WO1998048297A1 - Device and method for sensing ultrasound signals reflected against a fluid flow - Google Patents

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WO1998048297A1
WO1998048297A1 PCT/EP1998/002392 EP9802392W WO9848297A1 WO 1998048297 A1 WO1998048297 A1 WO 1998048297A1 EP 9802392 W EP9802392 W EP 9802392W WO 9848297 A1 WO9848297 A1 WO 9848297A1
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Gerold Widenhorn
Dieter Denner
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Dwl Elektronische Systeme Gmbh
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Definitions

  • the present invention relates to a device and a method for detecting ultrasound signals reflected on a fluid stream according to the preamble of patent claim 1 and the preamble of patent claim 10.
  • Devices and methods of this generic type are used in medical ultrasound diagnostics in order to be able to draw conclusions about the blood flow in a blood vessel and foreign bodies in the latter with the aid of the reflected ultrasound Doppler signals and in particular changes thereof. It is known that, in particular, emboli or the like. Foreign bodies are distinguished by a reflection behavior of the introduced ultrasound signal which is very different from that of a surrounding fluid medium (blood), so that these special features are used for the detection of boluses.
  • the state of the art includes devices which, by suitable demodulation of the received, reflected Doppler signal and subsequent acoustic output, provide an operator - for example a treating doctor - with an acoustic possibility of recognizing an embolus; this is expressed by a characteristic noise.
  • devices are known from the prior art which also process an ultrasound signal reflected from a blood stream for optical display and evaluation; this includes, for example, the products that the applicant offers under the "MULTI-DOP" label.
  • Such devices are characterized in that a received ultrasound signal reflected from the blood flow of a vessel is demodulated and subsequently processed by means of digital image processing in such a way that a spectral representation of the ultrasound (movement) signal over time is available on a monitoring monitor, for example
  • specially provided processors carry out the necessary steps for image generation, in particular a Fou ⁇ er transformation of the received data. A corresponding foreign body could then be displayed visually on the screen.
  • the inventors here propose to use a multichannel device, which is also operated at different frequencies, for detecting boluses and distinguishing them, namely ultrasound Reflection properties, in particular of an embolus, are frequency-dependent, this creates a safe way of distinguishing them from an artifact (which is not influenced by this).
  • the device described in US Pat. No. 5,348,015 is extremely complex and, in addition to several transmission and reception channels (ie signal generation, reception and demodulation are also required separately, special probes suitable for multi-frequency operation are also required and, moreover, there are control and software-related difficulties.
  • the object is achieved by the device with the features of claim 1 and the method with the features of claim 10.
  • the detection according to the invention of the plurality of discrete signal states in the form of signal amplitudes advantageously enables the reflection of the fluid flow from several predetermined depths in the vessel to be determined, specifically within a single one (for example by a Pulse repetition frequency of the transmitted signal).
  • Reflected signals which are recorded successively in time and converted into discrete signal values, correspond to a respective penetration depth caused by the transit time and thus provide information about the presence or non-existence of a foreign body at these respective depths (based on the probe).
  • the ultrasonic unit according to the invention is particularly preferably embodied as a single-channel receiver, that is to say with only one probe for a single frequency range, one probe connection, one preamplifier and only one demodulator. Therefore, it is particularly advisable to use the present invention in connection with conventional, single-channel Doppler devices, the received signal of which is then only additionally analyzed in the manner according to the invention and processed to obtain the embolus discrimination information. It is also advantageous to carry out the Doppler ultrasound monitoring according to the invention in pulsed fashion with pulse repetition frequencies between approximately 3 and 20 kHz, the analysis of the reflected received signal then taking place within such a period.
  • the time-controlled detection of a plurality of penetration depths according to the invention in an adjustable manner within the same reception period, that is to say, for example, by selecting the activation times for a respective detector element.
  • the device can then be adapted to the respective monitoring purposes and vessel conditions.
