerät bekannt, das eine Geschwindigkeitsverteilung bewegter Teile eines Körpers mißt und anzeigt. In diesem bekannten Gerät werden die Geschwindigkeiten mit Hilfe des Doppler Effekts ermittelt.
Die EP-A-0 144 968 offenbart ein anderes Ultraschalldiagnostikgerät, das eine Echtzeitmessung und -anzeige des Abweichungsbetrags innerhalb der Geschwindigkeitsverteilung bewegter Objekte in einem lebenden Organismus ermöglicht. In diesem Gerät wird die Geschwindigkeitsverteilung durch Mischung der empfangenen und umgewandelten hochfrequenten Echo-Signale mit einem Paar komplexer Referenzsignale ermittelt, wodurch die empfangenen Echo-Signale in ein Paar komplexer Signale umgewandelt werden. Nachdem die Autokorrelation der komplexen Signale mittels eines Autokorrelators bestimmt wurde, wird die Größe der Abweichung anhand einer Abweichungsbestimmungsschaltung aus der Autokorrelation ermittelt.
Eine weitere Ultraschalldiagnoseeinrichtung wird in der EP-A-0 081 045 gezeigt. Das darin beschriebene Gerät ermöglicht die Echtzeit-Anzeige einer eindimensionale Geschwindigkeitsverteilung, indem Wandlerelemente in der Weise angeregt werden, daß ein Ultraschallstrahl erzeugt wird, der sich entlang einer vorbestimmten Abtastlinie auf dem Meßobject ausbreitet. Nachdem die Echo-Signale unterschiedlicher Kanäle aufsummiert wurden, wird die Geschwindigkeitsverteilung mit Hilfe einer Phasendetektorschaltung, gefolgt von einer digitalen Filterschaltung, erhalten. Die Anzeigeeinheit zeigt das helligkeitsmodulierte Ausgangssignal in Echtzeit.
Beim vorstehend genannten Stand der Technik ist aufgrund der Verwendung des Doppler-Effekts das Erfassen von Geschwindigkeitskomponenten, die eine Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwellen aufweisen, nicht möglich. Aufgrund der nicht erfaßten Geschwindigkeitskomponenten wird die Messung und Anzeige einer Geschwindigkeitsverteilung unzuverlässig.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung ein Ultraschalldiagnostikgerät bereitzustellen, das die Messung und Anzeige einer Geschwindigkeitskomponente eines bewegten Körperteils oder einer bewegten Körperflüssigkeit, die eine Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallwelle aufweist, ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ultraschalldiagnostikgerät bereitzustellen, das eine genaue Messung und Anzeige einer Geschwindigkeitsverteilung bewegter Teile oder Flüssigkeiten im Körper ermöglicht.
Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß durch ein erstes Ultraschalldiagnostikgeräts gelöst, das aus einer Einrichtung zum Aussenden von Ultraschallstahlimpulsen mit einer vorbestimmten Folgeperiodendauer in einen Körper, aus einer Einrichtung zur Ableitung einer zeitabhängigen Änderung einer Abweichung zwischen empfangenen elektrischen Signalen, aus einer Einrichtung zum Empfangen von Echoimpulsen des Ultraschallstrahls mit Hilfe einer Vielzahl von Kanälen und zum gleichzeitigen Umwandeln jedes der Echoimpulse in ein entsprechendes elektrisches Signal eines zugehörigen Kanals, und aus einer Einrichtung zur Berechnung einer Geschwindigkeitskomponente einer bewegten Substanz in dem Körper in einer vorbestimmten Richtung anhand der abgeleiteten zeitabhängigen Änderung besteht, wobei die empfangenen Echoimpulse an der bewegten Substanz reflektiert wurden, und wobei die vorbestimmte Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlimpulse ist.
Alternativ werden diese Aufgaben erfindungsgemäß durch ein zweites Ultraschalldiagnostikgerät gelöst, das aus einer Einrichtung zum Aussenden von Ultraschallstrahlimpulsen mit einer vorbestimmten Folgeperiodendauer in einen Körper, aus einer ersten Ableitungseinrichtung zur Ableitung einer zeitabhängigen Änderung einer Abweichung zwischen empfangenen elektrischen Signalen, aus einer Einrichtung zum Empfangen von Echoimpulsen des Ultraschallstrahls init Hilfe einer Vielzahl von Kanälen und zum gleichzeitigen Umwandeln jedes der Echoimpulse in ein entsprechendes elektrisches Signal eines zugehörigen Kanals, aus einer Einrichtung zur Berechnung einer Geschwindigkeitskomponente einer bewegten Substanz in dem Körper in einer vorbestimmten Richtung anhand der abgeleiteten zeitabhängigen Änderung, wobei die empfangenen Echoimpulse an der bewegten Substanz reflektiert wurden, und wobei die vorbestimmte Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlimpulse ist, aus einer zweiten Ableitungseinrichtung zur Ableitung einer Phasenänderung der elektrischen Signale, aus einer Einrichtung zur Berechnung eines Mittelwerts der Phasenänderung, und aus einer Einrichtung zur Berechnung einer Komponente der Geschwindigkeit der bewegten Substanz in einer zweiten vorbestimmten Richtung anhand der Phasenänderung, wobei die zweite Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlimpulse ist.
Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem ersten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Parallelempfangsschaltung des in Fig. 1 gezeigten Geräts;
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer modifizierten Parallelempfangsschaltung;
Fig. 4 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 5 und 6 Diagramme, die Charakteristiken des in Fig. 4 gezeigten Addierers darstellen;
Fig. 7 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem dritten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 8 ein Diagramm, das den Zusammenhang zwischen den Phasenlagen empfangener Signale benachbarter Kanäle in dem in Fig. 7 gezeigten Gerät darstellt;
Fig. 9 ein Diagramm, das eine Verteilung von Raum-Zeit-Funktionen des in Fig. 7 gezeigten Geräts darstellt;
Fig. 10 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem vierten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 11 und 12 Diagramme, die die Charakteristiken des in Fig. 10 gezeigten Addierers darstellen;
Fig. 13 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem fünften erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 14 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 15 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem siebenten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 16 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem achten erindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 17 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem neunten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel;
Fig. 18 ein Blockschaltbild eines Ultraschalldiagnostikgeräts gemäß einem zehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel.
In sämtlichen Figuren werden gleiche oder entsprechende Elemente durch die gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet.

