DE69933833T2

DE69933833T2 - Ultraschall-Diagnosesystem

Info

Publication number: DE69933833T2
Application number: DE69933833T
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Fukukita; Morio Fujisawa-shi Nishigaki
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1998-09-21
Filing date: 1999-06-18
Publication date: 2007-08-30
Anticipated expiration: 2019-06-19
Also published as: DE69933833D1; JP2000093430A; US6099472A; JP3242887B2; EP0989415B1; EP0989415A3; EP0989415A2

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschalldiagnosesystem oder ein Ultraschallabbildungssystem unter Verwendung einer Nichtlinearität eines untersuchten Körpers in Bezug auf eine Ausbreitung einer Ultraschallwelle.
Im Allgemeinen besitzt ein menschlicher Körper eine Nichtlinearität in Bezug auf eine Ausbreitung einer Ultraschallwelle. Daher wird die Ultraschallwelle, wenn sie in dem menschlichen Körper ausgebreitet wird, durch die Nichtlinearität verzerrt. Eine effektive Nichtlinearität des menschlichen Körpers zeigt die Tendenz, von der Amplitude einer darin ausgebreiteten Ultraschallwelle abhängig zu sein.
Es ist ein Ultraschalldiagnosesystem bekannt, das solch eine Nichtlinearität eines zu untersuchenden Körpers verwendet. Das bekannte Ultraschalldiagnosesystem umfasst einen Umwandler, dem während eines Übertragungsprozesses ein elektrisches Ansteuerungsimpulssignal zugeführt wird. Der Umwandler wandelt das elektrische Ansteuerungsimpulssignal in eine entsprechende Ultraschallimpulswelle um, die in den untersuchten Körper ausgesendet wird. Die Amplitude des elektrischen Ansteuerungsimpulssignals wird zwischen zwei Niveaus verändert, um die Amplitude der Ultraschallimpulswelle zu variieren. Somit benötigt das bekannte Ultraschalldiagnosesystem eine Energiezufuhrvorrichtung, die derart entworfen ist, dass sie die Amplitude des elektrischen Ansteuerungsimpulssignals verändert. Solch eine Energiezufuhrvorrichtung verursacht eine komplizierte Struktur des bekannten Ultraschalldiagnosesystems.
Die WO 98/20 631 offenbart ein Ultraschalldiagnosesystem, bei dem sich schwache und starke Muster abwechseln.
Die EP 0 851 241 A offenbart ein Ultraschalldiagnosesystem, bei dem Echos von einer Grundwelle und einer Oberwelle kombiniert werden.
Es ist ein Ziel der Erfindung, ein verbessertes Ultraschalldiagnosesystem bereitzustellen, das eine Nichtlinearität eines untersuchten Körpers in Bezug auf eine Ausbreitung einer Ultraschallwelle verwendet.
Gemäß der vorliegenden Erfindung ist ein Ultraschalldiagnosesystem vorgesehen, das nichtlineare Ausbreitungseffekte verwendet, wobei das System umfasst:
einen Umwandler;
ein erstes Mittel, um dem Umwandler bei einem ersten Übertragungsprozess ein erstes elektrisches Ansteuerungssignal zuzuführen;
ein zweites Mittel, um dem Umwandler zu einem Zeitpunkt, der von einem Zeitpunkt verschieden ist, zu dem das erste Mittel dem Umwandler das erste elektrische Ansteuerungssignal zuführt, bei einem zweiten Übertragungsprozess ein zweites elektrisches Ansteuerungssignal zuzuführen;
ein drittes Mittel, um ein erstes empfangenes Signal von einem Ausgangssignal des Umwandlers abzuleiten, wobei das erste empfangene Signal Ultraschallechos darstellt, die mit einem Ultraschallstrahl in Beziehung stehen, der in Ansprechen auf das erste elektrische Ansteuerungssignal durch den Umwandler verursacht wird; und
ein viertes Mittel, um ein zweites empfangenes Signal von dem Ausgangssignal des Umwandlers abzuleiten, wobei das zweite empfangene Signal Ultraschallechos darstellt, die mit einem Ultraschallstrahl in Beziehung stehen, der in Ansprechen auf das zweite elektrische Ansteuerungssignal durch den Umwandler verursacht wird;
gekennzeichnet durch
ein fünftes Mittel, um das erste empfangene Signal einem Wellenformausgleichsprozess zu unterziehen, um das erste empfangene Signal in ein drittes empfangenes Signal umzuwandeln, das eine einer Wellenform des zweiten empfangenen Signals entsprechende Wellenform aufweist; und
ein sechstes Mittel, um eine Differenz zwischen dem zweiten empfangenen Signal und dem dritten empfangenen Signal zu berechnen und ein Signal zu erzeugen, das die berechnete Differenz darstellt; und dadurch gekennzeichnet, dass
der Umwandler bei dem zweiten Übertragungsprozess einen Ultraschallimpulsstrahl aussendet, dessen Amplitude größer als die eines bei dem ersten Übertragungsprozess ausgesendeten Ultraschallimpulsstrahls ist; und
die Amplitude eines Impulses oder aller Impulse des zweiten elektrischen Ansteuerungssignals gleich der eines Impulses oder aller Impulse bei dem ersten elektrischen Ansteuerungssignal ist;
und wobei eine der folgenden Bedingungen (a) oder (b) erfüllt ist:

(a) die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale umfassen einen Impuls oder mehrere Impulse und unterscheiden sich in ihrer Im pulsanzahl voneinander, wobei das zweite elektrische Ansteuerungssignal mehr Impulse aufweist als das erste elektrische Ansteuerungssignal;
(b) die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale umfassen einen einzelnen Impuls oder die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale umfassen zwei aufeinanderfolgende Impulse, und die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale unterscheiden sich in der Breite ihrer Impulse voneinander.

Weitere optionale Merkmale der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen dargelegt.
Die vorliegende Erfindung wird unten stehend unter Bezug auf beispielhafte Ausführungsformen und die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, in denen:
1 ein Blockdiagramm eines Ultraschalldiagnosesystems nach dem Stand der Technik ist.
2 ein Blockdiagramm eines Ultraschalldiagnosesystems gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist.
3 ein Zeitbereichsdiagramm der Wellenform eines ersten elektrischen Impulssignals ist, das in dem System von 2 auftritt.
4 ein Zeitbereichsdiagramm der Wellenform eines zweiten elektrischen Impulssignals ist, das in dem System von 2 auftritt.
5 ein Diagramm einer Beziehung zwischen einem Betrag von Grundschwingungssignalkomponenten, einem Betrag von zweiten harmonischen Signalkomponenten, einer auf eine Ultraschallwelle bezogenen Ausbreitungsdistanz und einer Intensität der Ultraschallwelle ist.
6 ein Diagramm eines Schalldruckes in Bezug auf einen Ultraschallstrahl und eine Richtungscharakteristik eines Umwandlers in dem System von 2 ist.
7 ein Blockdiagramm eines Entzerrers in 2 ist.
8 ein Blockdiagramm einer Verzögerungsschaltkreises in 7 ist.
9 ein Diagramm von Beziehungen zwischen Wertigkeitskoeffizienten und einer Distanz in dem System von 2 ist.