  • embolus found on the screen, for example in the context of a - conventional - visual blood flow display.
  • it can then be determined at a glance whether a visually noticeable deviation in the display is actually due to an embolus.
  • the ultrasound detection device also multi-channel on the receiving side.
  • the respective reception channels can, however, be used in the same way as the single-channel design provided in accordance with the further development by means of a suitable, time-shifted control.
  • FIG. 1 shows a block diagram with the essential functional components of the device according to the invention for embolism detection according to a first preferred embodiment of the invention
  • FIG. 3 shows a block diagram with a detailed view of the Doppler electronics or the embolism detection module from FIG. 1;
  • FIG. 4 a block diagram with a detailed view of the signal processing module according to FIGS. 1 and
  • Ultrasound Doppler electronics 10 for monitoring and deriving blood flow signals in blood vessels are connected to an ultrasound probe 12 which is provided or adapted for a particular application.
  • This Ultra ⁇ acoustic probe is used for sending and receiving ultrasonic signals used for vessel observation, which are usually produced in the range between 1 and 16 MHz.
  • Such ultrasound probes, together with an adapted ultrasound Doppler electronics are known from the prior art; For example, the applicant DWL Elektronische Systeme GmbH produces and markets various ultrasound Doppler systems under the label "Multidop".
  • Known systems of this type also have a signal processor 14 connected downstream of the ultrasound Doppler electronics 10, which usually subjects the ultrasound reception signal reflected on the blood vessel to be observed or the blood flow flowing therein to a digital evaluation, usually a Fourier transformation, and a signal obtained therewith Outputs image on a visual output unit 16 in the form of a screen and / or a printer.
  • a conventional, known Doppler system has already been provided with an audio output unit 18 for additional acoustic monitoring by a user and in particular for recognizing emboli.
  • the embodiment of the invention shown schematically in FIG. 1 is additionally connected to an embolism detection module 20 which interacts with the double electronics 10 in the manner to be described in detail below and - beyond the blood flow monitoring signal - An examination and recognition is carried out to determine whether a Doppler component contained in the Doppler blood flow signal is actually an embolism that can be reliably identified in accordance with the task, or whether it is rather an artifact that can be traced back to a probe movement itself.
  • the embodiment of the invention described here is based on the approach taken for embolism detection, instead of a (hardware) complex multi-channel system, in which the receiving side of the ultrasound Doppler is implemented several times in parallel, on a fast and efficient, immediate evaluation the ultrasound signal received by (only) a Doppler probe.
  • This pulse packet-shaped ultrasound reception signal called “burst”, is shown schematically in FIG. 2.
  • the ultrasound Doppler electronics are set up in such a way that these - pulse-shaped - received signals are received continuously and periodically, the pulse length of such a reception burst being roughly the period of the (transmit) pulse repetition frequency (PRF).
  • PRF pulse repetition frequency
  • Pulse repetition frequency corresponds to: With a PRF of 10 KHz (this value is usually between about 4 and about 16 KHz), 10,000 pulses per second are received, each of which has a signal length ⁇ of 100 ⁇ s.
  • the approach chosen according to the invention is now based on examining this raw signal received by the ultrasound duplicator with the aid of a plurality of tapped (quantified or sampled) signal values and then concluding from the course or behavior of these successive individual values that an embolus is present.
  • the time period ⁇ lying between the times t1 and t2 in FIG. 2 is not only the total signal duration of a burst, it also describes the maximum (penetration) depth difference between a signal reflected at a time t1 and a to Time t2 in a second depth reflected signal, which is greater due to the transit time: in relation to the position of the ultrasound probe 12, a respective penetration depth corresponds to twice the signal transit time (outward and return path) of the ultrasound signal.
