DE69017102T2

DE69017102T2 - Diagnose-Ultraschallgerät.

Info

Publication number: DE69017102T2
Application number: DE69017102T
Authority: DE
Inventors: Nozomi Satake
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-07-06
Filing date: 1990-07-06
Publication date: 1995-10-26
Anticipated expiration: 2010-07-07
Also published as: DE69017102D1; EP0406909A2; JPH0339147A; JP2772045B2; US5144954A; EP0406909A3; EP0406909B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschalldiagnosegerät nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Das Gerät wird dazu benutzt, Blutstromdaten als Funktionsinformation zu erhalten, die in Zusammenhang steht mit der Bewegung von Gewebeteilen aufgrund der Funktion eines Organs in einem lebenden Körper, wozu mit einem Ultraschall-Dopplerverfahren gearbeitet wird und die Daten als Bild zur Anzeige gebracht werden.
Ein gewisser Typ von Ultraschalldiagnosegerät ist derart ausgebildet, daß Blutstromdaten erhalten werden, indem das Ultraschall-Dopplerverfahren ebenso verwendet wird, wie ein B-Modus-Bild (tomographisches Bild) und ein M-Modus-Bild, die ihrerseits durch Senden/Empfangen einer Ultraschallwelle auf einen/aus einem lebenden Körper als zu untersuchendem Objekt erhalten werden. Bei einem solchen Gerät erfolgt die Messung der Blutstromgeschwindigkeit auf der Grundlage des Ultraschall-Dopplerverfahrens folgendermaßen: Wenn eine Ultraschallwelle auf einen Blutstrom in Inneren eines lebenden Körpers gesendet wird, wird die Ultraschallwelle durch die sich bewegenden Blutkörperchen gestreut. Das als die reflektierte Ultraschallwelle erhaltene Ultraschallecho erleidet aufgrund der Bewegung der Blutkörperchen bei der Reflexion eine Dopplerverschiebung, und seine Frequenz ändert sich. Das heißt: Wenn die Mittenfrequenz der gesendeten Ultraschallwelle fc ist, die Frequenz des der Dopplerverschiebung unterworfenen Ultraschallechos um fd geändert wird, so beträgt die Frequenz f des empfangenen Ultraschallechos:
f = fc + fd
In diesem Fall werden die Frequenzen fc und fd durch folgende Gleichung dargestellt:
fd = 2vcosθ fc/C
wobei
v: Blutstromgeschwindigkeit
θ: Winkel, der durch den Ultraschallstrahl und das Blutgefäß definiert wird,
C: Schallgeschwindigkeit bedeuten.
Deshalb läßt sich die Blutstromgeschwindigkeit v erhalten, indem man die Dopplerverschiebung fd feststellt.
Die zweidimensionale Bilddarstellung der auf diese Weise ermittelten Blutstromgeschwindigkeit geschieht folgendermaßen:
Angenommen, gemaß Fig. 1 erfolgt die Abtaststeuerung einer Ultraschallwelle auf der Grundlage der sogenannten Sektorabtastung, indem sequentiell ein Ultraschallstrahl als Impuls von einem Ultraschallwandler 1 in die jeweilige Richtung D1, D2, D3, ... Dm gesendet wird. Bei der Sektorabtastung durch den Ultraschallwandler 1 wird häufig ein Feldwandler eingesetzt, bei dem mehrere Wandlerelemente angeordnet sind, und es wird Gebrauch von dem sogenannten elektronischen Sektorabtastverfahren gemacht. Bei diesem Verfahren wird das Senden/Empfangen einer Ultraschallwelle durch die mehreren Wandlerelemente wiederholt, während die Treiberzeitpunkte und/oder die Verarbeitungszeitpunkte der empfangenen Signale der jeweiligen Wandlerelemente sequentiell und auf elektronischem Wege gegeneinander verschoben werden, um auf diese Weise den Leitwinkel des zu sendenden/empfangenden Ultraschallstrahls sequentiell zu ändern. Man kann auch einen Ultraschallwandler 1 und ein lineares Abtastverfahren als Abtaststeuerverfahren einsetzen. In diesem Fall wird im allgemeinen eine vorbestimmte Anzahl von Wandlerelementen einer Mehrzahl von Ultraschallwandlerelementen, die einen Feldwandler bilden, als eine Gruppe eingesetzt. Ein Sende-/Empfangsvorgang eines Ultraschallstrahls wird unter Verwendung der Gruppe von Wandlerelementen durchgeführt. Durch sequentielles Umschalten der als die Elemente der Gruppe ausgewahlten Wandlerelemente wird die Sende-/Empfangslage des Ultraschallstrahls horizontal bewegt. Beispielsweise werden die Wandlerelemten der Gruppe einzeln verschoben und ausgewählt, um die