10 ein Zeitbereichsdiagramm der Wellenform eines ersten elektrischen Impulssignals ist, das in einem Ultraschalldiagnosesystem gemäß einer zweiten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
11 ein Zeitbereichsdiagramm der Wellenform eines zweiten elektrischen Impulssignals ist, das in dem System gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
12 ein Zeitbereichsdiagramm der Wellenform eines ersten elektrischen Impulssignals ist, das in einem Ultraschalldiagnosesystem gemäß einer dritten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
13 ein Zeitbereichsdiagramm der Wellenform eines zweiten elektrischen Impulssignals ist, das in dem System gemäß der dritten Ausführungsform der Erfindung auftritt.
Ein Ultraschalldiagnosesystem nach dem Stand der Technik wird unten stehend für ein besseres Verständnis der Erfindung erklärt.
1 zeigt ein in der ungeprüften veröffentlichten japanischen Patentanmeldung 61-279 235 offenbartes Ultraschalldiagnosesystem nach dem Stand der Technik. Das System nach dem Stand der Technik von 1 umfasst einen Umwandler 101 und einen Impulserzeugungsabschnitt 102. Während eines ersten Übertragungsprozesses führt der Impulserzeugungsabschnitt 102 dem Umwandler 101 ein erstes elektrisches Ansteuerungsimpulssignal mit einer ersten vorbestimmten Amplitude „A" zu. Der Umwandler 101 wandelt das erste elektrische Ansteuerungsimpulssignal in eine Ultraschallimpulswelle mit einer Amplitude „B" um. Während eines zweiten Übertragungsprozesses nach dem ersten Übertragungsprozess führt der Impulserzeugungsabschnitt 102 dem Umwandler 101 ein zweites elektrisches Ansteuerungsimpulssignal mit einer zweiten vorbestimmten Amplitude „2A" zu. Die zweite vorbestimmte Amplitude „2A" ist gleich der doppelten ersten vorbestimmten Amplitude „A". Der Umwandler 101 wandelt das zweite elektrische Ansteuerungsimpulssignal in eine Ultraschallimpulswelle mit einer Amplitude „2B" um, die gleich der doppelten Amplitude „B" ist.
Ein Strahl der Ultraschallimpulswelle wird von dem Umwandler 101 in einen untersuchten Körper ausgesendet, bevor sie darin ausgebreitet wird. Wenn die Ultraschallimpulswelle in dem untersuchten Körper ausgebreitet wird, wird sie durch eine Nichtlinearität des untersuchten Körpers verzerrt. Die Rate der Verzerrung in der Ultraschallimpulswelle erhöht sich mit der von der Ultraschallimpulswelle zurück gelegten Strecke. Darüber hinaus erhöht sich die Rate der Verzerrung in der der Ultraschallimpulswelle, wenn die Amplitude (die Intensität) der Ultraschallimpulswelle größer ist.
Die Verzerrung entspricht harmonischen Komponenten der Ultraschallimpulswelle. Daher nimmt eine Amplitude von Grundschwingungskomponenten der Ultraschallimpulswelle ab, wenn die Ultraschallimpulswelle stärker verzerrt ist.
Der Umwandler 101 weist eine Richtungscharakteristik mit einer Hauptstrahlungskeule und Seitenstrahlungskeulen auf. Ein Abschnitt mit großer Amplitude des Ultraschallstrahls, der einer Spitze der Hauptstrahlungskeule entspricht, weist eine relativ starke Verzerrung auf. Hingegen weist ein Abschnitt mit kleiner Amplitude des Ultraschalls, der den Seitenstrahlungskeulen entspricht, eine relativ geringe Verzerrung auf.
In dem System nach dem Stand der Technik von 1 wird die Ultraschallimpulswelle an Stellen in dem untersuchten Körper 105 gestreut und reflektiert, wodurch Ultraschallechos verursacht werden. Anteile der Ultraschallechos kehren zu dem Umwandler 101 zurück und werden dadurch in ein elektrisches empfangenes Signal (ein elektrisches Echosignal) umgewandelt. Der Umwandler 101 gibt das elektrische empfangene Signal an einen Regelverstärker 109 aus.
Wenn das von dem Umwandler 101 an den Verstärker 109 ausgegebene empfangene Signal dem ersten Übertragungsprozess entspricht, vergrößert der Verstärker 109 das empfangene Signal mit einer ersten vorbestimmten Verstärkung „C". Wenn das von dem Umwandler 101 an den Verstärker 109 ausgegebene empfangene Signal dem zweiten Übertra gungsprozess entspricht, vergrößert der Verstärker 109 das empfangene Signal mit einer zweiten vorbestimmten Verstärkung „C/2", die gleich der Hälfte der ersten vorbestimmten Verstärkung „C" ist. Diese Änderung der Verstärkung des Verstärkers 109 dient dazu, die Änderung der Amplitude des von dem Impulserzeugungsabschnitt 102 an den Umwandler 101 ausgegebenen elektrischen Ansteuerungsimpulssignals auszugleichen.
In dem System nach dem Stand der Technik von 1 wird das sich aus der Verstärkung ergebende empfangene Signal, das dem ersten Übertragungsprozess entspricht, von dem Verstärker 109 in einen Speicher 111 gespeichert. Das sich aus der Verstärkung ergebende empfangene Signal, das dem ersten Übertragungsprozess entspricht, wird von dem Verstärker 109 in einen Speicher 112 gespeichert. Eine Recheneinrichtung 113 berechnet eine Differenz zwischen den empfangenen Signalen in den Speichern 111 und 112. Die Recheneinrichtung 113 erzeugt ein Signal, das die berechnete Differenz darstellt.
Abschnitte der empfangenen Signale in den Speichern 111 und 112, die mit den Seitenstrahlungskeulen in Beziehung stehen, weisen nur geringe Verzerrungen auf, sodass die Amplituden dieser Signalabschnitte einander im Wesentlichen gleichen. Demgemäß heben sich die auf die Seitenstrahlungskeulen bezogenen Signalabschnitte in der Differenzberechnung durch die Recheneinrichtung 113 im Wesentlichen gegenseitig vollständig auf.
Andererseits ist die Rate einer Verzerrung in einem auf die Hauptstrahlungskeule bezogenen Abschnitt des empfangenen Signals, das dem zweiten Übertragungsprozess entspricht, größer als die Rate einer Verzerrung in einem auf die Hauptstrahlungskeule bezogenen Abschnitt des empfangenen Signals, das dem ersten Übertragungsprozess entspricht. Das be deutet, dass die auf die Hauptstrahlungskeule bezogenen Abschnitte der empfangenen Signale in den Speichern 111 und 112 sich signifikant voneinander unterscheiden. Es sollte angemerkt werden, dass sich die Rate der Verzerrung in der Ultraschallimpulswelle erhöht, wenn die Amplitude der Ultraschallimpulswelle größer ist. Daher heben sich die auf die Hauptstrahlungskeule bezogenen Abschnitte der empfangenen Signale in den Speichern 111 und 112 in der Differenzberechnung durch die Recheneinrichtung 113 nur zum Teil gegenseitig auf. Informationen in Bezug auf die Differenz zwischen den auf die Hauptstrahlungskeule bezogenen Abschnitten sind in dem durch die Recheneinrichtung 113 erzeugten Differenzsignal vorherrschend. Das Differenzsignal stellt ein Schnittbild des untersuchten Körpers dar, das eine hohe Auflösung besitzt, da das Differenzsignal in enger Beziehung mit feinen Strahlen steht, die durch die auf die Hauptstrahlungskeule bezogenen Abschnitte der Ultraschallimpulswellen gebildet sind.
