NO863977L - Stoeyreduksjon ved ultralyd-billeddannelse. - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremskaffelse av ultralyd-tverrsnittsbilder av et legeme, ved hvilken fremgangsmåte der gjennomføres en flerhet av på hverandre følgende og i det minste delvis overlappende avtastninger av legemet, som gjennomføres linjevis i et avtastningsplan etter pulsekkoforløpet, og der derved dannes billedsignaler i digital form, som svarer til det mottatte ekko, idet hver avtasting omfatter et forhåndsbestemt antall av avtastningslinjer og hver av disse et forhåndsbestemt antall avtastningspunkter, samtidig som der mellom korresponderende avtastningspunkter for etter hverandre følgende avtastninger foreligger et forhåndsbestemt tidsintervall .

Oppfinnelsen vedrører dessuten en billedsignalbehandlings-enhet, som kan anvendes for gjennomføring av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen, såvel som et ultralyd-avbildningsappa-rat, som omfatter en slik anordning.

Det er tidligere kjent (IEEE Transactions on Sonics and Ul-trasonics, Vol SU-31, No.4, juli 1984, side 195-217), at ved fremgangsmåter av den innledningsvis angitte art at der ved en fordeling av billedsignalet over en rekke av bilder kan oppnås en reduksjon av støyen som påvirker billedkvaliteten ugunstig, men at man i den forbindelse i det under-søkte område får bevegelser som forårsaker at det resulterende bilde blir utydelig. Det er en betydelig ulempe spesielt i forbindelse med medisinsk ultralyd-diagnostikk.

Til grunn for den foreliggende oppfinnelsen ligger således

den oppgave å fjerne den ovenfor omtalte ulempe. Denne oppgave løser man ved hjelp av en fremgangsmåte av den innledningsvis angitte art, som erkarakterisert vedat for i det minste en del av billedpunktene for et fremvist tverrsnittsbilde, vil det billedsignal som til enhver tid svarer til et av de fremviste billedpunkter, fremskaffes ved en kombinasjon av billedsignaler, som svarer til korresponderende avtastningspunkter for etter hverandre følgende avtastninger, idet kombinasjonene av disse billedsignaler

gjennomføres ved en tidsdiskret ikke lineær filtrering av de samme, samtidig som hver av filterkoeffisientene er variable som funksjon av amplituden for inngangssignalet til filteret.

Videre vedrører oppfinnelsen en billedsignalbehandlingsanordning for fremskaffelse av et ultralys-tverrsnittsbilde av et legeme, som kan anvendes i et ultralyd-avbildningssystem, med hvilket der kan gjennomføres en flerhet av etter hverandre følgende i det minste overdekkende avtastninger av legemet, som er gjennomført linjevis i et avtastningsplan etter pulsekkoforløpet, for fremskaffelse av billedsignaler i digital form, som svarer til det mottatte ekko, idet hver avtastning omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningslinjer og hver av disse omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningspunkter, samtidig som er mellom korreponderende avtastningspunkter for på hverandre følgende avtastninger foreligger et forhåndsbestemt tidsinterball, og hvilket system omfatter en ultralyd-avtasteranordning, en med denne forbundet sendre, en med ultralydavtasteranordningen forbundet mottager, en med mottageren forbundet fjernsynsmonitor, og en med senderen, mottageren, og fjernsynsmonitoren forbundet styreenhet, idet mottageren omfatter en detektor-kobling for fremskaffelse av et analog-utgangssignal, som til enhver tid representerer det mottatte ekko. Billedsignalbehandlingsanordningen ifølge oppfinnelsen erkarakterisert vedat

a) den er koblet etter detektor-koblingen for mottageren, og omfatter en analog-digital-omformer som er koblet etter

detektor-koblingen et digitalt billedlager som er koblet etter nevnte omkobler, en digital-analog-omformer som er koblet etter billedlageret samt et ikke-lineært digitalt filter,

b) dette filter er koblet mellom nevnte analog-digital-omformer og nevnte digital-analog-omformer, og i det minste

omfatter et forsinkelsesledd som kan meddele inngangssignalet til filteret en tidsforsinkelse hvis varighet er lik

det forhåndsbestemte tidsintervall som foreligger mellom korresponderende avtastningspunkter for på hverandre følg-ende avtastninger, og c) hver av filterkoeffisientene er variabel som funksjon av amplituden av inngangssignalet til filteret.

Oppfinnelsens gjenstand utgjøres dessuten av et ultrlydav-bildningsapparat for fremskaffelse av ultralyd-tverrsnittsbilder av et legeme, med hvilket apparat der kan gjennom-føres en flerhet av etter hverandre følgende i det minste delvis overdekkende avtastninger av legemet, som gjennom-føres linjevis i et avtastningsplan etter pulsekkoforløpet, for fremskaffelse av billedsignaler i digital form, som svarer til det mottatte ekko, idet hver avtastning omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningslinjer og hver an disse omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningspunkter, idet der mellom korresponderende avstastningspunkter for på hverandre følgende avtastninger foreligger et forhåndsbestemt tidsintervall, og hvilket apparat omfatter en ultralyd-avtastningsanordning, en til denne forbundet sender, en med ultralyd-avtastningsanordningen forbudnet mottager, en med mottageren forbudnet fjernsynsmonitor, og en med senderen, mottageren, og fjernsynsmonitoren forbundet styreenhet, samtidig som mottageren omfatter en detektor-kobling for fremskaffelse av et analogt utgangssignal. Apparatet i henhold til oppfinnelsen erkarakterisert vedat det omfatter den ovenfor omtalte billedsignalbehand-1ingsanordning.