  • the reflected received signals are now detected and evaluated at each of these 32 points in time in the interval ⁇ , and it has been found according to the invention that an embolism (contrary to an artifact) is present when there is a selective change (increase) in the Doppler Signal between adjacent signal sections of the burst moves forward over time-successive bursts, or a depth of the embolic effect (to be determined on the basis of the respective transit time) changes over time.
  • This type of embolus detection is triggered by an otherwise known spectral evaluation of the Doppler signal, which - as a result of the (Fast) Fourier transformation outlined above - generates a periodic spectral line of the Doppler signal provided with amplitude information , and exceeding an amplitude threshold activates the embolic detection according to the invention.
  • FIG. 3 shows a detailed block diagram of the Doppler electronics 10 (upper area of FIG. 3) or the embolism detector unit 20 (lower area of FIG. 3) according to FIG. 1.
  • the probe 12 is controlled on the one hand by a transmitter module 22, set up in the exemplary embodiment shown for the range of 2 MHz, which in turn receives a clock and activation signal from a digital Doppler controller 24.
  • a transmitter module 22 set up in the exemplary embodiment shown for the range of 2 MHz, which in turn receives a clock and activation signal from a digital Doppler controller 24.
  • the probe 12 is followed by a preamplifier 26, which in turn distributes the received signal to an input multiplexer 28 for embolism detection and to a mixer 30 for the conventional signal evaluation and image generation of the Doppler signal.
  • this single-channel system on the receiving side is then provided with a preferably programmable high-pass filter 32, preferably a programmable one, which is connected downstream of the mixer 30
  • Amplifier 34 and a sample and hold circuit 36 are provided, which on the output side for a subsequent one
  • an audio filter 38 is additionally provided at the end of this signal chain, which provides the signal of the circuit 36 for the audio output unit 18 (FIG. 1) to be connected via audio lines 40 for additional acoustic monitoring.
  • the digital Doppler controller 24 takes on both the control of the multiplexer 28 and the sequential ac activation of the mixing stages 42 L by the symbolic switches, the sampling cycle thus implemented being set such that an activation time between two adjacent mixing stages is just ⁇ / n; in the exemplary embodiment shown with 32 mixing stages and a PRF of 10 KHz, a little more than 3 ⁇ s.
  • the input multiplexer 28, which takes over the further signal distribution for the individual mixer stages 42 1 is optional: in particular, this can also be done in parallel by suitable, sequential activation of the mixer stage switches 44 - in parallel on all mixer stages applied - raw Doppler signal of the preamplifier 26 can be suitably sampled sequentially.
  • a synchronization line 47 connects the digital controller 24 to the high-pass filter 32, amplifier 34 and sample and hold circuit 36; in addition, a separate activation control line 52 is provided for the digital controller 24.
  • the signal conditioning unit 14 generally connected downstream of the double electronics or the embolism detection in FIG. 1 is described below. In the present exemplary embodiment, this is primarily to be understood as a connection or interface unit between the modules 10 and 20 and a correspondingly programmed PC as an output unit 16 and essentially serves to prepare the duplicating and detection signals in a suitable manner for the user .
  • two address decoders 62, 64 are provided which are connected to a PC address bus 64 and are coupled via an address bus buffer 66 and a PC bus interface 68 to a suitably programmed personal computer as an output module.
  • a PC data bus 70 connects the dual-port ram 60 and an interface unit 72, a digital-to-analog converter 74 and a Doppler control unit 76 via a data bus buffer 78 also to the PC bus interface 68. While the interface unit 72 has two serial interfaces 80 and has a parallel interface 82 for external control and communication, the D / A converter 74 is connected to an analog output 84, and a Doppler bus 86 and a foot switch 88 are led out of the control circuit 76.
  • a core module 100 is provided for the operational control of the device in the deactivated state (offline); In an offline input loop 102 and a keyboard evaluation 104, this operating control interacts with an online module for an activated recording operation ("online") instead.