Sende-/Empfangs- Position des Ultraschallstrahls auf elektronischem Wege zu verschieben. Bei diesen Abtastvorgängen werden die Anregungszeitpunkte und/oder die Empfangssignalzeitpunkte ausgewählter Ultraschallwandlerelemente, die sich in einem mittleren Bereich und in einem Umfangsbereich des Strahls befinden, gegeneinander derart verschoben, daß der Ultraschallstrahl dadurch im wesentlichen fokussiert werden kann, daß man eine Phasendifferenz zwischen den von den jeweiligen Wandlerelementen erzeugten Schallwellen oder deren Empfangssignalen ausnutzt. Dieser Vorgang wird als elektronisches Fokussieren bezeichnet.
Wenn nach dem Dopplerverfahren Blutstromdaten erhalten werden sollen, werden Ultraschallimpulse mehrmals in eine Richtung gesendet, zum Beispiel in die Richtung D1 in Fig. 1. Der Wandler 1 wird von einem in Fig. 2 dargestellten Sender/Empfänger 2 betrieben, damit er eine Ultraschallwelle in ein zu untersuchendes Objekt sendet. Die Ultraschallwelle wird dann durch den Blutstrom (Blutkörperchen) innerhalb des Objekts reflektiert, und die reflektierte Welle, d. h. das Ultraschallecho, wird von demselben Wandler 1 empfangen. Diese reflektierte Ultraschallwelle wird von dem Wandler 1 und dem Sender/Empfänger 2 in ein elektrisches Signal umgesetzt.
Dann wird das elektrische Signal von einem Phasendetektor 3 phasendemoduliert, um das Dopplerverschiebungssignal zu erfassen. Dieses Dopperverschiebungssignal wird an jedem von 256 Abtastpunkten SP abgetastet, die in der Strahlrichtung der Ultraschallimpulse eingestellt sind. Das Dopplerverschiebungssignal an jedem Abtastpunkt SP wird von einer MTI-(moving target indicator)-Schaltung 4a A/D-(analog/digital) gewandelt und einer eine Frequenzanalyse enthaltenden MTI-Verarbeitung unterzogen. Die erhaltenen Dopplerdaten werden an einen DSC (digitalen Abtastwandler) 6 ausgegeben. Die Dopplerdaten werden entsprechend einem Abtastsystem für die Anzeige durch den DSC 6 umgesetzt und an einen Anzeigeabschnitt 7 ausgegeben.
Auf diese Weise kann die Blutstromgeschwindigkeitsverteilung in der Richtung D1 in Fig. 1 als Satz von eindimensionalen Daten auf Echtzeitbasis erhalten werden. Ein ähhlicher Vorgang wird für die Richtungen D2, D3, ... Dm wiederholt, und für jede Strahlrichtung kann man eindimensionale Daten der Blutstromgeschwindigkeitsverteilung erhalten. Als Ergebnis wird auf dem Anzeigeabschnitt 7 ein zweidimensionales Blutstrombild (Blutstromgeschwindigkeitsverteilungsbild) angezeigt.
Die Auflösung der Blutstromerfassung (Erfassungsleistung) hängt bei niedriger Geschwindigkeit von der zeitlichen Länge der in der Frequenz zu analysierenden Daten ab. Wenn die Abtastfrequenz eines Dopplersignals mit fr bezeichnet wird und die Anzahl von Abtastdaten an einem Punkt durch n dargestellt wird, ist die zeitliche Länge T der in der Frequenz zu analysierenden Daten folgendermaßen gegeben:
T = n/fr (1)
In diesem Fall ist eine Frequenzauflösung fd gegeben durch:
fd = l/T (2)
Daher stellt sich die untere Grenze fdmin der meßbaren Strömungsgeschwindigkeit folgendermaßen dar:
fdmin = l/T = fr/n (3)
Um eine geringe Blutstromgeschwindigkeit feststellen zu können, wird daher also entweder die Abtastfrequenz fr des Dopplersignals verringert, oder es wird die Anzahl n von Daten erhöht.
Allerdings gilt bei der zweidimensionalen Doppler-Bilderzeugung
FN n m (l/fr') = 1 (4)
(wobei FN: Vollbildfrequenz; m: Anzahl von Ultraschallstrahlabtastlinien; fr': Impulswiederholungsfrequenz oder Impulsratenfrequenz)
Die Vollbildfrequenz FN hängt mit den Echtzeiteigenschaften eines zweidimensionalen Blutstrombildes zusammen und beträgt normalerweise 8 bis 30. Bei dieser Frequenz können pro Sekunde 8 bis 30 Vollbilder erhalten werden.
Wenn bei dem elektronischen Sektorabtastverfahren die Anzahl m von Ultraschallabtastlinien (die Anzahl von Abtastlinien in der Strahlrichtung der Ultraschallabtastung) = 32, die Impulswiederholungsfrequenz fr' = 4 kHz und die Anzahl n abgetasteter Daten = 8, so beträgt die Vollbildfrequenz FN etwa 16.