In dem System nach dem Stand der Technik von 1 gibt die Recheneinrichtung 113 das Differenzsignal an ein Display 115 aus. Das Display 115 zeigt das durch die Ausgangssignal der Recheneinrichtung 113 dargestellte Abbildung an.
Die Amplitude des dem Umwandler 101 von dem Impulserzeugungsabschnitt 102 zugeführten elektrischen Ansteuerungsimpulssignals wird zwischen der ersten vorbestimmten Amplitude „A" und der zweiten vorbestimmten Amplitude „2A" verändert. Somit benötigt das System nach dem Stand der Technik von 1 eine Energiezufuhrvorrichtung, die derart entworfen ist, dass sie die Amplitude des elektrischen Ansteuerungsimpulssignals verändert. Solch eine Energiezufuhrvorrichtung verursacht eine komplizierte Struktur des Systems nach dem Stand der Technik von 1.
Erste Ausführungsform
2 zeigt ein Ultraschalldiagnosesystem gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Das Ultraschalldiagnosesystem von 2 umfasst einen Impulsgenerator 1, einen Verstärker 2, einen Umwandler 3, einen Vorverstärker 5, eine Regelverstärkerschaltung 6, einen Analog/Digital (A/D)-Wandler 7, einen Speicher 8, einen Entzerrer 9, eine Steuereinrichtung 10, eine Recheneinrichtung 11, einen Detektor 12, einen Multiplexer 13 und ein Display 14.
Der Impulsgenerator 1 ist mit dem Verstärker 2 verbunden. Der Verstärker 2 ist mit dem Umwandler 3 verbunden. Der Vorverstärker 5 ist mit dem Umwandler 3 verbunden. Auf den Vorverstärker 5 folgen nacheinander die Regelverstärkerschaltung 6 und der A/D-Wandler 7. Der A/D-Wandler 7 ist mit dem Speicher 8, der Recheneinrichtung 11 und dem Detektor 12 verbunden. Der Speicher 8 ist mit dem Entzerrer 9 verbunden. Der Entzerrer 9 ist mit der Recheneinrichtung 11 verbunden. Die Recheneinrichtung 11 ist mit dem Detektor 12 verbunden. Auf den Detektor 12 folgen nacheinander der Multiplexer 13 und das Display 14. Die Steuereinrichtung 10 ist mit dem Impulsgenerator 1, der Regelverstärkerschaltung 6, dem Entzerrer 9 und dem Multiplexer 13 verbunden. Der Impulsgenerator 1 erzeugt ein elektrisches Impulssignal mit einer vorbestimmten festen Amplitude und einer variablen Wellenform.
Während eines ersten Übertragungsprozesses erzeugt der Impulsgenerator 1 ein erstes elektrisches Impulssignal in Ansprechen auf ein von der Steuereinrichtung 10 zugeführtes Steuersignal. Der Impulsgenerator 1 gibt das erste elektrische Impulssignal an den Verstärker 2 aus. Der Verstärker 2 vergrößert das Ausgangssignal des Impulsgenerators 1 zu einem ersten elektrischen Ansteuerungsimpulssignal. Der Verstärker 2 weist eine vorbestimmte festgelegte Verstärkung auf. Der Verstärker 2 führt das erste elektrische Ansteuerungsimpulssignal dem Umwandler 3 zu. Der Umwandler 3 wandelt das erste elektrische Ansteuerungsimpulssignal in einen ersten Ultraschallimpulsstrahl um. Der erste Ultraschallimpulsstrahl wird von dem Umwandler 3 in einen zu untersuchenden Körper (z. B. einen menschlichen Körper) 4 ausgesendet. Der erste Ultraschallimpulsstrahl wird in dem untersuchten Körper 4 ausgebreitet. Der erste Ultraschallimpulsstrahl wird an Stellen in dem untersuchten Körper 4 gestreut und reflektiert, wodurch erste Ultraschallechos verursacht werden.
Während eines ersten Empfangsprozesses unmittelbar nach dem ersten Übertragungsprozess kehren Anteile der ersten Ultraschallechos zu dem Umwandler 3 zurück und werden dadurch in ein erstes elektrisches empfangenes Signal umgewandelt. Der Umwandler 3 gibt das erste elektrische empfangene Signal an den Vorverstärker 5 aus. Der Vorverstärker 5 vergrößert das Ausgangssignal des Umwandlers 3 mit einer vorbestimmten festgelegten Verstärkung. Das sich ergebende Ausgangssignal des Vorverstärkers 5 wird an die Regelverstärkerschaltung 6 angelegt. Die Regelverstärkerschaltung 6 steuert die Amplitude des Ausgangssignals des Vorverstärkers 5 mit einer ersten Verstärkung und macht dadurch das Ausgangssignal des Vorverstärkers 5 zu einem ersten verstärkungsgesteuerten empfangenen Signal. Die erste Verstärkung wird durch ein von der Steuereinrichtung 10 der Regelverstärkerschaltung 6 zugeführtes Steuersignal bestimmt. Die Regelverstärkerschaltung 6 gibt das erste verstärkungsgesteuerte empfangene Signal an den A/D-Wandler 7 aus. Der A/D-Wandler 7 verändert das erste, verstärkungsgesteuerte, empfangene Signal in Ansprechen auf ein Abtastimpulssignal zu einem ersten digitalen empfangenen Signal. Das Abtastimpulssignal wird von einer geeigneten Vorrichtung (nicht gezeigt) wie z. B. einem Taktsignalgenerator zugeführt. Der A/D-Wandler 7 speichert das erste digitale empfangene Signal in den Speicher 8. Gleichzeitig gibt der A/D-Wandler 7 das erste digitale empfangene Signal an den Detektor 12 aus. Der Detektor 12 unterzieht das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 7 einem Detektionsprozess und leitet dabei ein erstes Videosignal von dem Ausgangssignal des A/D-Wandlers 7 ab. Der Detektionsprozess durch den Detektor 12 extrahiert eine durch das Ausgangsignal des A/D-Wandlers 7 dargestellte Hüllkurve. Der Detektor 12 gibt das erste Videosignal an den Multiplexer 13 aus.