  • an online input loop 108 or an online parameter control 110 the detector and discrimination operation for the embous shown in the right section of FIG. 5 with the aid of steps S1 to S7 takes place; the modules 108 and 110 act directly together with the dual-port ram via a DP interface 112 and with a DSP or FFT (Fast Fourier Transform) coprocessor 114.
  • an FFT-calculated spectral line is compared with a previous value (step S1), the loop being closed without further action for the subsequent value (S2) if a current amplitude value of a spectral line is related to it previous comparison value is the same size or has only an increase that is below a predetermined threshold.
  • a current amplitude in relation to the comparison value is higher than a predetermined threshold value (S3)
  • the method described in connection with FIG. 3 for examining a Doppler receive pulse (burst) graded at predetermined depths is initiated in step S4:
  • individual sample values of successive bursts each reflect the same or a different penetration depth (corresponding to a time offset in the raw signal): If successive bursts, the high-amplitude should accordingly be reflected Change signal in depth with a respective position in the cascade of n mixers, this would be due to a movement along the Blood vessel and thus indicate the presence of an embolus; in particular, the respective signal would then become stronger or weaker for successive bursts for the same mixer stages 2 (S5), but would not remain the same.
  • step S7 If an embolus is present, on the other hand, an appropriate identification or output is then initiated in step S7 on the output unit before the control loop returns to the starting point.
  • the state control shown in FIG. 5 also has a Doppler module parameter setting 116 which is dependent on the keyboard evaluation 104 (for example for setting outputs, penetration depths or the like), in addition a printer control module 118 and a general control module 120.
  • a database module 122 with corresponding input and retrieval functions for measured values and master data is provided for data acquisition, and a service module 124 with a program editor 126, a configuration editor 128, a designation editor 130 and an FFT Editor 132 support tools for manual intervention in the control software.
  • a single-channel ultrasound duplicator can therefore be provided with an embolism detection that works reliably and requires very little hardware, without having to provide and evaluate several reception channels or even several frequency ranges at the same time. Rather, the processing and digitization of the original raw signal according to the invention makes it possible directly to extract amplitude information which is graded in depth if necessary, in order to be able to distinguish a possible embolus from an artifact.
  • the present invention can be operated with any ultrasound duplicating products which are suitable for measuring and evaluating a blood flow signal.
  • a screen display for a user of the Doppler system which shows a sequence of numerous individual windows with the signal progression at a respective depth, can then be achieved with a still very low hardware outlay, so that observation is then possible an embolus and its movement through the detection area is possible.
  • the respective sampling times can then be preselected and set by suitable control of the switches involved.

Abstract

The present invention pertains to a device for detection of ultrasound signals reflected against a fluid flow, comprising a sonifier (10) for periodically generating vascular monitoring ultrasound signals to a special ultrasonic probe (12) designed to receive signals reflected inside the vessel against a fluid flow, as well as a signal assessment unit (16, 20) mounted downstream from the sonifier, for preparation and visual presentation of the reflected signal. The signal assessment unit (16, 20) has scanning elements (42) for detecting a given number of consecutive discrete states resulting from the reflected signal during a signal period, as well as sensors (56, 60) for comparing the discrete states of the signal during a number of signal periods and for detecting an embolus or a foreign body in the fluid flow, as a response to changes in the discrete states during said number of signal periods.

Description

BESCHREIBUNG DESCRIPTION
Vorrichtung und Verfahren zum Erfassen von an einem Fluidstrom reflektierten Ultraschall -SignalenDevice and method for detecting ultrasound signals reflected on a fluid stream
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung sowie ein Verfahren zum Erfassen von an einem Fluidstrom reflektierten Ultraschall-Signalen nach dem Oberbegriff des Pa- tentanspruches 1 bzw. dem Oberbegriff des Patentanspruches 10.The present invention relates to a device and a method for detecting ultrasound signals reflected on a fluid stream according to the preamble of patent claim 1 and the preamble of patent claim 10.