De fordeler som man oppnår ved den foreliggende oppfinnelse, ser man i det vesentlige ut i fra det at man oppnår en betydelig reduksjon av støyen, uten at derved bevegelsene i de undersøkte områder forårsaker en utydeliggjøring av det fremviste resulterende bilde. Det er således nå blitt mulig samtidig å fremskaffe godt avlesbare ultralyd-avbildninger av bevegelige organer resp. organdeler (f.eks. hjerteklaf-fer) og forbedre kvaliteten av slike avbildninger ved reduksjon av støyen. Oppfinnelsen fremskaffer dessuten den fordel at realisereingen derav krever et forholdsvis lite oppbud av koblingsinnretninger.

Ytterligere trekk og fordeler ved oppfinnelsen fremgår av den følgende beskrivelse av utførelseseksempler tatt i forbindelse med de vedføyde tegningsfigurer. Fig. 1 viser et blokkskjema over et ultralyd-billedapparat med en sektoravsøker ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et blokkskjema over et ultralyd-billedapparat med en sammensatt avsøker ("Compoundscanner"). Fig. 3 viser et bolkkskjema ofer billedsignalbehandlingsanordningen 271 på fig. 2. Fig. 4 viser prinsippkoblingen for en første utførelsesform for filteret 21 på fig. 1 og 3. Fig. 5 viser prinsippkoblingen for en annen utførelsesform for filteret 21 påig. 1 og 3. Fig. 6 viser et diagram for filterkoeffisientene for en første-utførelsesform for filteret 21 ifølge fig. 4. Fig. 7 viser et diagram for filterkoeffisientene for en annen utførelsesform for filteret 21 ifølge fig. 4. Fig. 8 viser et diagram for filterkoeffisientene for en ut-førelsesform for filteret 21 ifølge fig. 5. Fig. 9 viser et blokkskjema over en kobling ved hjelp av hvilken etter valg der kan fremstilles et filter 21 ifølge fig. 4 med filterkoeffisientene ifølge fig. 6 eller ifølge fig. 7, eller et filter 21 ifølge fig. 5 med filterkoeffisienter i henhold til fig. 8.

På fig. 1 er der vist blokkdiagrammet for et ultralyd-billedapparat for utførelse av fremgangsmåten ifølge

oppf innelsen.

Slik det fremgår av fig. 1 styrer en pulset sender 15 via en duplekser 14 en ultralydomformer 10 i en avtastningsanordning 141. Denne anordning er en mekanisk sektor avføl-er . Det mottatte ekkosignal vil via duplekseren 14 nå frem til inngangen til en mottager 26. Inngangen til en dybde-utjevnings-forsterker 16 er samtidig inngangen til mottage-• ren 26. Etter forsterkeren 16 er der koblet en logaritmisk forsterker 17, som avleverer et utgangssignal som over et bestemt område er proporsjonalt med logaritmen for inngangssignalet. Utgangen fra den logaritmiske forsterker 17 blir via en ledning 29 forbundet med inngangen til en detektor 18. Med denne detektor blir det f.eks. gjennomført en absoluttverdidannelse og en lavpassfiltrering av utgangssignalet fra den logaritmiske forsterker 17. Utgangssignalet fra detektoren 18 blir avgitt via en ledning 91. Dette signal blir i billedsignalbehandlingsanordningen 27 omformet fra analog til digital form med en analog-digital-omformer 19. Utgangssignalet fra omformeren 19 blir via en bussledning 31 tilført inngangen til et ikke-lineært digital-filter 21. Utgangssignalet fra filteret 21 blir avgitt via en bussledning 36 og mellomlagret i en billedlager/ normomformer 22. Samtidig blir innholdet i billedlager/ normomformeren 22 lest ut. Det utleste signal blir omformet fra digital- til analog form ved hjelp av en digital/analog-omformer 23. Utgangssignalet fra omformeren 23 utgjør utgangssignalet fra billedsignalbehandlingsanordningen 27. Dette utgangssignal blir tilført en fjernsynsmonitor 24 som fjernsynsnormsignal.

Ultralydomformeren 10 blir påvirket av en motor 12 som sty-res via en motorstyring 13. Den viste styreelektronikk 25 avgir befal- og synkroniseringssignaler til alle de andre blokker som er vist på fig. 1.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen kan også anvendes ved ultralyd-billeddannelser, hvor det anvendte avtastnings-mønster bare overlappes delvis. Fremgangsmåten ifølge opp finnelsen kan i den forbindelse også gjennomføres med det ultralydapparat-billedapparat som er vist på fig. 2 ved hjelp av et blokkdiagram, idet apparatet arbeider med en elektronisk sammensatt avsøker.