Die Maximaltiefe des Sehfelds Dmax und die Pulswiederholungsfrequenz fr' weisen folgende Beziehung auf:
Dmax = C/ (2 fr') (5)
Wenn daher die Impulswiederholungsfrequenz fr' erhöht wird, um die Erfassungsgenauigkeit bei geringer Geschwindigkeit zu verbessern, kann die maximale Sehfeldtiefe nicht erhöht werden. Wenn darüber hinaus die Anzahl m von Ultraschallstrahlabtastlinien verringert wird, verringert sich die Ultraschallstrahl-Abtastliniendichte, was zu einer Beeinträchtigung der Bildqualität führt.
Wenn die Erfassungsauflösung bei geringer Geschwindigkeit auf diese Weise verbessert wird, werden andere Kennwerte beeinträchtigt.
Die DE-A- 38 27 513 offenbart eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1, bei der zum Lösen eines solchen Problems ein anderes Abtastverfahren verwendet wird.
Bei diesem Verfahren wird die Abtastungsreihenfolge eines Ultraschallstrahls geändert, wie es in den Fig. 3a und 3b gezeigt ist.
Wenn gemäß Fig. 3A ein Ultraschall-Sendestrahl von dem rechten Ende einer abzutastenden Sektorzone her mit einem Ultraschallwandler 1 abgetastet werden soll, ist die Abtastreihenfolge zuerst die erste rechte Strahlabtastlinie (Nr. 1), dann die zweite Strahlabtastlinie (Nr. 2), die dritte Strahlabtastlinie (Nr. 3), die vierte Strahlabtastlinie (Nr. 4), die erste Strahlabtastlinie (Nr. 1), die zweite Strahlabtastlinie (Nr. 2), die dritte Strahlabtastlinie (Nr. 3) ... Das heißt, es erfolgt jeweils für vier Strahlabtastlinien eine Blockabtastung. In diesem Fall ist die Wiederholungsfrequenz fr eines Ultraschallsendestrahls in der gleichen Richtung:
fr = fr'/4 (6)
Wie sich aus Gleichung (3) ergibt, kann, wenn das in Fig. 3A dargestellte Verfahren eingesetzt wird, die untere Grenze fdmin der meßbaren Strömungsgeschwindigkeit auf 1/4 des Wertes des herkömmlichen Verfahrens, d. h. des Verfahrens, bei dem ein Ultraschallimpuls n-mal in eine erste Strahlrichtung gesendet wird und ein Ultraschallimpuls n-mal sequentiell in die benachbarten Strahlrichtungen gesendet wird, reduziert werden.
Wenn in diesem Fall bei dem in Fig. 3A dargestellten Verfahren die Anzahl von Ultraschall-Sendevorgängen in die gleiche Strahlrichtung (die Anzahl von Abtastvorgängen der Dopplersignale) mit n bezeichnet wird, so ist n = 8. Wenn allerdings acht Datenwerte für jede Strahlabtastlinie aus einem (nicht dargestellten) Fehler ausgelesen werden, sind, weil alle vier Strahlabtastlinien eine Blockabtastung vorgenommen wird, gemäß Fig. 3B die zeitlichen Phasendifferenzen zwischen den jeweiligen Blöcken groß, was zu einem diskontinuierlichen Bild innerhalb eines Vollbildes führt.
Als ein Verfahren zum Verringern der oben erwähnten zeitlichen Phasendifferenz offenbart die vorerwähnte Druckschrift auch ein alternatives Abtastverfahren mit konstantem Intervall, wie es in den Fig. 4A bis 4C gezeigt ist. Bei diesem Verfahren wird eine Mehrzahl von Ultraschallstrahlabtastlinien sequentiell als eine Gruppe abgetastet, und es erfolgt eine Gruppenabtastung durch sequentielles Ändern der als die Gruppe ausgewählten Ultraschallstrahlabtastlinien, während innerhalb der Gruppe eine sequentielle Abtastung erfolgt, um auf diese Weise die gesamte Abtastzone mit dem Strahl abzutasten. Die Abtastrichtung der Ultraschallstrahlabtastlinien innerhalb jeder Gruppe ist die gleiche, wie die Abtastrichtung der durch sequentielle Änderungen der Auswahl der Gruppen vorgenommenen Gruppenabtastung. Erfolgt die Abtastung von dem rechten Ende eines Wandlers 1 gemäß Fig. 4A her, so ist die Abtastreihenfolge zuerst die Strahlabtastlinie Nr. 1, dann die Strahlabtastlinie Nr. 2, die Strahlabtastlinie Nr. 3, die Strahlabtastlinie Nr. 4, die Strahlabtastlinie Nr. 1, dann die Strahlabtastlinie Nr. 2, die Strahlabtastlinie Nr. 3, die Strahlabtastlinie Nr. 4, ... wie in den Fig. 4A und 4C zu sehen ist (in dem "Dummy"- Bereichen wird tatsächlich keine Ultraschallwelle gesendet. Zum Zwecke des leichten Verständnisses wird jedoch auf eine Beschreibung der "Dummy-Abschnitte" verzichtet und dieses Abtastverfahren wird nach dem "Dummy"-Abschnitt beschrieben). Obschon in den "Dummy"-Abschnitten gemäß Fig. 4A tatsächlich keine Ultraschallwelle gesendet wird, erfolgt zu den entsprechenden Zeitpunkten eine Abtastung. Bei diesem Vorgang läßt sich ähnlich wie in dem in Fig. 3A und 3B dargestellten Fall die Wiederholungsfrequenz des Ultraschallstrahls (die Abtastfrequenz für Dopplersignale) fr in der gleichen Strahlrichtung auf 1/4 des Werts der bekannten Vorrichtung verringern. Da außerdem die Zeitpunkte der Ausgangssignale der Dopplerdaten auf gleichmäßige Intervalle eingestellt werden können, lassen sich die zeitlichen Phasendifferenzen innerhalb von einem Vollbild gleichförmig einstellen.