Beschreibung des ersten Ausführungsbeispiels:

Bezugnehmend auf Fig. 1 und 2 enthält ein Ultraschalldiagnostikgerät einen Ultraschallsensor 1, der eine in einer Linie angeordnete Gruppe streifenförmiger elektroakustischer Wandlerelemente EL enthält. Die Gruppe aus Wandlerelementen EL dient der Aussendung eines gepulsten Ultraschallstrahls in einen Körper (nicht gezeigt). Die Wandlerelemente EL sind mit einer Wechselschaltung 2 verbunden.
Im in Fig. 2 gezeigten Ausführungsbeispiel werden durch die Wechselschaltung 2 während dem Aussenden der Ultraschallstrahlimpulse nacheinander zehn der Wandlerelemente EL ausgewählt und mit einer Sendeschaltung 3 verbunden. Dementsprechend werden Ultraschallstrahlimpulse von zehn Wandlerelementen EL gleichzeitig ausgesendet. Während des Empfangs der Echos der Ultraschallstrahlimpulse werden mittels der Wechselschaltung 2 vier benachbarte Empfangskanäle ausgewählt und mit Empfangsverstärkern 4 verbunden. Jeder Kanal ist aus vier Wandlerelementen EL zusammengesetzt.
Die Sendeschaltung 3 erzeugt elektrische Sendeimpulse zum Betreiben des Ultraschallsensors 1 und stellt auch deren Phasenlagen zur Steuerung eines von den aktivierten Wandlerelementen EL ausgesendeten Impulsstrahl von Ultraschallwellen ein.
Phasenschaltungen 5-8 steuern die Empfangsrichtwirkung durch Einstellung der Phasenlage empfangener Signale, die von den zu den aktivierten Empfangskanälen gehörenden Wandlerelementen EL abgegeben werden. Ein Addierer 9 invertiert Abwechselnde der von den Phasenschaltungen 5-8 ausgegebenen Empfangssignale und summiert die invertierten Signale und die übrigen nicht-invertierten Empfangssignale auf. Ein vom Addierer 9 stammendes Ausgangssignal wird an Mischer 11 und 12 angelegt.
Die Sendeschaltung 3 gibt ein erstes Referenzimpulssignal an den Mischer 11 aus. Das erste Referenzimpulssignal steht in einem festen Zeitbezug zu den von der Sendeschaltung 3 ausgegebenen Sendeimpulsen. Die Frequenz des ersten Referenzimpulssignals ist ein ganzzahliges Vielfaches der Frequenz der Semdeimpulse. Der Mischer 11 mischt das Ausgangssignal des Addierers 9 mit dem ersten Referenzimpulssignal. Ein Phasenschieber 10 verändert die Phasenlage des ersten Referenzimpulssignals um 90º und erzeugt dadurch ein zweites Referenzimpulssignal, das an den Mischer 12 angelegt wird. Der Mischer 12 mischt das Ausgangssignal des Addierers 9 mit dem zweiten Referenzimpulssignal.
Ein Tiefpaßfilter 13 erzeugt aus dem Ausgangssignal des Mischers 11 ein erstes komplexes Phasenerfassungssignal. Die Kombination des Mischers 11 mit dem Tiefpaßfilter 13 dient als Phasendetektor. Ein Analog/Digital-Umsetzer 15 setzt das erste Phasenerfassungssignal in ein entsprechendes erstes digitales Phasenerfassungssignal um. Das erste digitale Phasenerfassungssignal wird über einen Löscher 17 zu einer Verzögerungs-Schaltung 19 und einem Autokorrelator 21 weitergeleitet. Der Löscher 17 entfernt niederfrequente Komponenten des ersten digitalen Phasenerfassungssignals. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 19 wird an den Autokorrelator 21 angelegt.
Ein Tiefpaßfilter 14 erzeugt aus dem Ausgangssignal des Mischers 12 ein zweites komplexes Phasenerfassungssignal. Die Kombination des Mischers 12 mit dem Tiefpaßfilter 14 dient als Phasendetektor. Das zweite Phasenerfassungssignal ist konjugiert komplex zum ersten Phasenerfassungssignal. Ein Analog/Digital-Umsetzer 16 setzt das zweite Phasenerfassungssignal in ein entsprechendes zweites digitales Phasenerfassungssignal um. Das zweite digitale Phasenerfassungssignal wird über einen Löscher 18 zu einer Verzögerungsschaltung 20 und dem Autokorrelator 21 weitergeleitet. Der Löscher 18 entfernt niederfrequente Komponenten des zweiten digitalen Phasenerfassungssignals. Das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung 20 wird an den Autokorrelator 21 angelegt.
Der Autokorrelator 21 berechnet unter Verwendung der Ausgangssignale der Einrichtungen 17 - 20 eine Autokorrelationsfunktion einer Resultierenden der Ausgangssignale der Löscher 17 und 18. Eine Rechenschaltung 22 bestimmt anhand der Autokorrelationsfunktion eine Geschwindigkeitskomponente bewegter Flüssigkeit oder Teile innerhalb eines Körpers in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallwellenstrahls. Ein Bild- oder Rahmenspeicher 23 (im folgenden Speicher genannt) speichert vorübergehend das Ausgangssignal der Rechenschaltung 22, das der errechneten Geschwindigkeitskomponente entspricht. Das Ausgangssignal des Speichers 23 wird durch einen Digital/Analog-Umsetzer 24 in ein entsprechendes analoges Videosignal umgesetzt, das über eine Wechselschaltung 25 zu einer Anzeige 26 weitergeleitet wird.
Eine Phasenschaltung 27 steuert die Phasenlage der von den Empfangsverstärkern 4 ausgegebenen Empfangssignale. Ein Detektor 28 erzeugt ein Videosinal aus dem Ausgangssignal der Phasenschaltung 27. Das Videosignal wird mittels eines Analog/Digital-Umsetzers 29 in ein entsprechendes digitales Signal umgesetzt, das in einem Bild- oder Rahmenspeicher 30 (in folgenden Speicher genannt) zwischengespeichert wird. Das Ausgangssignal des Speichers 30 wird durch einen Digital/Analog- Umsetzer 31 in ein entsprechendes analoges Videosignal umgesetzt und über eine Wechselschaltung 32 zur Anzeige 26 weitergeleitet. Die Phasenschaltung 27 ist so aufgebaut, daß die Anzeige 26 anhand des von der Wechselschaltung 32 zugeführten Videosignals eine B-Scope-Darstellung erzeugen kann.
Es folgt eine detailliertere Beschreibung. Während des Empfangs der Ultraschallstrahlimpulse werden gleichzeitig zehn Wandlerelemente, die vier Empfangskanäle bilden, zum Empfang der Echos der Ultraschallstrahlimpulse verwendet. Zwei Wandlerelemente werden gemeinsam einem Paar benachbarter Empfangskanälen zugeteilt. Die Ausgangssignale der Phasenschaltungen 5-8 entsprechen den zugehörigen Kanälen. Die von der Wechselschaltung 2 ausgewählten Wandlerelemente werden mit den entsprechenden Empfangsverstärkern 4 verbunden. Zur Steuerung der Empfangsrichtwirkung werden die Ausgangssignale der Empfangsverstärker 4 in Verzögerungsschaltungsabschnitte DL eingespeist, die den Wandlerelementen mit den zugehörigen Empfangsverstärkern 4 entsprechende Verzögerungszeiten aufweisen. Die Ausgangssignale der Verzögerungsschaltungen DL werden zu Addierern 5A-8A der Phasenschaltungen 5-8 weitergeleitet. In jedem der vier Empfangskanäle werden die Ausgangssignale der Verzögerungsschaltungen DL durch den Addierer aufsummiert.