Ultralyd-billedapparatet ifølge fig. 2 omfatter en omformeranordning 114, en omformer-tilkoblingsanording 161, en sender 151, en mottager 261, en TV-monitor 24 og en styreenhet 251.

Omformeranordningen 114 omfatter en langstrakt anordning av inntil hverandre avgrensende omformerelementer. Omformeranordningen 114 kan ha en flat avstrålingsflate 71. Ved en foretrukken utførelsesform har imidlertid avstrålingsflaten en viss krumning som bevirker en fokusering av ultralydbøl-gene i et plan som ligger vinkelrett på avfølingsplanet.

Fordi ultralyd-billedapparatet ifølge fig. 2 arbeider med en segmentert omformeranordning 114 hvis omformerelementer blir styrt gruppevis etter hverandre slik at flere skande-ringer kan gjennomføres med forskjellige retningsvinkler, omfatter omformer-tilslutningsanordningen 161, en element-utvelgeranordning 160, med hvilken hvert omformerelement i omformeranordningen 114 etter valg kan forbindes med en passende tilslutning til senderen 151.

Omformer-tilkoblingsanordningen 161 er via respektive bussledning 152 og 262 forbundet med henholdsvis senderen 151 og mottageren 261.

Mottageren 261 har en lignende oppbygning som mottageren 26 på fig. 1, men omfatter i tillegg på fig. 2 ikke viste organer for tilføyelsen av de enkelte ekkosignaler som kom-mer fra omformerelementene for dannelse av et resulterende ekkosignal. Mottageren 261 omfatter blandt annet en detektor-kobling 18 i likhet med mottageren 26, samt en billedsignalbehandlingsanordning 271, som er beskrevet i detalj i det følgende under henvisning til fig. 3.

Utgangssignalet fra detektor-koblingen 18 blir tilført inngangen til billedsignalbehandlingsanordningen 271 via en ledning 91. Billedsignalet ved utgangen fra anordningen 271 blir tilført TV-monitoren 24 via en ledning 361.

Styreenheten 251 innholder de nødvendige organer for styr-inge av funksjonene i alle de andre blokker som er vist på fig. 2.

På den nedre del av fig. 2 er anvendelsen av det der viste billedapparat fremstilt skjematisk ved undersøkelsen av en kroppsdel 11 på en pasient. Slik det fremgår av denne fig., blir omformeranordningen 114 plassert på huden 111 på den kroppsdel 11 som skal undersøkes idet der mellom avstrålingsflaten på omformeranordningen og pasientens hud er anordnet en overføringsgel 113.

Det på fig. 2 viste avbildningssystem blir anvendt slik, at der med omformeranordningen 114 gjennomføres i det minste to forskjellige delvis overlappende avfølinger i avfølings-planet etter pulsekkoforløpet, for derved å fremskaffe et sammensatt tverrsnittsbilde, f.eks. av et indre organ 121. I den forbindelse blir f.eks. tre slike avtastninger 1,2,3 utført i rask rekkefølge. Ved hver av disse avtastninger blir i rask rekkefølge grupper av omformerelementer hod om-formeranrodningen 114 benyttet, idet disse utsender ultra-lydpulser i en bestemt retning og mottar de tilsvarende ekkoer. På denne måte blir den undersøkte kroppsdel ved hver avtastning 1,2 resp. 3 bestrålt med en rask rekkefølge av i forhold til hverandre parallelle ultralydstråler. På fig. 2 er der for her av avtastningene 1,2,3 fremstilt de tilsvarende stråler (her også benevnt som avtastningslinjer) 4,5 resp. 6 med forskjellige linjer. Ved hjelp av den omtalte fremgangsmåte blir den undersøkte kroppsdel bestrålt i et meget kort tidsintervall med det på fig. 1 viste sammensatte avtastningsmønster.

I senderen 151 blir sendesignalene for omformerelementenei omformeranordningen 114 fremskaffet, og de ekkosignaler som leveres av omformerelementene blir tilført mottageren 261 via ledningen 262. De mottatte ekkosignaler blir avgitt via ledningen 91 ved utgangen fra detektoren 18.

Ved hjelp av de forskjellige på fig. 2 viste avtastninger 1,2 resp. 3 blir der registrert enkeltbilder. Billedsignalbehandlingsanordningen 271 som er beskrevet i detalj i det følgende, tjener blandt annet til å gjennomføre en elektronisk sammensetning, dvs. en sammenstilling av disse enkeltbilder for å fremskaffe et sammensatt bilde, som vil bli betegnet som et Compound-bilde.

Slik det på fig. 3 er vist i blokkskjema, omfatter billedsignalbehandlingsanordningen 271 på fig. 2, samme blokker 19,21,22 og 23 som anordningen 27 på fig. 1, og dessuten en mellom billedlager/normomformeren 22 og digital/analog-omformeren 23 innkoblet evaluator 221. Denne enhet tjener til å kombinere med hverandre de fra billedlager/normomformeren 22 utleste billedsignaler for fremskaffelse av Compound-bildet, f.eks. ved dannelse av middelverdien av billedsignalene.