Aber selbst bei einem solchen Verfahren ergeben sich die folgenden Probleme: Man nehme an, daß eine deutlich reflektierende Substanz, durch die eine Ultraschallwelle deutlich reflektiert wird, außerhalb der Sehfeldtiefe vorhanden ist. Da in diesem Fall gemäß Fig. 4A, 5A und 5B die Ultraschallstrahlrichtung der unmittelbar vorausgehenden Abtastung am Ende einer Mehrzahl von Abtastvorgängen in der gleichen Strahlrichtung geändert wird, kann ein von außerhalb der Sehfeldtiefe kommendes Echosignal in die nächste Periode (Abtastzeitspanne) gelangen. Aus diesem Grund wird das Echosignal zu einem Restechosignal und als eine Phasendifferenz betrachtet, wodurch ein Farb-Artefakt Q in der Sehfeldtiefe erzeugt wird. Da zum Beispiel in dem Fall nach den Fig. 4A bis 4C die Rate unmittelbar vor der Ultraschallstrahlabtastlinie Nr. 3 übereinstimmen kann mit derjenigen der Strahlabtastlinien Nr. 2, Nr. 6 oder Nr. 7, wird durch das Restecho eine Phasendifferenz erzeugt. Diese Phasendifferenz wird zu einem Dopplersignal unter Bildung eines Artefakts, was zu einer minderen Bildqualität führt.
Es ist daher Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Ultraschalldiagnosegerät der im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art zu schaffen, welches einen Artefakt dadurch verringern kann, daß die Einflüsse eines Restechos verkleinert werden, um auf diese Weise ein hervorragendes Ultraschallbild zu gewinnen.
Erreicht wird dies erfindungsgemäß durch das Merkmal des Anspruchs 1 oder des Anspruchs 10.
Da bei dem erfindungsgemäßen Ultraschalldiagnosegerät die Abtastreihenfolge eines innerhalb einer Gruppe sequentiell getasteten Ultraschallstrahls in die Gruppenabtastrichtung umgekehrt wird, so wird, falls zum Beispiel ein Vier-Schritt-Wechselabtastverfahren verwendet wird, die Strahlabtastlinie Nr. 5 im wesentlichen vor der Strahlabtastlinie Nr. 4 abgetastet, und das Restecho läßt sich verringern. Die ersten drei von einer Strahlabtastlinie Nr. 1 erhaltenen Daten vor der Strahlabtastlinie Nr. 4 haben einen geringen Anteil im Vergleich zu den Gesamtdaten. Da außerdem diese Daten einen Anfangsabschnitt bilden, können sie bei der Datenverarbeitung ohne weiteres vernachlässigt werden, um auf diese Weise sehr einfach das Restecho zu verringern.
Die Erfindung wird besser verstanden aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine schematische Ansicht eines in einem herkömmlichen Ultraschalldiagnosegerät verwendeten Abtastmusters;
Fig. 2 ein Blockdiagramm einer schematischen Anordnung des herkömmlichen Ultraschalldiagnosegeräts;
Fig. 3A und 3B sowie Fig. 4A bis 4C Ansichten zum Erläutern alternativer Abtastverfahren bei den herkömmlichen Ultraschalldiagnosegeräten;
Fig. 5A und 5B Ansichten zum Erläutern eines auf ein Restecho in dem herkömmlichen Gerät zurückzuführenden Artefakts;
Fig. 6 ein Blockdiagramm einer schematischen Anordnung eines Ultraschalldiagnosegeräts gemäß einer Ausführungsform der Erfindung; und
Fig. 7A bis 7C Ansichten zum Erläutern eines alternativen Vier-Schritt-Abtastverfahrens, welches von dem Gerät nach Fig. 6 benutzt wird.
Fig. 6 eine Ausgestaltung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Ultraschalldiagnosegeräts.
Fig. 7A bis 7C eine Vier-Schritt-Wechselabtastung, die durch das in Fig. 6 dargestellte Gerät durchgeführt wird. In den Fig. 6 und 7A bis 7C bezeichnen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile wie in den Fig. 1, 5A und 5B, wobei deren detaillierte Beschreibung entfällt.