Während eines zweiten Übertragungsprozesses, der auf den ersten Empfangsprozess folgt, erzeugt der Impulsgenerator 1 ein zweites elektrisches Impulssignal in Ansprechen auf das von der Steuereinrichtung 10 zugeführte Steuersignal. Das dem Impulsgenerator 1 von der Steuereinrichtung 10 zugeführte Steuersignal ist derart gestaltet, dass sich die Wellenform des zweiten elektrischen Impulssignals von der des ersten elektrischen Impulssignals unterscheidet und dessen Amplitude gleich der des ersten elektrischen Impulssignals ist. Der Impulsgenerator 1 gibt das zweite elektrische Impulssignal an den Verstärker 2 aus. Der Verstärker 2 vergrößert das Ausgangssignal des Impulsgenerators 1 zu einem zweiten elektrischen Ansteuerungsimpulssignal. Der Verstärker 2 führt das zweite elektrische Ansteuerungsimpulssignal dem Umwandler 3 zu. Die Wellenform des zweiten elektrischen Ansteuerungsimpulssignals unterscheidet sich von der des ersten elektrischen Ansteuerungsimpulssignals, seine Amplitude ist jedoch gleich dessen. Der Umwandler 3 wandelt das zweite elektrische Ansteuerungsimpulssignal in einen zweiten Ultraschallimpulsstrahl um. Der zweite Ultraschallimpulsstrahl wird von dem Umwandler 3 in den untersuchten Körper 4 ausgesendet. Der zweite Ultraschallimpulsstrahl wird in dem untersuchten Körper 4 ausgebreitet. Der zweite Ultraschallimpulsstrahl wird an Stellen in dem untersuchten Körper 4 gestreut und reflektiert, wodurch zweite Ultraschallechos verursacht werden.
Während eines zweiten Empfangsprozesses unmittelbar nach dem zweiten Übertragungsprozess kehren Anteile der zweiten Ultraschallechos zu dem Umwandler 3 zurück und werden dadurch in ein zweites elektrisches empfangenes Signal umgewandelt. Der Umwandler 3 gibt das zweite elektrische empfangene Signal an den Vorverstärker 5 aus. Der Vorverstärker 5 vergrößert das Ausgangssignal des Umwandlers 3 mit der vorbestimmten festgelegten Verstärkung. Das sich ergebende Ausgangssignal des Vorverstärkers 5 wird an die Regelverstärkerschaltung 6 angelegt. Die Regelverstärkerschaltung 6 steuert die Amplitude des Ausgangssignals des Vorverstärkers 5 mit einer zweiten Verstärkung und macht dadurch das Ausgangssignal des Vorverstärkers 5 zu einem zweiten verstärkungsgesteuerten empfangenen Signal. Die zweite Verstärkung unterscheidet sich von der während des ersten Empfangsprozesses verwendeten ersten Verstärkung. Die zweite Verstärkung ist durch das von der Steuereinrichtung 10 der Regelverstärkerschaltung 6 zugeführte Steuersignal bestimmt. Die Regelverstärkerschaltung 6 gibt das zweite verstärkungsgesteuerte empfangene Signal an den A/D-Wandler 7 aus. Der A/D-Wandler 7 verändert das zweite verstärkungsgesteuerte empfangene Signal in Ansprechen auf das Abtastimpulssignal zu einem zweiten digitalen empfangenen Signal. Der A/D-Wandler 7 gibt das zweite digitale empfangene Signal an den Detektor 12 aus. Der Detektor 12 unterzieht das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 7 einem Detektionsprozess und leitet dabei ein zweites Videosignal von dem Ausgangssignal des A/D-Wandlers 7 ab. Der Detektionsprozess durch den Detektor 12 extrahiert eine durch das Ausgangssignal des A/D-Wandlers 7 dargestellte Hüllkurve. Der Detektor 12 gibt das zweite Videosignal an den Multiplexer 13 aus. Auch gibt der A/D-Wandler 7 das zweite digitale empfangene Signal an die Recheneinrichtung 11 aus. Der Speicher 8 gibt das erste digitale empfangene Signal an den Entzerrer 9 aus. Der Entzerrer 9 verarbeitet das Ausgangssignal des Speichers 8 zu einem dritten digitalen empfangenen Signal, dessen Wellenform der des zweiten digitalen empfangenen Signals entspricht. Der Entzerrer 9 gibt das dritte digitale empfangene Signal an die Recheneinrichtung 11 aus. Das zweite digitale empfangene Signal und das an die Recheneinrichtung 11 angelegte dritte digitale empfangene Signal sind synchron miteinander. Die Signalverarbeitung durch den Entzerrer 9 umfasst eine Amplitudensteuerung, die der Amplitudensteuerung durch die Regelverstärkerschaltung 6 entgegengesetzt ist. Die Amplitudensteuerung durch den Entzerrer 9 wird durch ein von der Steuereinrichtung 10 zugeführtes Steuersignal angepasst. Die Recheneinrichtung 11 berechnet eine Differenz zwischen dem zweiten digitalen empfangenen Signal und dem dritten digitalen empfangenen Signal (dem Ausgangssignal des Entzerrers 9). Die Recheneinrichtung 11 erzeugt ein Signal, das die berechnete Differenz darstellt. Die Recheneinrichtung 11 gibt das Differenzsignal an den Detektor 12 aus. Der Detektor 12 unterzieht das Differenzsignal einem Detektionsprozess und leitet dabei ein drittes Videosignal von dem Differenzsignal ab. Der Detektionsprozess durch den Detektor 12 extrahiert eine durch das Differenzsignal dargestellte Hüllkurve. Der Detektor gibt das dritte Videosignal an den Multiplexer 13 aus. Der Multiplexer 13 kombiniert die ersten, zweiten und dritten Videosignale zu einem sich aus einem Multiplexen ergebenden Videosignal. Der Multiplexer 13 gibt das sich aus einem Multiplexen ergebende Videosignal an das Display 14 aus. Das Display 14 zeigt ein Schnittbild des untersuchten Körpers 4 an, das durch das Ausgangssignal des Multiplexers 13 dargestellt ist.
Eine Abfolge des ersten Übertragungsprozesses, des ersten Empfangsprozesses, des zweiten Übertragungsprozesses und des zweiten Empfangsprozesses wird periodisch iteriert, während die Richtung des von dem Umwandler 3 in den untersuchten Körper 4 ausgesendeten Ultraschallstrahls verändert wird. Demgemäß wird der untersuchte Körper 4 von dem Ultra schallstrahl abgetastet. Wenn ein 1-Frame-Abtastprozess abgeschlossen worden ist, wird ein 1-Frame-Schnittbild des untersuchten Körpers 4 auf dem Display 14 angezeigt.
Die Steuereinrichtung 10 umfasst einen Mikrocomputer oder eine ähnliche Vorrichtung mit einer Kombination aus einem Eingangs-/Ausgangsport, einer Verarbeitungseinheit, einem ROM und einem RAM. Die Steuereinrichtung 10 arbeitet in Übereinstimmung mit einem in dem ROM gespeicherten Programm. Das Programm ist derart entworfen, dass es die zuvor erwähnte Steuerung des Impulsgenerators 1, der Regelverstärkerschaltung 6 und des Entzerrers 9 ausführt. Wie später verdeutlicht wird, ist das Programm auch derart entworfen, dass es eine Steuerung des Multiplexers 13 ausführt.