Utgangssignalet fra billedsignalbehandlingsanordningen 271 blir via ledningen 361 tilført TV-monitoren. Med TV-monitoren 24 blir der fremvist et Compound-bilde, dvs. et bilde som er fremskaffet ved hjelp av de ovenfor omtalte elektro-niske sammensetning av enkeltbilder.

Den foreliggende oppfinnelse vedrører spesielt utformingen av billedsignalbehandlingsanordningen 27 på fig. 1 og 271 på fig. 2. Denne anordning er spesielt kjennetegnet ved at den omfatter et ikke-lineært digital-filter 21 som er innkoblet mellom analog/digital-omformeren 19 og digital/analog-omformeren 23, og at koeffisientene for filteret 21 varierer som funksjon av amplituden for inngangssignalet til filteret. Ved de på fig. 1 og 2 viste koblinger er filteret 21 innkoblet mellom analog/digital-omformeren 19 og billedlager/normomformeren 22. Imidlertid kan filteret 21 også være koblet etter blokken 22 på fig. 1 eller fig. 2, eller etter blokken 221 på fig. 3, når dette er hensikte-messig ved bestemmelsen av filterkoeffisientene.

Prinsippkoblingen for en første utførelsesform for filteret 21 er anskueliggjort på fig. 4. Dette filter er et transversalfilter av første orden og omfatter et forsinkelsesledd 34, koeffisientmultiplikator 32 og 35 og en adderer 33. Via bussledningen 31 blir der til inngangen til filteret 21 overført det signal som leveres fra utgangen fra analog/digital-omf ormeren 19. Utgangssignalet fra filteret 21 blir avgitt via ledningen 36.

Ved hjelp av koeffisientmulitplikatoren 32 blir der innført en koeffisien Bl og ved hjelp av koeffisientmultiplikatoren 35 en koeffisient B2.

Ved hjelp av forsinkelsesleddet 34 blir der tilveiebragt en forsinkelse av inngangssignalet til filteret 21, idet va-righeten er lik det forhåndsbestemte tidsintervall som er forutsatt mellom korresponderende avtastningspunkter hos på hverandre følgende avtastninger.

Koeffisientmultiplikatorene 32 og 35 er slik innrettet, at hver av filterkoeffisientene henholdsvis Bl og B2 er variabel som funksjon av amplituden av inngangssignalet til filteret. Fig. 6 viser et diagram hvorav det fremgår et eksempel på variasjonen av filterkoeffisientene Bl og B2 som

funksjon av amplituden N for • inngangssignalet til filteret.

Størrelsen av amplituden N for inngangssignalet til filteret ligger mellom verdien N=0, som svarer til et svart punkt for TV-fremvisningen, og verdien N=63 som svarere til et

hvitt punkt for TV-fremvisningen.

Ifølge.fig. 6 er filterkoeffisientene Bl og B2 definert ved følgende funksjoner av amplituden N for inngangssignalet til filteret: - for forholdsvis lave verdier av N i et område fra en verdi Ni til en verdi N2 gjelder:

B1=B2=K1,

- for midlere verdier av N i et område mellom verdien N2 og en verdi N3: tiltar Bl med utgangspukt i verdien B1=K1 og tiltagende N, og når verdien B1=K2 ved N=N3, avtar B3 med utgangspunkt i verdien B2=K1 og tiltagende N, og når verdien B2=K13 ved N=N3, - for forholdsvis høye verdier av N som er lik eller større enn N3, gjelder: B1 = K2 og B2=K13,

idet N1,N2,N3 er forhåndsbestemte verdier av amplituden for inngangssignalet N og K1,K2,K13 er faste verdier.

Ved eksempelet ifølge fig. 6 er Kl=0,5, K2=l,00 og K13=0. Generelt kan der også anvendes andre verdier av Kl,K2 og K13. Ved foretrukne utførelsesformer er imidlertid forløpet av Bl med hensyn til forløpet for B2 fremstilt i det minste tilnærmet som på fig. 6.

Hver av koeffisientmultiplikatorene 32 og 35 er f.eks. en PROM. Forsinkelsesleddet 34 er f.eks. et billedlager anvendt som digital forsinkelsesledning.

Når filteret 21 har koblingen ifølge fig. 4 og arbeider med filterkoeffisientene i henhold til fig. 6, blir der gjen-nomført en ikke-lineær filtrering av inngangssignalene, som har den virkning at inngangssignaler som har en forholdsvis liten amplitude blir fordelt over to på hverandre følgende bilder, mens inngangssignaler som har en forholdsvis stor amplitude, idet hele tatt ikke blir fordelt eller tatt gjennomsnittet av og ført direkte til utgangen fra filteret. Derved oppnår man følgende virkninger:

- Man unngår en utydeliggjøring av det fremviste bilde ved at man tar gjennomsnittet eller fordeler ekkosignaler som har forholdsvis stor amplitude. - Avbildningen av bevegelser som generelt er representert ved forholdsvis store ekkosignaler, blir forbedret i forhold til hittil kjente systemer, ved hvilke der ved en lineær filtrering av ekkosignalene utføres en middelverdi-tagning av alle ekkosignaler uavhengig av deres amplitude. - Ved å ta gjennomsnittet, av de forholdsvis små ekkosignaler oppnår man en forbedring av signal/støy-forholdet ved det resulterende bilde i forhold til kjente systemer, hvor der ikke er tatt forholdsregler for forbedring av dette forhold.