Das kennzeichnende Merkmal des in Fig. 6 dargestellten Geräts besteht darin, daß die Abtastfrequenz für die Dopplerdaten auf 1/4 des Wertes bei dem herkömmlichen Gerät reduziert ist, und zwar dadurch, daß ein Sender-/Empfänger 2 und eine MTI-Schaltung 4 ohne Änderung der Impulswiederholungsfrequenz gesteuert werden, und daß eine Abtaststeuerung 15a vorgesehen ist, um die Abtastreihenfolge eines Ultraschallstrahls, der mehrmals innerhalb einer Gruppe gesendet/empfangen wird, in eine Abtastreihenfolge umzusetzen, welche mit einer Richtung (-θ-Richtung) zusammenfällt, die der Gruppenabtastrichtung θ entgegengesetzt ist.
Das heißt in Verbindung mit den Fig. 7A bis 7C, daß die Abtastreihenfolge eines Ultraschallstrahls innerhalb einer Gruppe mit einer Richtung (-θ-Richtung) übereinstimmt, die der Gruppenabtastrichtung θ entgegengesetzt ist. Wie in den Fig. 7A bis 7C gezeigt ist, wird eine Vier-Schritt-Abtastung alternierend auf folgende Weise durchgeführt: Strahlabtastlinie Nr. 4, Strahlabtastlinie Nr. 3, Strahlabtastlinie Nr. 2, Strahlabtastlinie Nr. 1, Strahlabtastlinie Nr. 4, Strahlabtastlinie Nr. 3, Strahlabtastlinie Nr. 2, Strahlabtastlinie Nr. 1, Strahlabtastlinie Nr. 4, Strahlabtastlinie Nr. 3, Strahlabtastlinie Nr. 2, Strahlabtastlinie Nr. 5, Strahlabtastlinie Nr. 4, Strahlabtastlinie Nr. 3, ...
Gemäß Fig. 6 dient ein Ultraschallwandler 1 zum Senden/Empfangen eines Ultraschallimpulses zu einem/von einem zu untersuchenden Objekt. Der Sender/Empfänger 2 betreibt den Ultraschallwandler 1 derart, daß dieser eine Ultraschallwelle erzeugt und die von dem Objekt reflektierte Ultraschallwelle empfängt. Ein Phasendetektor 3a führt bezüglich des empfangenen Signals von dem Sender/Empfänger 2 eine Phasendemodulation durch, um ein Dopplerverschiebungssignal zu erhalten. Ein B-Modus-Prozessor 3b bildet aus0 dem Empfangssignal von dem Sender/Empfänger 2 ein B-Modus-Bild und setzt das B-Modus- Bild um in ein digitales Signal, welches an einen DSC 6 ausgegeben wird. Die MTI- Schaltung 4 wandelt das von dem Phasendetektor 3a kommende Signal in ein digitales Signal um und extrahiert durch Filtern lediglich ein Dopplersignal. Darüber hinaus berechnet die MTI-Schaltung 4 die mittlere Geschwindigkeit, die Turbulenz und die Leistung eines Blutstroms. Die Signale von dem B-Modus-Prozessor 3b und der MTI- Schaltung 4 werden in die DSC 6 eingeschrieben. Diese Signale werden einer Abtastumwandlung entsprechend beispielsweise einer TV-(Fernseh-Abtastnorm) umgesetzt und ausgelesen, um in Analogsignale umgewandelt zu werden. Dann werden die Analogsignale auf einen Monitor 7 gegeben.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des Ultraschalldiagnosegerätes mit dem oben beschriebenen Aufbau erläutert.
Wie in Fig. 6 gezeigt ist, werden Steuersignale von der Abtaststeuerung 15a an den Sender/Empfänger 2 und die MTI-Schaltung 4 gegeben. Der Ultraschallwandler 1 wird von dem Sender/Empfänger 2 betrieben, und es wird ein Ultraschallimpuls mit einer vorbestimmten Anzahl von Malen von dem Ultraschallwandler 1 aus abgesendet. Die Abtastreihenfolge der Ultraschallwellen innerhalb der Gruppe des Wandlers 1 stimmt überein mit der Richtung -θ entgegen der Gruppenabtastrichtung θ. Das heißt, wie in den Fig. 7A bis 7C gezeigt ist, ist die Abtastreihenfolge zuerst Strahlabtastlinie Nr. 4, dann Strahlabtastlinie Nr. 3, Strahlabtastlinie Nr. 2, Strahlabtastlinie Nr. 1, Strahlabtastlinie Nr. 4, Strahlabtastlinie Nr. 3, Strahlabtastlinie Nr. 2, ...