3 zeigt eine Wellenform des von dem Impulsgenerator 1 während des ersten Übertragungsprozesses ausgegebenen ersten elektrischen Impulssignals. Wie in 3 gezeigt, besitzt das erste elektrische Impulssignal einen einzelnen Impuls P1 mit einer vorbestimmten Breite Tw. 4 zeigt eine Wellenform des von dem Impulsgenerator 1 während des zweiten Übertragungsprozesses ausgegebenen zweiten elektrischen Impulssignals. Wie in 4 gezeigt, besitzt das zweite elektrische Impulssignal drei aufeinanderfolgende Impulse P2, P3 und P4. Jeder der Impulse P2, P3 und P4 weist die vorbestimmte Breite Tw auf. Die Amplituden der Impulse P2, P3 und P4 sind gleich der des Impulses P1. Somit sind die Amplituden und Breiten eines jeden der Impulse P2, P3 und P4 gleich der Amplitude und Breite des Impulses P1. Der zweite Impuls P3 folgt dem ersten Impuls P2 um ein vorbestimmtes Zeitintervall Tc1. Der dritte Impuls P4 folgt dem zweiten Impuls P3 um ein vorbestimmtes Zeitintervall Tc2.
Der Umwandler 3 besitzt eine Resonanzfunktion oder eine Schmalbandfilterfunktion. Anders ausgedrückt, der Umwandler 3 besitzt eine Signalverzögerungsfunktion und eine Signalintegrierfunktion. Daher besitzt eine durch drei aufeinanderfolgende elektrische Eingangsimpulse verursachte Ultraschallwelle eine Amplitude, die größer als die Amplitude einer durch einen elektrischen Eingangsimpuls verursachten Ultraschallwelle ist. Somit ist die Amplitude des bei dem zweiten Übertragungsprozess erzeugten Ultraschallimpulsstrahls größer als die des bei dem ersten Übertragungsprozess erzeugten Ultraschallimpulsstrahls.
Die Ultraschallimpulswelle wird von dem Umwandler 3 in den untersuchten Körper 4 ausgesendet, bevor sie darin ausgebreitet wird. Wenn die Ultraschallimpulswelle in dem untersuchten Körper 4 ausgebreitet wird, wird sie durch eine Nichtlinearität des untersuchten Körpers 4 verzerrt. Die Rate der Verzerrung in der Ultraschallimpulswelle erhöht sich mit der von der Ultraschallimpulswelle zurückgelegten Strecke. Darüber hinaus erhöht sich die Rate der Verzerrung in der Ultraschallimpulswelle, wenn die Amplitude (die Intensität) der Ultraschallimpulswelle größer ist.
Die Verzerrung entspricht harmonischen Komponenten der Ultraschallimpulswelle. Daher nimmt eine Amplitude von Grundschwingungskomponenten der Ultraschallimpulswelle ab, wenn die Ultraschallimpulswelle stärker verzerrt ist.
Unter Bezugnahme auf 5 erhöht mit der von der Ultraschallimpulswelle zurücklegten Strecke ein Betrag von zweiten harmonischen Komponenten der Ultraschallimpulswelle und ein Betrag von Grundschwingungskomponenten davon nimmt ab. Darüber hinaus erhöht sich ein Betrag von zweiten harmonischen Komponenten der Ultraschallimpulswelle und verringert sich ein Betrag von Grundfrequenzkomponenten davon, wenn die Intensität der Ultraschallimpulswelle zunimmt.
Wie in 6 gezeigt, weist der Umwandler 3 eine Richtungscharakteristik mit einer Hauptstrahlungskeule und Seitenstrahlungskeulen auf. Ein Abschnitt mit großer Amplitude des Ultraschallimpulsstrahls, der einer Spitze der Hauptstrahlungskeule entspricht, weist eine relativ starke Verzerrung auf. Hingegen weist ein Abschnitt mit kleiner Amplitude des Ultraschallimpulsstrahls, der den Seitenstrahlungskeulen entspricht, nur eine relativ geringe Verzerrung auf.
Der Betrieb des Entzerrers 9 wird unten stehend in größerem Detail erklärt. Der Ausdruck „pa(t)" bezeichnet die Wellenform (siehe 3) des von dem Impulsgenerator 1 während des ersten Übertragungsprozesses ausgegebenen ersten elektrischen Impulssignals. Hier bezeichnet „t" die Zeit. Der Ausdruck „Pa(ω)" bezeichnet eine Fourier-Transformation in Bezug auf die Wellenform „pa(t)". Hier bezeichnet „ω" eine Frequenz. Der Ausdruck „pb(t)" bezeichnet die Wellenform (siehe 4) des von dem Impulsgenerator 1 während des zweiten Übertragungsprozesses ausgegebenen zweiten elektrischen Impulssignals. Der Ausdruck „Pb(ω)" bezeichnet eine Fourier-Transformation in Bezug auf die Wellenform „pb(t)". Der Ausdruck „ga(t)" bezeichnet die Wellenform der Ultraschallimpulswelle, die dem ersten elektrischen Impulssignal „pa(t)" entspricht. Der Ausdruck „Ga(ω)" bezeichnet eine Fourier-Transformation in Bezug auf die Wellenform „ga(t)". Der Ausdruck „gb(t)" bezeichnet die Wellenform der Ultraschallimpulswelle, die dem zweiten elektrischen Impulssignal „pb(t)" entspricht. Der Ausdruck „Gb(ω)" bezeichnet eine Fourier-Transformation in Bezug auf die Wellenform „gb(t)". Der Ausdruck „h(t)" bezeichnet eine Impulsantwort des Umwandlers 3. Der Ausdruck „H(ω)" bezeichnet eine Fourier-Transformation in Bezug auf die Impulsantwort „h(t)".
Die Wellenform „pa(t)", die Wellenform „ga(t)" und die Impulsantwort „h(t)" stehen in folgender Beziehung. ga(t) = h(t)·pa(t) (1)wobei „·" einen Operator einer Faltung (Faltungsintegration) bezeichnet. In Übereinstimmung mit der Gleichung (1) stehen die Parameter „Ga(ω)", „H(ω)" und „Pa(ω)" in folgender Beziehung. Ga(ω) = H(ω) × Pa(ω) (2)wobei „×" einen Operator einer Multiplikation bezeichnet. Wenn beide Seiten der Gleichung (2) mit „Pb(ω)/Pa(ω)" multipliziert werden, ergibt sich die folgende Gleichung. Ga(ω) × {Pb(ω)/Pa(ω)} = H(ω) × Pb(ω) (3)
Da „H(w) × Pb(ω) = G(ω)", vereinfacht sich die Gleichung (3) zu der folgenden Gleichung. Ga(ω) × {Pb(ω)/Pa(ω)} = Gb(ω) (4)
Die Gleichung (4) wird wie folgt zu einer Zeitbereichsgleichung verändert: gb(t) = ga(t)·invf(Pb(ω)/Pa(ω)) (5)wobei „invf()" einen Operator einer inversen Fourier-Transformation bezeichnet. Die Gleichung (5) bedeutet, dass die Wellenform „gb(t)" der Ult raschallimpulswelle, die dem zweiten elektrischen Impulssignal „pb(t)" entspricht, erzeugt werden kann, indem eine Faltung (Faltungsintegration) zwischen „invf(Pb(ω)/Pa(ω))" und der Wellenform „ga(t)" der Ultraschallimpulswelle, die dem ersten elektrischen Impulssignal „pa(t)" entspricht, ausgeführt wird.