Da die Abstände benachbarter Empfangskanäle den Entfernungen abwechselnder Wandlerelemente entsprechen, ist es möglich, Informationsteile parallel zu erhalten, die durch zwei Wandlerelementen entsprechende Intervalle getrennt sind und deren Anzahl der Zahl aktivierter Empfangskanäle entspricht. Der Ultraschallsensor 1, die Wechselschaltung 2, die Empfangsverstärker 4 und die Phasenschaltungen 5-8 bilden eine Parallelempfangsschaltung 200.
Während dem Aussenden der Ultraschallstrahlimpulse werden alle Wandlerelemente, die mit den gleichzeitig aktivierten Empfangskanälen verbunden sind, mit der Sendeschaltung 3 verbunden. Die mit der Sendeschaltung 3 verbundenen Wandlerelemente senden in Abhängigkeit der von der Sendeschaltung 3 zugeführten elektrischen Sendeimpulse einen Impulsstrahl von Ultraschallwellen aus. Durch Einstellung der Phasenlagen der Sendeimpulse steuert die Sendeschaltung 3 die Richtwirkung des Ultraschallstrahls.
Das erste und zweite digitale Phasenerfassungssignal, die von den Analog/Digital-Umsetzern 15 und 16 ausgegeben werden, sind zueinander konjugiert komplex. Die Löscher 17 und 18 entfernen niederfrequente Anteile des ersten und zweiten digitalen Phasenerfassungssignals. Die entfernten Niederfrequenzkomponenten entsprechen Festzielstöranteilen. Der Autokorrelator 21 errechnet anhand der von den Verzögerungsschaltungen 19 und 20 ausgegebenen verzögerten und der von den Löschern 17 und 18 ausgebenen unverzögerten komplexen Phasenerfassungssignale eine Autokorrelationsfunktion der Resultierenden des komplexen Phasenerfassungssignalpaares.
Die Autokorrelationsfunktion wird periodisch aus den komplexen Phasenerfassungssignalen errechnet, die innerhalb von der Folgeperiodendauer T der Ultraschallstrahlimpulse entsprechenden Zeitintervallen gewonnen werden. Eine vorbestimmte Anzahl "n" von Ultraschallstrahlimpulsen wird erzeugt, um von jedem Punkt der Abtastlinie Daten zu erhalten. Dementsprechend wird eine der vorbestimmten Anzahl "n" entsprechende Zahl von Autokorrelationsfunktionen der Daten eines jeden Punktes der Abtastlinie errechnet. Über diese Autokorrelationsfunktionen wird dann gemittelt, um eine endgültige Autokorrelationsfunktion zu erhalten, aus der die Daten abgeleitet werden. Die vorbestimmte Anzahl "n" ergibt sich aus folgender Gleichung:
n T N F = 1 (1)
wobei das Symbol T die Folgeperiodendauer der Ultaschallstrahlimpulse, das Symbol N die Zahl der die B- Scope-Darstellung bildenden Ablenkungszeilen und das Symbol F die Bildwiederholfrequenz kennzeichnet.
Eine während der Folgeperiodendauer T der Ultraschallstrahlimpulse auftretende Veränderung θ der Phase der Autokorrelationsfunktion ist durch folgende Gleichung gegeben:
θ = tan&supmin;¹(Si/Sr) (2)
wobei die Symbole Si und Sr den Imaginärteil bzw. den Realteil der Autokorrelationsfunktion kennzeichnen. Der Addierer 9 ist den von der Reflektion des Ultraschallstrahls an einer bewegten Flüssigkeit oder einem bewegten Teil im Körper herrührenden und zu den entsprechenden, durch gleiche Abstände "p" getrennten Kanälen gehörenden Empfangssignalen unterworfen. Im Addierer 9 werden die Empfangssignale abwechselnd invertiert, und diese invertierten Signale zusammen mit den nicht-invertierten Signale aufsummiert.
Die Phase der Autokorrelationsfunktion ändert sich in Abhängigkeit der senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichteten Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils im Körper, wobei sich der Ultraschallstrahl in Richtung und in die bewegte Flüssigkeit oder den bewegten Teil im Körper hinein ausbreitet. Dementsprechend ergibt sich die Phasenänderung aus folgender Gleichung:
θ = (2π/p) V T (3)
wobei das Symbol V die Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils im Körper in einer Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls, d.h. in einer Richtung parallel zur Anordnungs- oder Trennungsrichtung der Empfangskanäle, kennzeichnet. Die Rechenschaltung 22 bestimmt die Geschwindigkeit V der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils unter Zuhilfenahme der Gleichungen (2) und (3).
Zusammengefaßt ausgedrückt, verursacht eine senkrecht zur Richtung eines sich in Richtung auf und in eine bewegte Flüssigkeit oder einen bewegten Teil im Körper ausbreitenden Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils entsprechende Veränderungen der Empfangssignale der zugehörigen Empfangskanäle. Diese Veränderungen der Empfangssignale werden in eine Veränderung einer Autokorrelationsfunktion umgewandelt. Diese Veränderung der Autokorrelationsfunktion wird zur Berechnung der Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils im Körper herangezogen, die senkrecht zur Ausbreitunqsrichtung des Ultraschallstrahls gerichtet ist, d.h. die parallel zur Trennungsrichtung der Empfangskanäle oder der Wandlerelemente ist.
Fig. 3 zeigt eine erste Modifikation des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels. In der in Fig. 3 gezeigten Modifikation beträgt die Anzahl gleichzeitig verwendeter Empfangskanäle vier, wobei jeder Kanal aus acht Wandlerelementen zusammengesetzt ist und die Abstände zwischen benachbarten Empfangskanälen den Zwischenräumen benachbarter Wandlerelemente entsprechen.
In einer zweiten Modifikation des in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiels werden die Ausgangssignale der Phasenschaltungen 5-8 über Einrichtungen zu deren Gewichtung an den Addierer 9 weitergeleitet. Dieser Gewichtungsvorgang gleicht dem Fensterungsprozeß bei der allgemeinen Frequenzanalyse.