En annen utførelsesform for filteret 21 har nettopp koblingen ifølge fig. 4, men arbieder med andre filterkoeffisienter. Et eksempel på variasjon av disse koeffisienter som funksjon av amplitude for inngangssignalet til filteret, er også vist på det diagram som fremgår av fig. 7. Også på dette diagram ligger verdiene av N mellom de ovenfor definerte ekstremverdier N=0 og N=63.

Ifølge fig. 7 er filterkoeffisientene Bl og B2 definert ved følgende funskjoner av amplituden for inngangssignalet til filgeret: - for forholdsvis meget lave verdier av N i et område fra en verdi N4 til en verdi N5 gjelder: B1=B2=K3, - for forholdsvis lave og midlere verdier av N i et område mellom verdien N5 og en verdi N7: tiltar Bl, idet man tar utgangspunkt i verdien B1=K3 og tiltagene N, inntil den ved N=N6 når en maksimal verdi B1=K4, men avtar derfra med tiltagende N, og når verdien B1=K5 ved N=N2,

B2 avtar, idet der tas utgangspunkt i verdien B2=K3 og tiltagende N, inntil den ved N=N6 når en minimalverdi B2=K6, som er mindre enn 0, men tiltar derfra med tiltagende N, og når verdier B2=Kllved N=N7, idet Kil er lik eller mindre enn 0 , - for forholdvis høye verdier av N, som er lik eller større enn N7, gjelder: B1=K5 og B2=K11,

idet N4, N5, N6, N7 er forhåndsbestemte verdier av amplituden for inngangssignaler N, og K3, K4, K5, K6, Kil er faste verdier.

Ved eksempelet ifølge fig. 7 er K3=0,5, K4=l,25, K5=l,00, K6=-0,25 og Kll=0. Generelt kan der også benyttes andre verdier av K3, K4, K5, K6 og K7, forutstatt at K6 er mindre enn 0 og at Kli er lik eller mindre enn 0. Ved foretrukne utførelsesformer er imidlertid forløpet av Bl med hensyn til forløpet av B2 idet minste tilnærmet det samme som vist på fig. 7.

Med denne annen utførelsesform for filteret 21, dvs. utfør-elsen med koblingen ifølge fig. 4 og filterkoeffisientene ifølge fig. 7, blir der i tillegg den ovenfor omtalte virkning, som ble oppnådd med den første utførelsesform i fig. 4 og 6, oppnådd en fremhevenlse av inngangssignalet, som tilsvarer bevegelsene i det undersøkte område. Denne annen utførelsesform for filteret 21 har altså i tillegg funksjonen av en elmiminator for fastekko ("Festzeichenloschers" "Moving Target Indicator").

Med de ovenfor omtalte utførelsesformer for filtert 21 kan inngangssignalet til filteret bli fordelt over høyst to

bilder. Denne grense kan overskrides med et rekursivt filter, slik det er gjengitt på fig. 5, når detter arbeider med filterkoeffisientene A, Bl og B2, som f.eks. varierer iføl-ge det på fig. 8 viste diagram som funksjon av amplituden N for inngangssignalet til filteret.

Filterkoblingen ifølge fig. 5 har en kanonisk struktur av første orden.

Filterkoblingen ifølge fig. 5 skiller seg fra den på fig. 4, bare derved at koblingen ifølge fig. 5 omfatter en til-bakekoblingsgren hvori en koeffisient A ved hjelp av en koeffisientmultiplikator 42 blir innført, og at det derved tilbakekoblede signal og inngangssignalet til filteret blir addert ved hjelp av en adderer 41.

Ifølge fig. 8 er filterkoeffisientene A, Bl, B2 definert ved følgende funksjoner av amplituden N av inngangssignalet til filteret: - for forholdvsvis meget lave verdier av N i et område fra en verdi N8 til en verdi N10 gjelder A=K7, - for forholdsvis lave og midlere verdier av N i et område mellom verdien N10 og en verdi Nil: varierer A vekslende, men avtar generelt med tiltagende N fra verdien A=K7, inntil den når verdien A=K12 ved N=N11, idet K12 er lik eller større enn 0, - for forholdsvis meget laver verdier av N i et område mellom verdien N8 og en verdi N9 og for tiltagende verdier av N avtar Bl fra verdien B1=K7, og B2 tiltar fra verdien B2= 0, inntil Bl og B2 ved N=N9 når den samme verdi B1=B2=K8, - for verdier fra N som er lik eller større enn N9, gjelder B1=B2, idet disse koeffisienter varierer vekslende men ho-vedsakelig tiltagende med tiltagende N,

idet N8, N9, N10, Nil er forhåndsbestemte verdier av amplituden av inngangssignalet N og K7, K8, K12 er faste verdier .