Der Ausdruck „ra(t)" bezeichnet das erste empfangene Signal, das der ersten Ultraschallimpulswelle „ga(t)" entspricht. Der Ausdruck „rb(t)" bezeichnet das zweite empfangene Signal, das der zweiten Ultraschallimpulswelle „gb(t)" entspricht. Unter der Voraussetzung, dass das zweite empfangene Signal „rb(t)" annähernd auf der Basis einer Linearkombination 1. Ordnung der in Beziehung stehenden Ultraschallimpulse gegeben ist, werden das erste empfangene Signal „ra(t)" und das zweite empfangene Signal „rb(t)" für die Parameter „gb(t)" und „ga(t)" in der Gleichung (5) substituiert, und somit ergibt sich die folgende Gleichung. rb(t) = ra(t)·invf(Pb(ω)/Pa(ω)) (6)
Gemäß der Gleichung (6) führt der Entzerrer 9 eine Faltung (Faltungsintegration) zwischen „invf(Pb(ω)/Pa(ω))" und dem durch das erste elektrische Impulssignal „pa(t)" verursachten ersten empfangenen Signal aus und wandelt dabei das erste empfangene Signal in ein Signal um, das dem durch das zweite elektrische Impulssignal „pb(t)" verursachten zweiten empfangenen Signal entspricht.
Die Amplitude der Ultraschallimpulswelle „ga(t)" unterscheidet sich von der der Ultraschallimpulswelle „gb(t)". Somit unterscheidet sich die Rate der durch eine Nichtlinearität verursachten Verzerrung in der Ultraschallimpulswelle „ga(t)" von der Rate der durch eine Nichtlinearität verursachten Verzerrung in der Ultraschallimpulswelle „gb(t)". Dieser Verzerrungs differenzfaktor wird in die Gleichung (6) eingeführt und die Gleichung (6) wird zu der folgenden Gleichung verändert. rb(t) = ra(t)·invf(Pb(ω)/Pa(ω)) + Δr(t) (7)wobei „Δr(t)" ein Differenzsignal bezeichnet, das dem durch die Recheneinrichtung 11 erzeugten Differenzsignal entspricht. Ein Schnittbild des untersuchten Körpers 4, das durch das Differenzsignal dargestellt ist, besitzt eine hohe Auflösung, da das Differenzsignal in enger Beziehung mit feinen Strahlen steht, die durch auf die Hauptstrahlungskeule bezogene Abschnitte der Ultraschallimpulswellen gebildet sind. Der Entzerrer 9 führt eine Signalverarbeitung aus, die dem Ausdruck „ra(t)·invf(Pb(ω)/Pa(ω))" in der Gleichung (7) entspricht.
Die Regelverstärkerschaltung 6 ist durch die Steuereinrichtung 10 derart eingestellt, dass sie eine Amplitudendifferenz zwischen dem ersten empfangenen Signal „ra(t)" und dem zweiten empfangenen Signal „rb(t)" aufhebt. Die Aufhebung der Amplitudendifferenz stellt einen weiten, dynamischen Bereich bei der Signalverarbeitung durch die spätere Stufe bereit. Wie zuvor angezeigt, führt der Entzerrer 9 die Amplitudensteuerung aus, die der Amplitudensteuerung durch die Regelverstärkerschaltung 6 entgegengesetzt ist.
Es sollte angemerkt werden, dass zwischen dem Umwandler 3 und dem Vorverstärker 5 ein Dämpfungsregler vorgesehen sein kann.
Wie aus den 3 und 4 ersichtlich, ist die Wellenform des zweiten elektrischen Impulssignals „pb(t)" äquivalent zu der Addition der Wellenform des ersten elektrischen Impulssignals „pa(t)", der Addition der Wellenform des verzögerten elektrischen Impulssignals „pa(t-Tc1)" und der Wellenform des verzögerten elektrischen Impulssignals „pa(t-Tc1-Tc2)". Somit ist die Wellenform des zweiten empfangenen Signals „rb(t)" durch die Wellenform des ersten empfangenen Signals „ra(t)", die Wellenform des verzögerten empfangenen Signals „ra(t-Tc1)" und die Wellenform des verzögerten empfangenen Signals „ra(t-Tc1-Tc2)" gemäß der folgenden Gleichung gegeben. rb(t) = ra(t) + ra(t-Tc1) + ra(t-Tc1-Tc2) + Δr(t) (8)wobei „Δr(t)" das Differenzsignal bezeichnet. Der Entzerrer 9 führt eine Signalverarbeitung aus, die der Addition der Ausdrücke „ra(t)", „ra(t-Tc1)" und „ra(t-Tc1-Tc2)" in der Gleichung (8) entspricht.
Wie in 7 gezeigt, umfasst der Entzerrer 9 Verzögerungsschaltkreise 41 und 42, einen Addierer 43 und einen Multiplizierer 44. Der Eingangsanschluss des Verzögerungsschaltkreises 41 ist mit dem Speicher 8 verbunden (siehe 2). Der Ausgangsanschluss des Verzögerungsschaltkreises 41 ist mit dem Eingangsanschluss des Verzögerungsschaltkreises 42 verbunden. Der Addierer 43 weist erste, zweite und dritte Eingangsanschlüsse auf, die mit dem Speicher 8 (siehe 2), dem Ausgangsanschluss des Verzögerungsschaltkreises 41 bzw. dem Ausgangsanschluss des Verzögerungsschaltkreises 42 verbunden sind. Der Ausgangsanschluss des Addierers 43 ist mit einem ersten Eingangsanschluss des Multiplizierers 44 verbunden. Ein zweiter Eingangsanschluss des Multiplizierers 44 ist mit der Steuerreinrichtung 10 verbunden (siehe 2). Der Ausgangsanschluss des Multiplizierers 44 ist mit der Recheneinrichtung 11 verbunden (siehe 2).
Das Ausgangssignal des Speichers 8 (siehe 2) wird an den Verzögerungsschaltkreis 41 und den Addierer 43 als ein nicht verzögertes Signal „ra(t)" angelegt. Der Verzögerungsschaltkreis 41 verzögert das nicht verzögerte Signal „ra(t)" um die Zeit „Tc1", um ein verzögertes Signal „ra(t-Tc1)" zu erzeugen. Der Verzögerungsschaltkreis 41 gibt das verzögerte Signal „ra(t-Tc1)" an den Verzögerungsschaltkreis 42 und den Addierer 43 aus. Der Verzögerungsschaltkreis 42 verzögert das verzögerte Signal „ra(t-Tc1)" um die Zeit „Tc2", um ein weiter verzögertes Signal „ra(t-Tc1-Tc2)" zu erzeugen. Der Verzögerungsschaltkreis 42 gibt das weiter verzögerte Signal „ra(t-Tc1-Tc2)" an den Addierer 43 aus. Die Vorrichtung 43 addiert das nicht verzögerte Signal „ra(t)", das verzögerte Signal „ra(t-Tc1)" und das weiter verzögerte Signal „ra(t-Tc1-Tc2)". Der Addierer 43 gibt das sich aus der Addition ergebende Signal an den Multiplizierer 44 aus. Die Vorrichtung 44 multipliziert das sich aus der Addition ergebende Signal mit einem von der Steuereinrichtung 10 zugeführten Verstärkungsfaktor oder Verstärkungskoeffizienten (siehe 2). Der Multiplizierer 44 führt eine Verstärkungssteuerung aus, die der Verstärkungssteuerung durch die Regelverstärkerschaltung 6 entgegengesetzt ist (siehe 2). Der Multiplizierer 44 gibt das sich aus einer Multiplikation ergebende Signal als das dritte digitale empfangene Signal an die Recheneinrichtung 11 aus (siehe 2).