Beschreibung des zweiten Ausführungsbeispiels:

Fig. 4 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht mit Ausnahme der im folgenden angegebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig. 4 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die von den Löschern 17 und 18 ausgegebenen ersten und zweiten komplexen Phasenerfassungssignale an einen Frequenzanalysator 33 angelegt, in dem ein Spektrum einer Resultierenden des ersten und zweiten komplexen Phasenerfassungssignals ermittelt wird. Eine Mittelungsschaltung 22a errechnet einen Mittelwert des ermittelten Spektrums. In einer Rechenschaltung 22 wird der errechnete Mittelwert zur Bestimmung einer senkrecht zur Richtung eines sich in Richtung auf und in eine bewegte Flüssigkeit oder einen bewegten Teil im Körper ausbreitenden Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils verwendet.
Die folgenden Symbole werden zur Darstellung verschiedener Funktionen eingeführt. Das Symbol f(x) bezeichnet Empfangssignale in zugehörigen Empfangskanälen, die von der Bewegung der sich bewegenden Flüssigkeit oder des sich bewegenden Teils eines Körpers abhängig sind. Das Symbol h(x) kennzeichnet eine der Arbeitsweise des Addierers 9 entsprechende Funktion, bei dem abwechselnderweise empfangene Signale invertiert werden und in dem die invertierten und nicht-invertierten Empfangssignale aufsummiert werden. Wie in Fig. 5 dargestellt, hat die Funktion h(x) einen rechteckförmigen Verlauf mit einer Periodizität, die einem Abstand "p" zwischen den Empfangskanälen entspricht. Das Symbol g(x) bezeichnet ein durch den Summierungsprozeß des Addierers gewonnenes, resultierendes Empfangssignal. Das Symbol G(ω) kennzeichnet die Fouriertransformierte der Funktion g(x). Das Symbol H(k) kennzeichnet die Fouriertransformierte der Funktion h(x). Das Symbol F(k) kennzeichnet die Fouriertransformierte der Funktion f(x).
Die Funktionen G, H und F weisen folgende Beziehung auf:
G(ω) = (1/V) Hc(ω/V) F(ω/V) (4)
wobei das Symbol V eine senkrecht zur Richtung eines sich in Richtung und in eine bewegte Flüssigkeit oder einen bewegten Teil im Körper ausbreitenden Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils bezeichnet, und wobei das Symbol Hc die Konjugiert- Komplexe der Funktion H kennzeichnet. Wie in Fig. 6 erkennbar ist, zeigt die Funktion Hc(k) ein spitzes Maximum bei einem Wert von "k", der gleich "2π/p" ist, wobei "p" den Abstand zwischen den Empfangskanälen bezeichnet. Die Funktion F(k) ist breit und ändert sich nur geringfügig. Da die Funktion G(ω) ein Produkt der Funktionen H und F ist, hat die Funktion G(ω) ein spitzes Maximum.
Der Frequenzanalysator 33 ermittelt anhand der innerhalb von der Folgeperiodendauer T der Impulse des Ultraschallstrahls entsprechenden Intervallen gewonnenen komplexen Phasenerfassungssignale ein Frequenzspektrum. Eine vorbestimmte Anzahl "i" von Ultraschallstrahlimpulsen wird zur Gewinnung von Daten eines jeden Punkts einer Abtastlinie erzeugt. Dementsprechend wird eine der vorbestimmten Zahl "i" entsprechende Anzahl von Spektren für die Daten jedes Punktes in einer Abtastlinie ermittelt, und die Spektren werden zur Gewinnung eines endgültigem Spektrums, aus dem die Daten gewonnen werden, gemittelt. Die vorbestimmte Zahl "i" ergibt sich aus folgender Gleichung:
i T N F = 1 (5)
wobei das Symbol T die Folgeperiodendauer der Ultraschallstrahlimpulse, das Symbol N die Zahl der die B-Scope- Darstellung bildenden Ablenkungszeilen und das Symbol F die Bildwiederholfrequenz kennzeichnet.
Die Mittelungsschaltung 22a ermittelt unter Verwendung des durch den Frequenzanalysator 33 gewonnenen Frequenzspektrums einen Mittelwert ωp. Der Mittelwert ωp ergibt ein Maximum des Frequenzspektrums. Da die Zahl "i" zur Sicherstellung der Echtzeit-Charakteristik der Bilderzeugung begrenzt und daher die Frequenzauflösung gering ist, wird der Mittelwert ωp im Moment eines Frequenzspektrums folgendermaßen ermittelt:
ωp = ω G(ω) (6)
Die Rechenschaltung 22 ermittelt eine senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultrasdhallstrahls gerichtete Geschwindigkeit V einer bewegten Flüssigkeit oder eines bewegten Teils eines Körpers unter Bezugnahme auf folgende Gleichung:
V = (ωp p)/2π (7)
Zusammengefaßt ausgedrückt, verursacht eine senkrecht zur Richtung eines sich in Richtung auf und in eine bewegte Flüssigkeit oder einen bewegten Teil im Körper ausbreitenden Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils entsprechende Veränderungen der Empfangssignale der zugehörigen Empfangskanäle. Diese Veränderungen in den Empfangssignalen werden durch ein Frequenzspektrum dargestellt, das durch einen Frequenzanalysator 33 gewonnen wird. Ein Mittelwert des Frequenzspektrums wird mit Hilfe der Mittelungsschaltung 22a errechnet. Die Rechenschaltung 22 verwendet den Mittelwert des Frequenzspektrums zur Bestimmung der Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils im Körper, die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichtet ist, d.h. die parallel zur Trennungsrichtung der Empfangskanäle oder der Wandlerelemente ist.
In einer Modifikation des in den Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsbeispiels werden die Ausgangssignale der Phasenschaltungen 5-8 über eine Einrichtung zu deren Gewichtung an einen Addierer 9 weitergeleitet. Dieser Gewichtungsvorgang gleicht dem Fensterungsprozeß bei der allgemeinen Frequenzanalyse.