Også i diagrammet ifølge fig. 8 ligger verdiene av N mellom de ovenfor definerte ekstreme verdier N=0 og N=63.

Ved eksempelet ifølge fig. 8 er K7=0,5, K8=0,17 og K12=0. Generelt kan der også anvendes andre verdier av K7, K8 og K12, forutsatt at K7 er større enn K8, K8 er større enn K12 og at K12 er lik eller større enn 0. Ved foretrukne utfør-elsesformer er imidlertid forløpet for hver av koeffisientene A, Bl og B2 med hensyn til forløpte for de andre to koeffisienter idet minste tilnærmet de samme som angitt på fig. 8.

Ved bestemmelsen av verdien av filterkoeffisienten A, Bl, B2 av filteret ifølge fig. 5, er der to sider som må

betraktes:

- Det er som regel ønsket at filtreringen ikke endrer gråtonefordelingen for et statisk bilde, dvs. at filtreringen ikke forårsaker noen kompresjon av billedsignalene. For å oppfylle denne betingelse må overgangsfunksjonen for filteret H (z) for z=l være lik 1, dvs. H (z) = 1 for z=l. For et rekursivt filter som har en kanonisk struktur av første orden, må altså følgende betingelse være oppfyllt:

Derav får man betingelsen:

Denne betingelse (II) gjelder også for det ovenfor omtalte utførelseseksempel med filterkoblingen i henhold til fig. 4.

Når der utføres en kompresjon av ekkosignalene, må størrel-sen 1 på den høyre side av ligningen (II) erstattes av en funksjon av amplituden N som tilsvarer kompresjonen.

- Filterkoeffisientene må dessuten velges slik, at filteret er stabilt. Fordi funksjonen A(N).N ikke er monoton, vil der opptre svingninger på inngangen (og på utgangen) til forsinkelses leddet 34 for visse verdier av filterets inn-gangssignal. Ved datamaskinsimulering er det mulig å be-stemme funskjonen A(N).N slik at frekvensen for slike svingninger er halvparten av billedfrekvensen. På denne måte har man bare to mulige tilstander for hver verdi av inngangssignalet, som forårsaker slike svingninger. Det er i den forbindelse ved bestemmelsene av koeffisientene Bl og B2 å oppfylle betingelsen

idet slike svingninger ved gjensidig addisjon las seg oppheve og ikke opptrer på filterets utgang. Under hensyntagen til de ovenfor angitte betingelser (I) - (III) går man som følger frem ved bestemmmelsen av filterkoeffisientene: Først velger man en funksjon A(N). Med de slik valgte verdier av koeffisienten A, blir deretter koeffisientene Bl og B2 bestemt i henhold til ligningene (II) og (III). Deretter vil det bli prøvet om sprangresponsen for filteret svarer til enhver verdi av amplituden N hos inngangssignalet, dvs. for hver gruppe av verdier hos koeffisientene A, Bl, B2, som svarer til en slik verdi av N, er stabil, og hvorvidt filteret lar gråtonefordelingen hos et statisk bilde forbli uendret. Når dette ikke er tilfelle, må man gjennomføre den så langt beskrevne fremgangsmåte med en ny valgt funksjon A(N), osv.

Med denne tredje utførelsesform ifølge fig. 5 og 8 oppnår man følgende fordeler i forhold til den ovenfor beskrevne første og annen utførelsesform: Man oppnår et enda høyere signal/støy-forhold i forbindelse med en god, klar regi-strerbar fremstilling av bevegelser i det undersøkte område.

Fig. 9 viser blokkskjemaet for en kobling som etter valt kan fremstilles med et filter 21 ifølge fig. 4 med filterkoeffisienter i henhold til fig. 6 eller fig. 7, eller et filter 21 ifølge fig. 5 med filterkoeffisientene i henhold til fig. 8.

Inngangssignalet blir tilført filterinngangen i henhold til fig. 9, via en 6-biter bussledning 31. Denne bussledning er forbundet med den første inngang til en adderer 411. Utgangen fra addereren 411 er via en 7-biter bussledninger 91-93 for bundet med den første adresseinngang til en PROM 321 og med datainngangen til en RAM 341. Funksjonen for RAM 341 blir styrt av en adresseteller 94, hvis utgang via en 17-biter bussledning 95 er forbundet med adresseinngangen til RAM 341. Datautgangen fra RAM 341 er via 7-biter bussledninger 96-98 forbundet med en første adresseinngang til en PROM 351 og med en første adresseinngang til en PROM 421. Utgangen fra PROM 421 er via en 7-biter bussledning 99 forbundet med en annen inngang til addereren 411. Utgangen fra henholdsvis PROM 321 og 351 er via hver sin 7-biter bussledning, henholdsvis 101 og 102, forbudnet med en første resp. en annen inngang til en adderer 331. Utgangssignalet fra addereren 331 blir avgitt via en 6-biter bussledning .