Die von einem lebenden Körper reflektierte Ultraschallwelle wird über den Ultraschallwandler 1 von dem Sender/Empfänger 2 empfangen. Die Welle wird dann von dem Phasendetektor 3a demoduliert, um ein Detektorsignal zu erhalten, welches aus einem Dopplerverschiebungssignal und einer Clutter-Komponente als unerwünschte niederfrequente Komponente besteht. Dieses Detektorsignal wird an die MTI-Schaltung 4 geliefert. Innerhalb der MTI-Schaltung 4 wird das detektierte Signal von einem A/D (analog-digital) Wandler in ein digitales Signal umgesetzt, und von einem MTI-Filter wird die Clutter- Komponente beseitigt. Darüber hinaus wird das durch einen Blutstrom verursachte Dopplerverschiebungssignal durch einen Frequenzanalysator in der Frequenz analysiert, um Dopplerdaten zu erhalten, welche Doppler-Geschwindigkeit, Turbulenz und Leistungsdaten beinhalten. Diese Daten werden in einen Vollbildspeicher der DSC 6 eingeschrieben, nachdem eine vorbestimmte Farbverarbeitung stattgefünden hat. Wenn für jede Strahlabtastlinie Daten (z. B., n = 8) erhalten sind, werden acht Datenwerte für jede Strahlabtastlinie aus der DSC 6 ausgelesen und als Blutstromdaten an den Monitor 7 gegeben.
Auf diese Weise wird nach dem oben beschriebenen Vier-Schritt-Wechselabtastverfahren deshalb, weil die Abtastrichtung der Ultraschallwelle innerhalb der Gruppe so eingestellt ist, daß sie mit der Richtung -θ entgegen der Gruppenabtastrichtung θ übereinstimmt, die Strahlabtastlinie Nr. 5 im wesentlichen abgetastet vor der Strahlabtastlinie Nr. 4, und das Restecho wird verringert. Da außerdem die von der Strahlabtastline Nr. 1 vor der Strahlabtastlinie Nr. 4 erhaltenen diversen Daten klein sind im Vergleich zu der Gesamtanzahl von Daten, läßt sich dementsprechend ein Restecho verringern. Darüber hinaus haben die anfangs erhaltenen Daten geringe Wirkung aufgrund der besonders ausgeprägten Ansprecheigenschaften des MTI-Filters als ein Digitalfilter innerhalb der MTI-Schaltung 4, und werden folglich nicht normal verwendet. Durch geringfügiges zahlenmäßiges Anheben dieser nicht-verwendeten Daten in den Bereich der oben erwähnten mehreren Anfangsdaten lassen sich die Einflüsse eines Restechos wirksam beseitigen. Daher läßt sich ein Farbartefakt einfach und wirksam verringern. Weil außerdem die Impulswiederholungsfrequenz (die Abtastfrequenz für Dopplersignale) fr in der gleichen Strahlrichtung auf 1/4 des Werts des herkömmlichen Geräts reduziert werden kann, läßt sich ein hervorragendes Ultraschallbild erhalten, ohne daß die maximale Sehfeldtiefe, die Anzahl der Vollbilder und die Bildqualität Einbuße erleiden.
Die Abtastreihenfolge des in Fig. 7A dargestellten Ultraschallstrahls ist im Detail: Nr. 1 (Dummy), (Dummy), (Dummy), Nr. 1 (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1 (Dummy), Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1, Nr. 4, Nr. 3, Nr.2, Nr. 1, Nr.4, Nr. 3, Nr.2, Nr. 1, Nr.4, Nr.3, Nr.2, Nr. 5, Nr.4, Nr.3, Nr.2, Nr. 5, Nr.4, Nr. 3, Nr. 2, Nr. 5, Nr.4, Nr. 3, ...
Anstelle der oben beschriebenen Abtastreihenfolge können zum Beispiel die folgenden Abtastreihenfolgen auf etwa dem gleich, oben beschriebenen Grundprinzip verwendet werden:
(a) Nr. 1, (Dummy), (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1 (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), Nr. 4, Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1, Nr. 5, Nr. 4, Nr. 3, Nr. 2, Nr. 6, ...
(b) Nr. 1, (Dummy), (Dummy), (Dummy), Nr. 1 (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), Nr. 3, Nr.2, Nr. 1, Nr.4, Nr.3, Nr. 2, Nr. 1, Nr.4, Nr. 3, Nr.2, Nr. 5, Nr.4, Nr.3, Nr. 2, Nr. 5, Nr. 4, Nr. 3, ...
(c) Nr. 1, (Dummy), (Dummy), (Dummy), Nr. 1, (Dummy), (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1 (Dummy), (Dummy), Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), (Dummy), Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1 (Dummy), Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1, (Dummy), Nr. 4, Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1, Nr. 4, Nr. 3, Nr. 2, Nr. 1, Nr. 5, Nr. 4, Nr. 3, Nr. 2, Nr. 5, Nr. 4, Nr. 3, Nr. 2, Nr. 6, Nr. 5, Nr. 4, ...
Die vorliegende Erfindung ist nicht auf das oben beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Bei dem obigen Ausführungsbeispiel ist das abwechselnde Vier-Schritt-Abtastverfahren beschrieben. Allerdings können alternierende Abtastverfahren mit einer anderen Anzahl von Schritten als vier Schritten verwendet werden. Darüber hinaus ist die vorliegende Erfindung nicht beschränkt auf das Sektorabtastverfahren, sondern kann auch bei dem linearen Abtastverfahren angewendet werden.