Derartige gattungsgemäße Vorrichtungen bzw. Verfahren werden in der medizinischen Ultraschall-Diagnostik eingesetzt, um mit Hilfe der reflektierten Ultraschall-Dopplersignale und insbesondere Änderungen derselben Rückschlüsse auf etwa den Blutfluß in einem Blutgefäß und Fremdkörper in diesem treffen zu können. Bekannt ist, daß insbesondere Embolien od. dgl. Fremdkörper sich durch ein gegenüber einem umgebe- nen Fluidmedium (Blut) stark unterschiedliches Reflektionsverhalten des eingebrachten Ultraschall-Signals auszeichnen, so daß diese Besonderheiten zur E bolie-Erkennung ausgenutzt werden.Devices and methods of this generic type are used in medical ultrasound diagnostics in order to be able to draw conclusions about the blood flow in a blood vessel and foreign bodies in the latter with the aid of the reflected ultrasound Doppler signals and in particular changes thereof. It is known that, in particular, emboli or the like. Foreign bodies are distinguished by a reflection behavior of the introduced ultrasound signal which is very different from that of a surrounding fluid medium (blood), so that these special features are used for the detection of boluses.
Zum Stand der Technik gehören dabei Vorrichtungen, die durch geeignete Demodulation des empfangenen, reflektierten Dopplersignals und nachfolgende akustische Ausgabe einem Bediener -- etwa einem behandelnden Arzt -- eine akustische Möglichkeit bereitstellen, einen Embolus zu erkennen; dies äußert sich durch ein charakteristisches Geräusch.The state of the art includes devices which, by suitable demodulation of the received, reflected Doppler signal and subsequent acoustic output, provide an operator - for example a treating doctor - with an acoustic possibility of recognizing an embolus; this is expressed by a characteristic noise.
Darüber hinaus sind aus dem Stand der Technik Geräte bekannt, die ein an einem Blutstrom reflektiertes Ultraschall-Signal auch zur optischen Darstellung und Auswertung aufbereiten; hierzu gehören etwa die Produkte, die die Anmelderin unter der Kennzeichnung "MULTI-DOP" anbietet. Derartige Vorrichtungen zeichnen sich dadurch aus, daß ein empfangenes, am Blutfluß eines Gefäßes reflektiertes Ultra schall-Signal demoduliert und nachfolgend mittels einer digitalen Bildverarbeitung so aufbereitet wird, daß etwa auf einem Uberwachungsmonitor eine spektrale Darstellung des Ultraschall (Bewegungs-) Signals über der Zeit erhältlich ist Speziell vorgesehene Prozessoren fuhren diesbezüglich die notwendigen Schritte zur Bilderzeugung, insbesondere eine Fouπer-Transformation der Empfangsdaten, durch Ein entsprechender Fremdkörper wurde sich dann entsprechend visuell auf dem Bildschirm darstellen lassen.In addition, devices are known from the prior art which also process an ultrasound signal reflected from a blood stream for optical display and evaluation; this includes, for example, the products that the applicant offers under the "MULTI-DOP" label. Such devices are characterized in that a received ultrasound signal reflected from the blood flow of a vessel is demodulated and subsequently processed by means of digital image processing in such a way that a spectral representation of the ultrasound (movement) signal over time is available on a monitoring monitor, for example In this regard, specially provided processors carry out the necessary steps for image generation, in particular a Fouπer transformation of the received data. A corresponding foreign body could then be displayed visually on the screen.