PROM 321, 351 og 421 blir alle anvendt som koeffisienmulti-plikatorer. Dermed kan etter valg, f.eks. følgende koeffisienter innføres:

I hver av PROM 321, 351, 421 finnes der 512 forskjellige

adresser, som er multiplisert via en 9-biter adressebuss. I hver adresse kan der leses et ord med en ordlenge på 8 biter. I henhold til den ovenstående beskrivelse av blokkskjemaet ifølge fig. 9, blir der i den forbindelse bare anvendt 7 biter. Hver av PROM 321, 351, 421 har en annen adresseinngang. Et styresignal blir tilført hver inngang via hver sin 2-biter bussledning henholdsvis 87, 88 og 89. Med dette styresignal blir der valgt den gruppe av koeffisienter som blir innført med hver PROM. Det nevnte 2-biter styresignal kan ha 4 forskjellige verdier. Derved kan også 4 forskjellige grupper av filterkoeffisienter pr. PROM og derved 4 forskjellige filtre velges.

Ved koblingen ifølge fig. 9 har RAM 341 funksjon som et forsinkelsesledd. I RAM 341 er lagerplassene for billedsignalene anordnet i en matrise med 256 spalter og 512 linjer. Denne anordning tilsvarer anordningen for de avtastede punkter og anordningen for de fremviste billedpunkter. Hvert av det der lagrede billedsignal er kodet i form av et 7-biters ord.

Styringen av RAM 341 gjennom adressetelleren 94 bevirker at RAM 341 funksjonerer som skiftregister. På denne måte har man samtidig ved inngangen til RAM 341 billedsignalet for et avtastet punkt for den løpende avtastning, og ved utgangen fra RAM 341 billedsignalet for det make punkt ved den foregående avtastning.

Claims (10)

1.F remgangsmåte for fremskaffelse av ultralyd-tverrsnittsbilder av et legeme, ved hvilken fremgangsmåte der gjennomføres en flerhet av på hverandre følgende og i det minste delvis overlappende avtastninger av legemet, som gjennomføres linjevis i et avtastningsplan etter pulsekko-forløpet, og der derved dannes billedsignaler i digital form, som svarer til det mottatte ekko, idet hver avtasting omfatter et forhåndsbestemt antall av avtastningslinjer og hver av disse et forhåndsbestemt antall avtastningspunkter, samtidig som der mellom korresponderende avtastningspunkter for etter hverandre følgende avtastninger foreligger et forhåndsbestemt tidsintervall, karakterisert ved at for i det minste en del av billedpunktene for et fremvist tverrsnittsbilde, vil det billedsignal som til enhver tid svarer til et av de fremviste billedpunkter, fremskaffes ved en kombinasjon av billedsignaler, som svarer til korresponderende avtastningspunkter for etter hverandre følgende avtastninger, idet kombinasjonene av disse billedsignaler gjennomføres ved en tidsdiskret ikke lineær filtrering av de samme, samtidig som hver av filterkoeffisientene er variable som funksjon av amplituden for inngangssignalet til filteret.

2. Billedsignalbehandlingsanordning for fremskaffelse av et ultralyd-tverrsnittsbilde av et legeme, som kan anvendes i et ultralyd-avbildningssystem, med hvilket der kan gjennomføres en flerhet av etter hverandre følgende i det minste overdekkende avtastninger av legemet, som er gjen-nomført linjevis i et avtastningsplan etter pulsekkoforlø-pet, for fremskaffelse av billedsignaler i digital form, som svarer til det mottatte ekko, idet hver avtastning omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningslinjer og hver av disse omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningspunkter, samtidig som er mellom korreponderende avtastningspunkter for på hverandre følgende avtastninger foreligger et forhåndsbestemt tidsinterball, og hvilket system omfatter en ultralyd-avtasteranordning, en med denne forbundet sendre, en med ultralydavtasteranordningen forbundet mottager, en med mottageren forbundet fjernsynsmonitor, og en med senderen, mottageren, og fjernsynsmonitoren forbundet styreenhet, idet mottageren omfatter en detektor-kobling for fremskaffelse av et analog-utgangssignal, som til enhver tid representerer det mottatte ekko, karakterisert ved at a) den er koblet etter detektor-koblingen for mottageren, og omfatter en analog-digital-omformer som er koblet etter detektor-koblingen et digitalt billedlager som er koblet etter nevnte omkobler, en digital-analog-omformer som er koblet etter billedlageret samt et ikke-lineært digitalt filter, b) dette filter er koblet mellom nevnte analog-digital-omformer og nevnte digital-analog-omformer, og i det minste omfatter et forsinkelsesledd som kan meddele inngangssignalet til filteret en tidsforsinkelse hvis varighet er lik det forhåndsbestemte tidsintervall som foreligger mellom korresponderende avtastningspunkter for på hverandre følg-ende avtastninger, og c) hver av filterkoeffisientene er variabel som funksjon av amplituden av inngangssignalet til filteret.

3. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at filteret (21) er innkoblet mellom analog/digital-omformeren og billedlageret.

4. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at filteret (21) har en kanonisk struktur av første orden.