Beschreibung eines dritten Ausführungsbeispiels:

Fig. 7 zeigt ein drittes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in den Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht mit Ausnahme der im Folgenden angegebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig.7 gezeigten Ausführungsbeispiel, werden die von den Phasenschaltungen 5-8 ausgegebenen Empfangssignale der zugehörigen Empfangskanäle von den entsprechenden Detektoren 34-37 detektiert. Die Ausgangssignale der Detektoren 34-37 werden mittels Analog/Digital-Umsetzern 38-41 in entsprechende digitale Signale umgesetzt. Die Ausgangssignale der Analog/Digital-Umsetzer 38-41 werden unmittelbar an einen Raum-Zeit-Korrelator 46 angelegt. Zusätzlich werden die Ausgangssignale der Analog/Digital-Umsetzer 38-41 über Verzögerungsschaltungen 42-45 an den Raum-Zeit-Korrelator angelegt. Die durch die Verzögerungsschaltungen 42-45 festgelegten Verzögerungszeiten T werden so gewählt, daß sie gleich der Folgeperiodendauer T der Ultraschallstrahlimpulse sind.
Der Raum-Zeit-Korrelator 46 errechnet in einer Periodendauer T eine Raum-Zeit-Korrelationsfunktion zwischen den Empfangskanälen in Intervallen, die bei dem in Fig. 2 gezeigten Aufbau zwei Wandlerelementen und bei dem in Fig. 3 gezeigten Aufbau einem Wandlerelement entsprechen. Die Raum-Zeit-Korrelationsfunktion wird anhand einer Kombination der von den Verzögerungsschaltungen 42-45 und den Analog/Digital-Umsetzern 38-41 ausgegebenen verzögerten und unverzögerten digitalen Empfangssignale der entsprechenden Empfangskanäle ermittelt.
Es wird angenommen, daß die Reflexion eines Ultraschallstrahls an einer bewegten Flüssigkeit oder einem bewegten Teil eines Körpers nur eine kleine Änderung zwischen Empfangssignalen benachbarter Empfangskanäle verursacht. Wie in Fig. 8 dargestellt, besitzen empfangene Signale von durch einen Abstand B getrennten Kanälen einen einer Zeit D entsprechenden Phasenunterschied. Die Zeit D ergibt sich aus folgender Gleichung:
D = B/v (8)
wobei das Symbol "v" eine senkrecht zur Richtung eines sich in Richtung auf und in eine bewegte Flüssigkeit oder einen bewegten Teil im Körper ausbreitenden Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeitkomponente der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils kennzeichnet.
Eine parallel zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeitkomponente der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils würde aufgrund des Doppler Effekts zusätzliche Phasenverschiebungen in den Empfangssignalen bewirken. Um dieses ungünstige Phänomen zu beseitigen, extrahieren die Detektoren 34-37 die Hüllkurve der von den Phasenschaltungen 5-8 ausgebenen Empfangssignale. Dementsprechend hat die in Fig. 9 gezeigte Raum-Zeit-Korrelationsfunktion ihr Maximum bei einem Abstand B, der gleich dem Wert Bp ist. Der Wert Bp ergibt sich aus folgender Gleichung:
Bp = v D (9)
Um Daten eines jeden Punktes einer Abtastlinie zu erhalten, wird die Raum-Zeit-Korrelationsfunktion periodisch zu einer vorbestimmte Anzahl "a" von Zeitpunkten in Intervallen T berechnet, und die errechneten Raum-Zeit-Korrelationsfunktionen werden gemittelt, um eine endgültige Raum-Zeit- Korrelationsfunktion zu ermitteln. Die vorbestimmte Zahl "a" ergibt sich aus folgender Gleichung:
a T N F = 1 (10)
wobei das Symbol T die Folgeperiodendauer der Ultraschallstrahlimpulse, das Symbol N die Zahl der die B-Scope- Darstellung bildenden Ablenkungszeilen und das Symbol F die Bildwiederholfrequenz kennzeichnet.
Das Ausgangssignal des Raum-Zeit-Korrelators 46, das die endgültige Raum-Zeit-Korrelationsfunktion darstellt, wird an die Rechenschaltung 22 angelegt. Die Gleichnung (9) kann zu folgender Gleichung umgestellt werden:
v = Bp/D (11)
Unter Zuhilfenahme der Gleichnung (11) ermittelt die Rechenschaltung 22 die senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeit "v" einer bewegten Flüssigkeit oder eines bewegten Teils eines Körpers.
Wie die vorstehende Beschreibung zu verstehen gibt, verschiebt sich der das Maximum der Raum-Zeit-Korrelationsfunktion bildende räumliche Punkt proportional zur senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichteten Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils. Dies ermöglicht eine genaue Berechnung der senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichteten Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils.
In einer ersten Modifikation des in den Fig. 7-10 gezeigten Ausführungsbeispiels werden die Detektoren 34-37 durch einen mit den Analog/Digital-Umsetzern 38-41 verbundenen digitalen Signalprozessor ersetzt, der die Detektionsfunktion wahrnimmt.
In einer zweiten Modifikation des in den Fig. 7-10 gezeigten Ausführungsbeispiels werden die Detektoren 34-37 und die Analog/Digital-Umsetzer 38-41 durch eine Anordnung ersetzt, in der Analog/Digital-Umsetzer in die Phasenschaltungen 5-8 integriert sind und ein digitaler Signalprozessor die Aufgaben des Pasenabgleichs und der Detektion wahrnimmt.

Beschreibung eines vierten Ausführungsbeispiels:

Fig. 10 zeigt ein viertes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in den Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiel werden die von den Phasenschaltungen 5-8 ausgegebenen Empfangssignale durch die entsprechenden Detektoren 47-50 detektiert. Die von den Detektoren 47-50 ausgegebenen, detektierten Signale werden über Gewichtungseinrichtungen 51-58 zu Addierern 59 und 60 weitergeleitet. Der durch die Gewichtungseinrichtungen 51-58 durchgeführte Gewichtungsvorgang gleicht dem Fensterungsprozeß bei der allgemeinen Frequenzanalyse und dient der Unterdrückung eines Seitenbands eines Frequenzspektrums im räumlichen Frequenzbereich.
Die Addierer 59 und 60 summieren die von den Gewichtungseinrichtungen 51-58 ausgegebenen Empfangssignale in der Weise auf, daß die Vorzeichen abwechselnder Gruppen invertiert werden, wobei jede Gruppe aus den Empfangssignalen zweier benachbarter Empfangskanäle zusammengesetzt ist. Die Art der Vorzeichenwechsel in den Addierern 59 und 60 sind voneinander durch die einem Empfangskanal entsprechenden Zahl verschoben. Dieser Aufbau ermöglicht die Ausgabe komplexer Detektionssignale aus den Addierern 59 und 60, die einen gegenseitigen Phasenunterschied von 90º aufweisen.
Die von den Addierern 59 und 60 ausgegebenen, komplexen Erfassungssignale werden durch Analog/Digital-Uinsetzer 61 bzw. 62 in entsprechende digitale komplexe Erfassungssignale umgewandelt. Die digitalen komplexen Erfassungssignale werden von den Analog/Digital-Umsetzern 61 und 62 über Löscher 63 bzw. 64 zu einem Frequenzanalysator 65 weitergeleitet. Die Löscher 63 und 64 entfernen Festzielstörungen aus den digitalen komplexen Erfassungssignalen.
Der Frequenzanalysator 65 errechnet ein Frequenzspektrum der komplexen Erfassungssignale in gleicher Weise wie bei dem in den Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsbeispiel. Wie Fig. 11 zeigt, verläuft die komplexe Funktion h(x) des in Fig. 10 gezeigten Ausführungsbeispiels rechteckförmig und weist eine Periodendauer auf, die dem doppelten Abstand "p" zwischen den Empfangskanälen entspricht. Die in Fig. 11 verwendeten Symbole h1(x) und h2(x) kennzeichnen den Realteil und den Imaginärteil der Funktion h(x). Zusätzlich zeigt, wie aus Fig.12 ersichtlich, die Funktion Hc(k) beim Wert "k" gleich l"π/p" ein spitzes Maximum, wobei das Symbol "p" den Abstand zwischen den Empfangskanälen kennzeichnet.
Eine mit dem Frequenzanalysator 65 verbundene Rechenschaltung 22 ermittelt eine senkrecht zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeit V der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils eines Körpers unter Bezugnahme auf folgende Gleichung:
V = (ωp p)/π (12)
Die Gleichung (12) entspricht der Gleichung (7) des in den Fig. 4-6 gezeigten Ausführungsbeispiels.
Eine Modifikation des in den Fig. 10-12 gezeigten Ausführungsbeispiels enthält zusätzlich eine Anordnung, die eine parallel zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeitskomponente der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils erfaßt. Diese Anordnung ermöglicht die Anzeige einer vektoriellen Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils.
Einer derartigen Anordnung entsprechen auch Anordnungen im fünften bis zehnten erfindungsgemäßen Ausführungsbeispiel, die im folgenden beschrieben werden.