Claims

1. Ultraschalldiagnosegerät, umfassend:

einen Ultraschallwandler (1) zum Umsetzen eines elektrischen Signals in eine Schallwelle sowie zum Umsetzen einer Schallwelle in ein elektrisches Signal;

eine Sende-/Empfangs-Einrichtung (2) zum Senden einer Ultraschallwelle zu einem zu untersuchenden Objekt und zum Empfangen der von dem Objekt reflektierten Ultraschallwelle als ein Ultraschallecho unter Verwendung des Ultraschallwandlers (1);

eine Abtaststeuereinrichtung (15a) zum Abtasten einer vorbestimmten Abtastzone des Objekts mittels Durchführung des Sendens/Empfangens der Ultraschallwelle bezüglich einer Mehrzahl von Ultraschallstrahl-Abtastlinien unter Steuerung des Ultraschallwandlers (1) und der Sende-/Empfangs-Einrichtung (2), wobei die Abtaststeuereinrichtung (15a) die gesamte Abtastzone dadurch abtastet, daß sie einige aus der Mehrzahl von Ultraschallstrahl-Abtastlinien als eine Gruppe sequentiell abtastet, wobei die sequentielle Abtastung innerhalb der Gruppe wiederholt wird, und eine Gruppenabtastung dadurch vornimmt, daß die als die Gruppe ausgewählten Ultraschallstrahl-Abtastlinien sequentiell geändert werden;

eine Phasendetektoreinrichtung (3a) zum Extrahieren eines Dopplerverschiebungssignals aus dem von der Sende-/Empfangs-Einrichtung (2) erhaltenen Empfangssignal;

eine Dopplerdatenverarbeitungseinrichtung (4) zum Erhalten von Dopplerdaten durch Verarbeiten des von der Phasendetektoreinrichtung (3a) extrahierten Dopplerverschiebungssignals;

eine Anzeigeeinrichtung (7) zum Anzeigen eines Bildes auf der Grundlage der von der Dopplerdatenverarbeitungseinrichtung (4) erhaltenen Dopplerdaten,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Abtaststeuereinrichtung (15a) das Abtasten in einer Abtastreihenfolge eines Ultraschallstrahls bezüglich der Gruppe durchführt, wobei die Abtastreihenfolge einer Richtung entspricht, welche einer Gruppenabtastrichtung der als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallabtastlinen entgegengesetzt ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (1) einen Feldwandler aufweist, der durch mehrere Wandlerelemente gebildet wird.

3. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Steuereinrichtung für eine elektronische Sektorabtastung enthält.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Steuereinrichtung für eine lineare elektronische Abtastung aufweist.

5. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung zum Ändern der als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallstrahl-Abtastlinien bei jedem Abtastvorgang innerhalb derselben Gruppe aufweist.

6. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung zum Ändern der als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallstrahl-Abtastlinien in Einheiten einer Mehrzahl wiederholter Abtastvorgänge innerhalb derselben Gruppe aufweist.

7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung zum Ändern der Anzahl der als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallstrahl-Abtastlinien um die Zeit herum, wenn die als die Gruppe ausgewählten Ultraschallstrahl-Abtastlinien geändert werden, aufweist.

8. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung aufweist, um stets eine vorbestimmte Anzahl von Ultraschallstrahl-Abtastlinien als die Gruppe der Ultraschallstrahl-Abtastlinen auszuwählen.

9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dopplerdatenverarbeitungseinrichtung (4) Mittel aufweist zum Vernachlässigen einer vorbestimmten Anzahl von Anfangsdaten des Dopplerverschiebungssignals, die an demselben Abtastpunkt wiederholt abgetastet werden.

10. Ultraschalldiagnosegerät, umfassend:

eine Sende/-Empfangs-Einrichtung (2) zum Senden einer Ultraschallwelle zu einem zu untersuchenden Objekt und zum Empfangen der von dem Objekt reflextierten Ultraschallwelle als ein Ultraschallecho unter Verwendung des Ultraschallwandlers (1);

eine Abtaststeuereinrichtung (15a) zum Abtasten einer vorbestimmten Abtastzone des Objekts mittels Durchführung des Sendens/Empfangens der Ultraschallwelle bezüglich einer Mehrzahl von Ultraschallstrahl-Abtastlinien unter Steuerung des Ultraschallwandlers (1) und der Sende-/Empfangs-Einrichtung (2), wobei die Abtaststeuereinrichtung (15a) die gesamte Abtastzone dadurch abtastet, daß sie einige aus der Mehrzahl von Ultraschallstrahl-Abtastlinien als eine Gruppe sequentiell abtastet, wobei die sequentielle Abtastung innerhalb der Gruppe wiederholt wird, und eine Gruppenabtastung dadurch vornimmt, daß die als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallstrahl-Abtastlinien sequentiell geändert werden;

eine Ultraschallbildverarbeitungseinrichtung (3b) zum Erhalten von Ultraschallbilddaten durch Verarbeiten des durch die Sende-/Empfangs-Einrichtung (2) erhaltenen Empfangssignals; und

eine Anzeigeeinrichtung (7) zum Anzeigen eines Bildes auf der Grundlage der durch die Ultraschallbildverarbeitungseinrichtung (3b) erhaltenen Ultraschallbilddaten und der von der Dopplerdatenverarbeitungseinrichtung (4) erhaltenen Dopplerdaten,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Abtastung in einer Abtastreihenfolge eines Ultraschallstrahls bezüglich der Gruppe durchführt, wobei die Abtastreihenfolge einer Richtung entspricht, die einer Gruppenabtastrichtung der als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallstrahl-Abtastlinien entgegengesetzt ist.

11. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (1) einen Feldwandler aufweist, der durch mehrere Wandlerelemente gebildet wird.

12. Gerät nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Steuereinrichtung für eine elektronische Sektorabtastung enthält.

13. Gerät nach Anspruch 11,dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeueremrichtung (15a) eine Steuereinrichtung für eine lineare elektronische Abtastung aufweist.

14. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung zum Ändern der als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallstrahl-Abtastlinien bei jedem Abtastvorgang innerhalb derselben Gruppe aufweist.

Gerät nach Anspruch 10, dadurchgekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung zum Ändern der als die Gruppe ausgewahlten Ultraschallstrahl-Abtastlinien in Einheiten einer Mehrzahl wiederholter Abtastvorgänge innerhalb derselben Gruppe aufweist.

16. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung zum Ändern der Anzahl der als die Gruppe ausgewählten Ultraschallstrahl-Abtastlinien um die Zeit herum, wenn die als die Gruppe ausgewählten Ultraschallstrahl-Abtastlinien geändert werden, aufweist.

17. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtaststeuereinrichtung (15a) eine Einrichtung aufweist, um stets eine vorbestimmte Anzahl von Ultraschallstrahl-Abtastlinien als die Gruppe der Ultraschallstrahl-Abtastlinen auszuwählen.

18. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Dopplerdatenverarbeitungseinrichtung (4) Mittel aufweist zum Vernachlässigen einer vorbestimmten Anzahl von Anfangsdaten des Dopplerverschiebungssignals, die an demselben Abtastpunkt wiederholt abgetastet werden.

19. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbildverarbeitungseinrichtung (3b) eine Einrichtung zum Erhalten eines Ultraschall- B-Modus-Bildes aufweist.

20. Gerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallbildverarbeitungseinrichtung eine Einrichtung zum Erhalten eines Ultraschall-M- Modus-Bildes aufweist.