5. Anordning som angitt i krav 2, karakterisert ved at filteret (21) har struktur som et transversalfilter.

6. Anordning som angitt i krav 4, karakterisert ved at filteret (21) har struktur av et rekursivt filter.

7. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at filterkoeffisienten Bl for inngangssignaler som ikke er forsinket i filteret, og filterkoeffisienten B2 for inngangssignaler som er forsinket i filteret, er definert ved følgende funksjoner av amplituden N for inngangssignalet til filteret: - for forholdsvis lave verdier av N i et område fra en verdi Ni til en verdi N2 gjelder: B1=B2=K1, - for midlere verdier av N i et område mellom verdien N2 og en verdi N3: tiltar Bl med utgangspukt i verdien B1=K 1 og tiltagende N, og når verdien B1=K 2 ved N=N 3, avtar B3 med utgangspunkt i verdien B2=Kl og tiltagende N, og når verdien B2=K 13 ved N=N3, - for forholdsvis høye verdier av N som er lik eller større enn N3, gjelder: B1=K2 og B2=K 13, idet N1,N2,N3 er forhåndsbestemte verdier av amplituden for inngangssignalet N og Kl,K2,K13 er faste verdier.

8. Anordning som angitt i krav 5, karakterisert ved at filterkoeffisienten Bl for ikke forsinkede inngangssignaler i filteret og filterkoeffisienten B2 for forsinkede inngangssignaler i filteret er definert ved følgende funksjoner av amplituden N for inngangssignalet til filteret: - for forholdsvis meget lave verdier av N i et område fra en verdi N4 til en verdi N5 gjelder: B1=B2=K3, - for forholdsvis lave og midlere verdier av N i et område mellom verdien N5 og en verdi N7: tiltar Bl, idet man tar utgangspunkt i verdien Bl=K3 og tiltagende N, inntil den ved N=N6 når en maksimal verdi Bl=K 4, men avtar derfra med tiltagende N, og når verdien B1=K 5 ved N=N 2, B2 avtar, idet der tas utgangspunkt i verdien B2=K3 og tiltagende N, inntil den ved N=N6 når en minimalverdi B2=K6, som er mindre enn 0, men tiltar derfra med tiltagende N, og når verdier B2=K ll ved N=N 7, idet Kil er lik eller mindre enn 0 , - for forholdvis høye verdier av N, som er lik eller større enn N7, gjelder: B1=K 5 og B2=K ll, idet N4, N5, N6, N7 er forhåndsbestemte verdier av amplituden for inngangssignaler N, og K3, K4, K5, K6, Kli er faste verdier.

9. Anordning som angitt i krav 6, karakterisert ved at tilbakekoblingskoeffisienten A, filterkoeffisienten Bl for inngangssignaler som ikke er forsinket i filteret, og filterkoeffisienten B2 for inngangssignaler som er forsinket i filteret, er definert ved følg-ende funksjoner av amplituden N for inngangssignalet til filteret: - for forholdvsvis meget lave verdier av N i et område fra en verdi N8 til en verdi N10 gjelder A=K7, - for forholdsvis lave og midlere verdier av N i et område mellom verdien N10 og en verdi Nil: varierer A vekslende, men avtar generelt med tiltagende N fra verdien A=K 7, inntil den når verdien A=K 12 ved N=N11, idet K12 er lik eller større enn 0, - for forholdsvis meget laver verdier av N i et område mellom verdien N8 og en verdi N9 og for tiltagende verdier av N avtar Bl fra verdien B1=K 7, og B2 tiltar fra verdien B2= 0, inntil Bl og B2 ved N=N9 når den samme verdi B1=B2=K8, - for verdier fra N som er lik eller større enn N9, gjelder B1=B2, idet disse koeffisienter varierer vekslende men ho- vedsakelig tiltagende med tiltagende N, idet N8, N9, N10, Nil er forhåndsbestemte verdier av amplituden av inngangssignalet N og Kl, K8, K12 er faste verdier .

10. Oppfinnelsens gjenstand utgjøres dessuten av et ul-tralydavbildningsapparat for fremskaffelse av ultralyd-tverrsnittsbilder av et legeme, med hvilket apparat der kan gjennomføres en flerhet av etter hverandre følgende i det minste delvis overdekkende avtastninger av legemet, som gjennomfø res linjevis i et avtastningsplan etter pulsekko-forløpet, for fremskaffelse av billedsignaler i digital form, som svarer til det mottatte ekko, idet hver avtastning omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningslinjer og hver an disse omfatter et forhåndsbestemt antall avtastningspunkter, idet der mellom korresponderende avstastningspunkter for på hverandre følgende avtastninger foreligger et forhåndsbestemt tidsintervall, og hvilket apparat omfatter en ultralyd-avtastningsanordning, en til denne forbundet sender, en med ultralyd-avtastningsanordningen forbudnet mottager, en med mottageren forbudnet fjernsynsmonitor, og en med senderen, mottageren, og fjernsynsmonitoren forbundet styreenhet, samtidig som mottageren omfatter en detektorkobling for fremskaffelse av et analogt utgangssignal, karakterisert ved at mottageren omfatter en billedsignalbehandlingsanordning som angitt i et av kravene 2-9.