Wie in 8 gezeigt, weist der Verzögerungsschaltkreis 41 eine Reihenkombination von Latch-Schaltungen 51, 52 und 53 auf, die durch ein Abtastimpulssignal gesteuert sind. Der Verzögerungsschaltkreis 42 besitzt eine Struktur ähnlich der Struktur des Verzögerungsschaltkreises 41.
Der Betrieb des Multiplexers 13 wird unten stehend im Detail erklärt. Der Ausdruck „ea(t)" bezeichnet ein von dem Detektor 12 ausgegebenes Detektionsergebnissignal, das dem ersten elektrischen Impulssignal „pa(t)" entspricht. Das Detektionsergebnissignal „ea(t)" entspricht dem zuvor erwähnten ersten Videosignal. Der Ausdruck „eb(t)" bezeichnet ein von dem Detektor 12 ausgegebenes sich aus einer Detektion ergebende Signal, das dem zweiten elektrischen Impulssignal „pb(t)" entspricht. Das Detektionsergebnissignal „eb(t)" entspricht dem zuvor erwähnten zweiten Videosignal. Der Ausdruck „Δe(t)" bezeichnet ein von dem Detektor 12 ausgegebenes sich aus einer Detektion ergebende Signal, das dem Differenzsignal „Δr(t)" entspricht. Das sich aus einer Detektion ergebende Signal „Δe(t)" entspricht dem zuvor erwähnten dritten Videosignal. Der Multiplexer 13 kombiniert die sich aus einer Detektion ergebenden Signal „ea(t)", „eb(t)" und „Δe(t)" zu dem sich aus einem Multiplexieren ergebende Signal „v(t)" gemäß der folgenden Gleichung. V(t) = ea(t)·wa(t) + eb(t)·wb(t) + Δe(t)·wΔ(t) (9)wobei „wa(t)", „wb(t)" und „wΔ(t)" Wertigkeitskoeffizienten bezeichnen, die in Übereinstimmung mit der Zeit variieren. Die Wertigkeitskoeffizienten „wa(t)", „wb(t) und „wΔ(t)" werden temporär z. B. durch die Steuereinrichtung 10 eingestellt.
Die Abhängigkeiten der Wertigkeitskoeffizienten „wa(t)", „wb(t) und „wΔ(t)" von der Zeit liefern Abhängigkeiten der Wertigkeitskoeffizienten „wa(t)", „wb(t)" und „wΔ(t)" von dem Abstand zwischen dem Umwandler 3 und einem abgetasteten Punkt in dem untersuchten Körper 4. Wie in 9 gezeigt herrscht in einem Bereich eines kleinen Abstands der Wertigkeitskoeffizient „wa(t)" für das Detektionsergebnissignal „ea(t)", das dem ersten elektrischen Impulssignal „pa(t)" entspricht, gegenüber den Wertigkeitskoeffizienten „wb(t)" und „wΔ(t)" vor. In einem Bereich eines mittleren Abstands herrscht der Wertigkeitskoeffizient „wΔ(t)" für das Detektionsergebnissignal „Δe(t)", das dem Differenzsignal „Δr(t)" entspricht, gegenüber den Wertigkeitskoeffizienten „wa(t)" und „wb(t)" vor. In einem Bereich eines großen Abstands herrscht der Wertigkeitskoeffizient „wb(t)" für das Detek tionsergebnissignal „eb(t)", das dem zweiten elektrischen Impulssignal „pb(t)" entspricht, gegenüber den Wertigkeitskoeffizienten „wa(t)" und „wΔ(t)" vor. In 9 erstreckt sich der Bereich eines mittleren Abstands zwischen dem Bereich eines kleinen Abstands und dem Bereich eines großen Abstands. Der Bereich eines großen Abstands ist so definiert, dass er jenseits des Brennpunkts in Bezug auf den von dem Umwandler 3 ausgesendeten Ultraschallimpulsstrahl liegt.
Es sollte angemerkt werden, dass die Recheneinrichtung 11 eine Differenz zwischen Niederfrequenzsignalen berechnen kann, die sich aus Detektionsprozessen ergeben.
Zweite Ausführungsform
Eine zweite Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich der ersten Ausführungsform davon mit Ausnahme der folgenden Änderung im Aufbau.
Bezüglich der zweiten Ausführungsform der Erfindung zeigt 10 eine Wellenform des von dem Impulsgenerator 1 während des ersten Übertragungsprozesses ausgegebenen ersten elektrischen Impulssignals. Wie in 10 gezeigt, besitzt das erste elektrische Impulssignal einen einzelnen Impuls P11 mit einer vorbestimmten Breite Tw1. 11 zeigt eine Wellenform des von dem Impulsgenerator 1 während des zweiten Übertragungsprozesses ausgegebenen zweiten elektrischen Impulssignals. Wie in 11 gezeigt, besitzt das zweite elektrische Impulssignal einen einzelnen Impuls P12 mit einer vorbestimmten Breite Tw2, die größer als die vorbestimmte Breite Tw1 ist. Die Amplitude des Impulses P12 ist gleich der des Impulses P11.
In der zweiten Ausführungsform der Erfindung umfasst der Entzerrer 9 einen Verzögerungsschaltkreis, um eine Signalverzögerung zu liefern, die der Differenz zwischen der Breite Tw2 des Impulses P12 in dem zweiten elektrischen Impulssignal und der Breite Tw1 des Impulses P11 in den ersten elektrischen Impulssignal entspricht.
Dritte Ausführungsform
Eine dritte Ausführungsform der Erfindung ist ähnlich der ersten Ausführungsform davon mit Ausnahme der folgenden Änderung im Aufbau.
Bezüglich der dritten Ausführungsform der Erfindung zeigt 12 eine Wellenform des von dem Impulsgenerator 1 während des ersten Übertragungsprozesses ausgegebenen ersten elektrischen Impulssignals. Wie in 12 gezeigt, besitzt das erste elektrische Impulssignal zwei aufeinanderfolgende Impulse P21 und P22. Jeder der Impulse P21 und P22 weist eine vorbestimmte Breite Tw1 auf. Der zweite Impuls P22 folgt dem ersten Impuls P21 um ein vorbestimmtes Zeitintervall Tc. 13 zeigt eine Wellenform des von dem Impulsgenerator 1 während des zweiten Übertragungsprozesses ausgegebenen zweiten elektrischen Impulssignals. Wie in 13 gezeigt, besitzt das zweite elektrische Impulssignal zwei aufeinanderfolgende Impulse P23 und P24. Jeder der Impulse P23 und P24 weist eine vorbestimmte Breite Tw2 auf, die größer als die vorbestimmte Breite Tw1 ist. Die Amplituden der Impulse P23 und P24 sind gleich jenen der Impulse P21 und P22. Der zweite Impuls P24 folgt dem ersten Impuls P23 um das vorbestimmte Zeitintervall Tc.