Beschreibung des fünften Ausführungsbeispiels:

Fig. 13 zeigt ein fünftes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in den Fig. 1-3 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht, mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Aufbauänderungen.
Das in Fig. 13 gezeigte Ausführungsbeispiel enthält zusätzlich eine Kombination aus einem Phasenschieber 101, Mischern 102 und 103, Tiefpaßfiltern 104 und 105, Analog/Digital-Umsetzern 106, 107, Löschern 108 und 109, Verzögerungsschaltungen 110 und 111, einem Autokorrelator 112 und einer Rechenschaltung 113, die der Kombination der Bauteile 10-22 gleicht. Ein erstes von einer Sendeschaltung 3 ausgegebenes Referenzimpulssignal wird an den Phasenschieber 101 und den Mischer 102 angelegt. Der Phasenschieber ändert die Phasenlage des ersten Referenzimpulssignals um 90º und erzeugt dadurch ein zweites Referenzimpulssignal, das an den Mischer 103 angelegt wird. Das Ausgangssignal einer Phasenschaltung 27 wird an die Mischer 102 und 103 angelegt. Das Ausgangssignal der Rechenschaltung 113 wird im Speicher 23 gespeichert.
Der Mischer 102 mischt das Ausgangssignal der Phasenschaltung 27 mit dem ersten Referenzimpulssignal. Der Mischer 103 mischt das Ausgangssignal der Phasenschaltung 27 mit dem zweiten Referenzimpulssignal.
Das Tiefpaßfilter 104 erzeugt aus dem Ausgangssignal des Mischers 102 ein erstes Phasenerfassungssignal. Der Analog/Digital-Umsetzer 106 wandelt das erste Phasenerfasssungssignal in ein erstes digitales Phasenerfassungssignal um. Das erste digitale Phasenerfassungsignal wird über den Löscher 108 zur Verzögerungsschaltung 110 und dem Autokorrelator 112 weitergeleitet. Der Löscher 108 entfernt niederfrequente Festzielstörungen des ersten digitalen Phasenerfassungssignals. Das Ausgangssignal der Verzögerungschaltung 110 wird an den Autokorrelator 112 angelegt.
Das Tiefpaßfilter 105 erzeugt aus dem Ausgangssignal des Mischers 103 ein zweites Phasenerfassungssignal. Der Analog/Digital-Umsetzer 107 wandelt das zweite Phasenerfassungssignal in ein zweites digitales Phasenerfassungssignal um. Das zweite digitale Phasenerfassungsignal wird über den Löscher 109 zur Verzögerungsschaltung 111 und dem Autokorrelator 112 weitergeleitet. Der Löscher 109 entfernt niederfreqüente Festzielstörungen des zweiten digitalen Phasenerfassungssignals. Das Ausgangssignal der Verzögerungs-Schaltung 111 wird an den Autokorrelator 112 angelegt.
Der Autokorrelator 112 errechnet anhand der Ausgangssignale der Einrichtungen 108-111 eine Autokorrelationsfunktion einer Resultierenden der komplexen Phasenerfassungssignale. Die Rechenschaltung 113 ermittelt eine parallel zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichtete Geschwindigkeitskomponente der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils eines Körpers. Der Speicher 23 speichert vorübergehend das die errechnete Geschwindigkeitskomponente repräsentierende Ausgangssignal der Rechenschaltung zwischenzeitlich.
Das erste und zweite digital Phasenerfassungssignal, die von den Analog/Digital-Umsetzern 106 bzw. 107 ausgegeben werden, sind zueinander konjugiert komplex. Der Autokorrelator 112 errechnet eine Autokorrelationsfunktion der komplexen Phasenerfassungssignale anhand der verzögerten komplexen Phasenerfassungssignale der Verzögerungsschaltungen 110 und 111 und der unverzögerten komplexen Phasenerfassungssignale der Löscher 108 und 109.
Die Symbole Cr und Ci werden zur Kennzeichnung des Real- und Imaginärteils der Autokorrelationsfunktion eingeführt. Die Frequenzverschiebung "fd" aufgrund des Doppler-Effekts steht in folgender Beziehung zu den Parametern Cr und Ci.
fd = (1/2πT) tan&supmin;¹(Ci/Cr) (13)
wobei das Symbol T die Folgeperiodendauer der Ultraschallstrahlimpulse kennzeichnet. Der Doppler-Effekt verursacht eine Frequenzverschiebung des Ultraschallstrahls, die sich in Abhängigkeit der parallel zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschal lstrahls gerichteten Geschwindigkeitskomponente der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils eines Körpers verändert. Als erstes bestimmt die Rechenschaltung 113 die Frequenzverschiebung "fd" anhand der Autokorrelationsfunktion unter Bezugnahme auf die Gleichung (13). Als zweites verwendet die Rechenschaltung 113 die Frequenzverschiebung "fd" zur Bestimmung der parallel zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichteten Geschwindigkeitskomponente.
Wie die vorstehende Beschreibung zu verstehen gibt, ist es möglich, beide Geschwindigkeitskomponenten einer bewegten Flüssigkeit oder eines bewegten Teils senkrecht und parallel zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahlstrahls in Richtung und in die bewegte Flüssigkeit oder den bewegten Teil zu messen. Dementsprechend zeigt die Anzeige eine vektorielle Geschwindigkeit der bewegten Flüssigkeit oder des bewegten Teils an.
In einer Modifikation des in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiels werden die Ausgangssignale der Phasenschaltungen 5-8 über Schaltungen zur Gewichtung dieser Ausgangssignale zu einem Addierer 9 weitergeleitet. Dieser Gewichtungsvorgang gleicht dem Fensterungsprozeß bei der allgemeinen Frequenzanalyse.