Im praktischen Betrieb hat es sich jedoch als nützlich herausgestellt, die Erkennung von Fremdkörpern im Blutstrom präziser vorzunehmen und insbesondere auch Embolien von sog. Artefakten, nämlich Signalstorungen einer Ultraschall- Sonde, wie sie etwa durch Bewegungen derselben entstehen, unterscheidbar zu machen: Genau wie eine Embolie führt nämlich ein Artefakt zu einer charakterischen Signalveranderung eines optischen oder akustischen Ausgabesignals der Vorrichtung und wurde -- im Falle eines Artefakt -- die Diagnosegenauigkeit verschlechtern und für unnötige Ablenkung des Bedieners sorgen.In practical operation, however, it has proven to be useful to make the detection of foreign bodies in the blood stream more precise and, in particular, to make emboli from so-called artifacts, namely signal disturbances of an ultrasound probe, such as those caused by movements of the same, distinguishable: Just like one Embolism namely causes an artifact to a characteristic signal change of an optical or acoustic output signal of the device and would - in the case of an artifact - deteriorate the accuracy of diagnosis and cause unnecessary distraction of the operator.
Die spezielle Aufgabe der Unterscheidung eines Embolus od. dgl. Fremdkörpers im Blutstrom von einem Artefakt wurde im Stand der Technik auf verschiedenen Wegen versucht . So macht sich etwa die Lehre der US 5,103,827 die Eigenschaft eines Artefakten (gegenüber eines Embolus) zugute, daß bei einem Artefakt m der Bilddarstellung ein bidirektionales Spektralsignal entsteht, welches durch geeignete schaltungs- und signalverarbeitungstechmsche Maßnahmen von einem unidirektionalen Embolussignal unterschieden werden kann. Allerdings ist eine solche Losung, bedingt durch die notwendigen, variablen Schwellen zur Unterscheidung und den dadurch bewirkten Aufwand nur bedingt geeignet, einen einfachen und komfortablen Weg zur Embolus -Unterscheidung anzubieten. Auch Mohring et al beschreiben gemäß US 5,348,015 verschiedene Wege, einen Artefakt von einem Embolus zu unterscheiden Insbesondere schlagen die Erfinder hier vor, eine mehrkanalige Vorrichtung, die zudem auf verschiedenen Frequenzen betrieben wird, zur E bolus-Detektion und Unterscheidung zu verwenden Da nämlich die Ultraschall Reflektionseigenschaften insbesondere eines Embolus fre- quenzabhangig sind, ist hierdurch ein sicherer Weg geschaffen, diesen etwa von einem (davon unbeeinflußten) Artefak- ten zu unterscheiden Allerdings ist die m der US 5,348,015 beschriebene Vorrichtung äußerst aufwendig, macht neben mehreren Sende- und Empfangskanalen (d.h jeweils getrennt erforderlich sind Signalerzeugung, -empfang und -de- modulation) auch spezielle, für einen Mehrfreuqenzbetrieb geeignete Sonden erforderlich und bietet darüber hinaus steuerungs- und softwaretechnische Schwierigkeiten.The special task of distinguishing an embolus or the like foreign body in the blood stream from an artifact has been attempted in the prior art in various ways. For example, the teaching of US Pat. No. 5,103,827 takes advantage of the property of an artifact (compared to an embolus) that an artifact m in the image display produces a bidirectional spectral signal which can be distinguished from a unidirectional embolic signal by suitable circuit and signal processing technology measures. However, due to the necessary, variable thresholds for differentiation and the effort involved, such a solution is only conditionally suitable for offering a simple and convenient way to differentiate between embolus. According to US Pat. No. 5,348,015, Mohring et al also describe different ways of distinguishing an artifact from an embolus. In particular, the inventors here propose to use a multichannel device, which is also operated at different frequencies, for detecting boluses and distinguishing them, namely ultrasound Reflection properties, in particular of an embolus, are frequency-dependent, this creates a safe way of distinguishing them from an artifact (which is not influenced by this). However, the device described in US Pat. No. 5,348,015 is extremely complex and, in addition to several transmission and reception channels (ie signal generation, reception and demodulation are also required separately, special probes suitable for multi-frequency operation are also required and, moreover, there are control and software-related difficulties.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine einfach und mit geringem Aufwand aufzubauende Vorrichtung zum Erfassen von an einem Fluidstrom reflektierten Doppler- Ultraschall-Signalen zu schaffen, welche einen zuverlässigen Weg zur Unterscheidung zwischen einem Embolus und einem Artefakt anbietet, und welche bereits auf der Basis eines emkanaligen Sendesignals eines einzelnen vorbestimmten Frequenzbereiches mit wenig Hardware-Aufwand betreibbar istIt is therefore an object of the present invention to provide a device for detecting Doppler ultrasound signals reflected on a fluid flow that is simple and can be constructed with little effort, which device offers a reliable way of distinguishing between an embolus and an artifact, and which is already on the Based on an em-channel transmission signal of a single predetermined frequency range can be operated with little hardware effort
Ferner ist ein entsprechendes Verfahren zu schaffen.A corresponding procedure must also be created.