Claims

Ultraschalldiagnosesystem, das nichtlineare Ausbreitungseffekte verwendet, wobei das System umfasst: einen Umwandler (3); ein erstes Mittel (1, 2, 10), um dem Umwandler bei einem ersten Übertragungsprozess ein erstes elektrisches Ansteuerungssignal zuzuführen; ein zweites Mittel (1, 2, 10), um dem Umwandler zu einem Zeitpunkt, der von einem Zeitpunkt verschieden ist, zu dem das erste Mittel dem Umwandler das erste elektrische Ansteuerungssignal zuführt, bei einem zweiten Übertragungsprozess ein zweites elektrisches Ansteuerungssignal zuzuführen; ein drittes Mittel (5, 6, 7), um ein erstes empfangenes Signal von einem Ausgangssignal des Umwandlers abzuleiten, wobei das erste empfangene Signal Ultraschallechos darstellt, die mit einem Ultraschallstrahl in Beziehung stehen, der in Ansprechen auf das erste elektrische Ansteuerungssignal durch den Umwandler verursacht wird; und ein viertes Mittel (5, 6, 7), um ein zweites empfangenes Signal von dem Ausgangssignal des Umwandlers abzuleiten, wobei das zweite empfangene Signal Ultraschallechos darstellt, die mit einem Ultraschallstrahl in Beziehung stehen, der in Ansprechen auf das zweite elektrische Ansteuerungssignal durch den Umwandler verursacht wird, gekennzeichnet durch ein fünftes Mittel (9), um das erste empfangene Signal einem Wellenformausgleichsprozess zu unterziehen, um das erste empfangene Signal in ein drittes empfangenes Signal umzuwandeln, das eine einer Wellenform des zweiten empfangenen Signals entspechende Wellenform aufweist; und ein sechstes Mittel (11), um eine Differenz zwischen dem zweiten empfangenen Signal und dem dritten empfangenen Signal zu berechnen und ein Signal zu erzeugen, das die berechnete Differenz darstellt; und dadurch gekennzeichnet, dass der Umwandler bei dem zweiten Übertragungsprozess einen Ultraschallimpulsstrahl aussendet, dessen Amplitude größer als die eines bei dem ersten Übertragungsprozess ausgesendeten Ultraschallimpulsstrahls ist; und die Amplitude eines Impulses oder aller Impulse des zweiten elektrischen Ansteuerungssignals gleich der eines Impulses oder aller Impulse bei dem ersten elektrischen Ansteuerungssignal ist; und wobei eine der folgenden Bedingungen (a) oder (b) erfüllt ist: (a) die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale umfassen einen Impuls oder mehrere Impulse und unterscheiden sich in ihrer Impulsanzahl voneinander, wobei das zweite elektrische Ansteuerungssignal mehr Impulse aufweist als das erste elektrische Ansteuerungssignal; (b) die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale umfassen einen einzelnen Impuls oder die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale umfassen zwei aufeinanderfolgende Impulse, und die ersten und zweiten elektrischen Ansteuerungssignale unterscheiden sich in der Breite ihrer Impulse voneinander.
Ultraschalldiagnosesystem nach Anspruch 1, wobei das erste elektrische Ansteuerungssignal einen Impuls umfasst; das zweite elektrische Ansteuerungssignal mehrere aufeinanderfolgende Impulse umfasst; das fünfte Mittel eine Serienkombination von Verzögerungsschaltkreisen (41, 42) umfasst, deren Gesamtanzahl gleich einer Gesamtanzahl der mehreren aufeinanderfolgenden Impulse minus Eins ist; und die Verzögerungsschaltkreise Signalverzögerungen liefern, die jeweiligen Zeitintervallen zwischen den mehreren aufeinanderfolgenden Impulsen entsprechen.
Ultraschalldiagnosesystem nach Anspruch 1, wobei das erste elektrische Ansteuerungssignal einen Impuls umfasst und das zweite elektrische Ansteuerungssignal einen Impuls umfasst, und der Impuls in dem ersten elektrischen Ansteuerungssignal eine von einer Breite des Impulses in dem zweiten elektrischen Ansteuerungssignal verschiedene Breite aufweist.
Ultraschalldiagnosesystem nach Anspruch 3, wobei das fünfte Mittel einen Verzögerungsschaltkreis umfasst, der eine Signalverzögerung liefert, die einer Differenz zwischen der Breite des Impulses in dem zweiten elektrischen Ansteuerungssignal und der Breite des Impulses in dem ersten elektrischen Ansteuerungssignal entspricht.
Ultraschalldiagnosesystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das fünfte Mittel eine Funktion aufweist, um eine Signalamplitude zu steuern.
Ultraschalldiagnosesystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein siebtes Mittel (12), um das erste empfangene Signal einem Detektionsprozess zu unterziehen, um ein erstes Detektionsergebnissignal von dem ersten empfangenen Signal abzuleiten; ein achtes Mittel (12), um das zweite empfangene Signal einem Detektionsprozess zu unterziehen, um ein zweites Detektionsergebnissignal von dem zweiten empfangenen Signal abzuleiten; ein neuntes Mittel (12), um die durch das sechste Mittel erzeugte Differenz einem Detektionsprozess zu unterziehen, um ein drittes Detektionsergebnis von dem Differenzsignal abzuleiten; ein zehntes Mittel (13), um das erste Detektionsergebnissignal, das zweite Detektionsergebnissignal und das dritte Detektionsergebnissignal zu einem sich aus einem Multiplexen ergebenden Signal zu kombinieren; und ein elftes Mittel (14), um eine durch das Multiplexergebnissignal, das durch das zehnte Mittel erzeugt wird, dargestellte Abbildung anzuzeigen.
Ultraschalldiagnosesystem nach Anspruch 6, wobei das zehnte Mittel (13) ein Mittel, um das erste Detektionsergebnissignal, das zweite Detektionsergebnissignal und das dritte Detektionsergebnissignal mit einem variablen Mischverhältnis zu kombinieren, und ein Mittel umfasst, um das Mischverhältnis gemäß einem Verstreichen einer Zeit zu steuern.
Ultraschalldiagnosesystem nach Anspruch 6, wobei das zehnte Mittel (13) ein Mittel, um das erste Detektionsergebnissignal, das zweite Detektionsergebnissignal und das dritte Detektionsergebnissignal als ein variables Mischverhältnis zu kombinieren, und ein Mittel umfasst, um das Mischverhältnis so zu steu ern, dass das erste Detektionsergebnissignal gegenüber den zweiten und dritten Detektionsergebnissignalen in einem Bereich eines kleinen Abstands vorherrscht, dass das zweite Detektionsergebnissignal gegenüber den ersten und dritten Detektionsergebnissignalen in einem Bereich eines großen Abstands vorherrscht, und dass das dritte Detektionsergebnissignal gegenüber den ersten und zweiten Detektionsergebnissignalen in einem Bereich eines mittleren Abstands zwischen dem Bereich eines kleinen Abstands und dem Bereich eines großen Abstands vorherrscht.
Ultraschalldiagnosesystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: ein siebtes Mittel (12), um das durch das sechste Mittel erzeugte Differenzsignal einem Detektionsprozess zu unterziehen, um ein Detektionsergebnissignal von dem Differenzsignal abzuleiten; und ein achtes Mittel (12), um eine durch das Detektionsergebnissignal, das durch das siebte Mittel erzeugt wird, dargestellte Abbildung anzuzeigen.