Beschreibung des sechsten Ausführungsbeispiels:

Fig. 14 zeigt ein sechstes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht, mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig. 14 gezeigten Ausführungsbeispiel ersetzt eine Kombination aus einem Frequenzanalysator 201 und einer Mittelungsschaltung 113a die Kombination der Einrichtungen 110-112 (siehe Fig. 13). Der Frequenzanalysator 201 bestimmt periodisch ein Frequenzspektrum der von den Löschern 108 und 109 ausgegebenen komplexen Phasenerfassungssignale. Die Mittelungsschaltung 113a errechnet periodisch einen Durchschnittswert des ermittelten Frequenzspektrums. Eine Rechenschaltung 113 bestimmt eine Abweichung des Durchschnittswerts des Frequenzspektrums und errechnet direkt aus der ermittelten Abweichung des Durchschnittswerts des Frequenzspektrums eine Doppler-Effekt-Frequenzverschiebung. Die Rechenschaltung 113 verwendet die errechnete Frequenzverschiebung zur Bestimmung einer parallel zur Ausbreitungsrichtung des Ultraschallstrahls gerichteten Geschwindigkeitskomponente einer bewegten Flüssigkeit oder eines bewegten Teils.

Beschreibung eines siebenten Ausführungsbeispiels:

Fig. 15 zeigt ein siebentes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht, mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel ersetzt eine Kombination aus einem Frequenzanalysator 33 und einer Mittelungsschaltung 22a die Kombination der Einrichtungen 19- 21 (siehe Fig. 13). Die aus dem Frequenzanalysator 33 und der Mittelungsschaltung 22a zusammengesetzte Anordnung gleicht der in Fig. 4 gezeigten entsprechenden Anordnung.

Beschreibung eines achten Ausführungsbeispiels:

Fig. 16 zeigt ein achtes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in Fig. 15 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht, mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig. 16 gezeigten Ausführungsbeispiel ersetzt eine Kombination aus einem Frequenzanalysator 201 und einer Mittelungsschaltung 113a die Kombination der Einrichtungen 110-112 (siehe Fig. 15). Die aus dem Frequenzanalysator 201 und der Mittelungsschaltung 113a zusammengesetzte Anordnung gleicht der in Fig. 4 gezeigten entsprechenden Anordnung.

Beschreibung eines neunten Ausführungsbeispiels:

Fig. 17 zeigt ein neuntes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in Fig. 13 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht, mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiel ersetzt eine Kombination aus Detektoren 34-37, Analog/Digital-Umsetzern 38- 41, Verzögerungsschaltungen 42-45 und einem Raum-Zeit- Korrelator 46 die Kombination der Einrichtungen 10-21 (siehe Fig. 13). Die aus dem Einrichtungen 34-46 zusammengesetzte Anordnung gleicht der in Fig. 7 gezeigten entsprechenden Anordnung.

Beschreibung eines zehnten Ausführungsbeispiels:

Fig. 18 zeigt ein zehntes erfindungsgemäßes Ausführungsbeispiel, das dem in Fig. 17 gezeigten Ausführungsbeispiel gleicht, mit Ausnahme der im folgenden beschriebenen Aufbauänderungen.
In dem in Fig. 18 gezeigten Ausführungsbeispiel ersetzt eine Kombination aus einem Frequenzanalysator 201 und einer Mittelungsschaltung 113a die Kombination der Einrichtungen 110-112 (siehe Fig. 17). Die aus dem Frequenzanalysator 201 und der Mittelungsschaltung 113a zusammengesetzte Anordnung gleicht der in Fig. 14 gezeigten entsprechenden Anordnung.

Claims

1. Ultraschalldiagnostikgerät, bestehend aus:

- einer Einrichtung (1, 2, 3) zum Aussenden von Ultraschallstrahlimpulsen mit einer vorbestimmten Folgeperio-dendauer in einen Körper, und

- einer Einrichtung (9-21; 33; 34-46; 47-65) zur Ableitung einer zeitabhängigen Änderung einer Abweichung zwischen empfangenen elektrischen Signalen,

gekennzeichnet durch

- eine Einrichtung (200) zum Empfangen von Echoimpulsen des Ultraschallstrahls mit Hilfe einer Vielzahl von Kanälen und zum gleichzeitigen Umwandeln jedes der Echoimpulse in ein entsprechendes elektrisches Signal eines zugehörigen Kanals, und

- eine Einrichtung (22; 22a) zur Berechnung einer Geschwindigkeitskomponente einer bewegten Substanz in dem Körper in einer vorbestimmten Richtung anhand der abgeleiteten zeitabhängigen Änderung, wobei die empfangenen Echoimpulse an der bewegten Substanz reflektiert wurden, und wobei die vorbestimmte Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlimpulse ist.

2. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungseinrichtung besteht aus:

- einem Addierer (9), der die elektrischen Signale abwechselnder Kanäle invertiert und die invertierten elektrischen Signale und die übrigen nicht-invertierten elektrischen Signale aufsummiert,

- einer Einrichtung (3, 10) zur Erzeugung eines Paars eines ersten und zweiten konjugiert komplexen Referenzsignals mit einer Frequenz, die gleich einem ganzen Vielfachen einer Folgefrequenz der ausgesendeten Ultraschallstrahlimpulse ist,

- einer Einrichtung (11) zur Mischung des ersten Referenzsignals mit dem Ausgangssignal des Addierers, wodurch das Ausgangssignal des Addierers in ein erstes komplexes Empfangssignal umgewandelt wird,

- einer Einrichtung (12) zur Mischung des zweiten Referenzsignals mit dem Ausgangssignal des Addierers, wodurch das Ausgangssignal des Addierers in ein zweites komplexes Empfangssignal umgewandelt wird,

- einer Verzögerungsschaltung (19), die das erste komplexe Empfangssignal verzögert und dadurch ein erstes verzögertes komplexes Empfangssignal ableitet,

- einer Verzögerungsschaltung (20), die das zweite komplexe Empfangssignal verzögert und dadurch ein zweites verzögertes komplexes Empfangssignal ableitet, und

- einem Autokorrelator (21), der eine Autokorrelationsfunktion anhand des ersten und zweiten unverzögerten komplexen Empfangssignals und des ersten und zweiten verzögerten komplexen Empfangssignals ermittelt.

3. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Gewichtung der elektrischen Signale und zur Ausgabe der gewichteten elektrischen Signale an den Addierer.

4. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungseinrichtung besteht aus:

- einem Frequenzanalysator (33), der anhand des ersten und zweiten komplexen Empfangssignals ein Frequenzspektrum ermittelt, und

- einer Einrichtung (22a) zur Berechnung eines Mittelwerts des Frequenzspektrums.

5. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Gewichtung der elektrischen Signale und zur Ausgabe der gewichteten elektrischen Signale an den Addierer.

6. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungseinrichtung aus einer Einrichtung (42-45) zur Verzögerung der elektrischen Signale und damit zur Ableitung verzögerter elektrischer Signale der zugehörigen Kanäle, und aus einem Raum-Zeit-Korrelator (46) besteht, der anhand der elektrischen Signale der zugehörigen Kanäle und der verzögerten elektrischen Signale der zugehörigen Kanäle eine Raum-Zeit-Korrelationsfunktion ermittelt.

7. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableitungseinrichtung besteht aus:

- einer Einrichtung (51-58) zur Gewichtung der elektrischen Signale und damit zur Ableitung entsprechender gewichteter elektrischer Signale,

- einem Paar von Addierern (59, 60), die die Vorzeichen abwechselnder Paare der elektrischen Signale der benachbarten Kanäle invertieren und die invertierten Signale und die übrigen nicht-invertierten Signale aufsummieren, wodurch die Addierer die elektrischen Signale in ein Paar komplexer Empfangssignale umwandeln, deren zugehörige Phasenlagen sich räumlich um 90º unterscheiden,

- einem Frequenzanalysator (65), der ein Frequenzspektrum anhand des ersten und zweiten komplexen Empfangssignals ermittelt, und

8. Ultraschalldiagnostikgerät, bestehend aus:

- einer Einrichtung (1, 2, 3) zum Aussenden von Ultraschallstrahlimpulsen mit einer vorbestimmten Folgeperiodendauer in einen Körper, und

- einer ersten Ableitungseinrichtung (9-21; 33; 34-46) zur Ableitung einer zeitabhängigen Änderung einer Abweichung zwischen empfangenen elektrischen Signalen,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (200) zum Empfangen von Echoimpulsen des Ultraschallstrahls mit Hilfe einer Vielzahl von Kanälen und zum gleichzeitigen Umwandeln jedes der Echoimpulse in ein entsprechendes elektrisches Signal eines zugehörigen Kanals,

- einer Einrichtung (22; 22a) zur Berechnung einer Geschwindigkeitskomponente einer bewegten Substanz in dem Körper in einer vorbestimmten Richtung anhand der abgeleiteten zeitabhängigen Änderung, wobei die empfangenen Echoimpulse an der bewegten Substanz reflektiert wurden, und wobei die vorbestimmte Richtung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlimpulse ist,

- einer zweiten Ableitungseinrichtung (27; 101-112; 201) zur Ableitung einer Phasenänderung der elektrischen Signale,

- einer Einrichtung (113a) zur Berechnung eines Mittelwerts der Phasenänderung, und

- einer Einrichtung (113) zur Berechnung einer Komponente der Geschwindigkeit der bewegten Substanz in einer zweiten vorbestimmten Richtung anhand der Phasenänderung, wobei die zweite Richtung parallel zur Ausbreitungsrichtung der Ultraschallstrahlimpulse ist.

9. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ableitungseinrichtung besteht aus:

10. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Gewichtung der elektrischen Signale und zur Ausgabe der gewichteten elektrischen Signale an den Addierer.

11. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ableitungseinrichtung besteht aus:

- einer Phasenschaltung (27) zur Einstellung der Phasenlagen der elektrischen Signale und zur Zusammenführung der phasenjustierten elektrischen Signale,

- einer Einrichtung (3, 101) zur Erzeugung eines Paars eines ersten und zweiten konjugiert komplexen Referenzsignals mit einer Frequenz, die gleich einem ganzen Vielfachen einer Folgefrequenz der ausgesendeten Ultraschallstrahlimpulse ist,

- einer Einrichtung (102) zur Mischung des ersten Referenzsignals mit dem Ausgangssignal der Phasenschaltung, wodurch das Ausgangssignal der Phasenschaltung in ein erstes komplexes Empfangssignal umgewandelt wird,

- einer Einrichtung (103) zur Mischung des zweiten Referenzsignals mit dem Ausgangssignal der Phasenschaltung, wodurch das Ausgangssignal der Phasenschaltung in ein zweites komplexes Empfangssignal umgewandelt wird,

- einer Verzögerungsschaltung (110), die das erste komplexe Empfangssignal verzögert und dadurch ein erstes verzögertes komplexes Empfangssignal ableitet,

- einer Verzögerungsschaltung (111), die das zweite komplexe Empfangssignal verzögert und dadurch ein zweites verzögertes komplexes Empfangssignal ableitet, und

- einem Autokorrelator (112), der eine Autokorrelationsfunktion anhand des ersten und zweiten unverzögerten komplexen Empfangssignals und des ersten und zweiten verzögerten komplexen Empfangssignals ermittelt.

12. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ableitungseinrichtung besteht aus:

- einem Frequenzanalysator (33), der ein Frequenzspektrum anhand des ersten und zweiten komplexen Empfangssignals ermittelt, und

13. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur Gewichtung der elektrischen Signale und zur Ausgabe der gewichteten elektrischen Signale an den Addierer.

14. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Ableitungseinrichtung besteht aus:

- einem Frequenzanalysator (201), der ein Frequenzspektrum anhand des ersten und zweiten komplexen Empfangssignals ermittelt, und

- einer Einrichtung (113a) zur Berechnung eines Mittelwerts des Frequenzspektrums.

15. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ableitungseinrichtung aus einer Einrichtung (42-45) zur Verzögerung der elektrischen Signale und damit zur Ableitung verzögerter elektrischer Signale der zugehörigen Kanäle, und aus einem Raum-Zeit-Korrelator (46) besteht, der anhand der elektrischen Signale der zugehörigen Kanäle und der verzögerten elektrischen Signale der zugehörigen Kanäle eine Raum-Zeit-Korrelationsfunktion ermittelt.

16. Ultraschalldiagnostikgerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ableitungseinrichtung besteht aus:

- einem Paar von Addierern (59, 60), die die Vorzeichen abwechselnder Paare der elektrischen Signale der benachbarten Kanäle invertieren und die invertierten Signale und die übrigen nicht-invertierten aufsummieren, wodurch die Addierer die elektrischen Signale in ein Paar komplexer Empfangssignale umwandeln, deren zugehörige Phasenlagen sich räumlich um 90º unterscheiden,