Die Aufgabe w rd durch die Vorrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 sowie das Verfahren mit den Merkmalen des Patentanspruches 10 gelost.The object is achieved by the device with the features of claim 1 and the method with the features of claim 10.
Vorteilhaft ermöglicht die erfmdungsgemaße Erfassung der Mehrzahl der diskreten Signalzustande m Form von Signalamplituden das Feststellen der Reflektion am Fluidstrom von mehreren vorbestimmten Tiefen im Gefäß, und zwar innerhalb einer einzelnen (etwa durch eine Pulswiederholfrequenz des Sendesignals bestimmten) Signal - periode. Reflektierte Signale, die zeitlich aufeinanderfolgend erfaßt und in diskrete Signalwerte umgesetzt werden, entsprechen einer jeweiligen, laufzeitbeding- ten Eindringtiefe und bieten somit eine Information über das Vorliegen bzw. Nicht -Vorliegen eines Fremdkörpers 'in diesen jeweiligen Tiefen (bezogen auf die Sonde) .The detection according to the invention of the plurality of discrete signal states in the form of signal amplitudes advantageously enables the reflection of the fluid flow from several predetermined depths in the vessel to be determined, specifically within a single one (for example by a Pulse repetition frequency of the transmitted signal). Reflected signals, which are recorded successively in time and converted into discrete signal values, correspond to a respective penetration depth caused by the transit time and thus provide information about the presence or non-existence of a foreign body at these respective depths (based on the probe).
Da zudem charakteristisch für einen Embolus (gegenüber einem Artefakt) ist, daß der Embolus als Bestandteil des Blutstroms sich kontinuierlich mit dem Blutfluß durch das Gefäß bewegt, während der Artefakt stationär und unbeweglich bleibt, ist hiermit ein Weg gefunden worden, um signaltechnisch eine zuverlässige und dennoch einfache Unterscheidung vorzunehmen. Wird nämlich erfindungsgemäß über eine Mehrzahl von Signalperioden festgestellt, daß sich ein charakteristisches Reflektionssignal (nämlich etwa das eines Embolus) mit dem Blutstrom bewegt, also bezogen auf aufeinanderfolgende Signalperioden eine jeweils andere Signaltiefe einnimmt und zu einem veränderlichen Zeitpunkt auftritt, handelt es sich um einen (beweglichen) Embolus. Demgegenüber wird ein Artefakt daran zu erkennen sein, daß dieser eben dieses charakteristische Bewegungsverhalten nicht zeigt .In addition, since it is characteristic of an embolus (versus an artifact) that the embolus, as part of the blood flow, moves continuously with the blood flow through the vessel, while the artifact remains stationary and immobile, a way has been found to ensure a reliable and signal-wise nevertheless make a simple distinction. If, according to the invention, it is established over a plurality of signal periods that a characteristic reflection signal (namely, for example, that of an embolus) moves with the blood stream, that is to say that it takes a different signal depth with respect to successive signal periods and occurs at a variable time, it is a ( movable) embolus. In contrast, an artifact will be recognizable by the fact that it does not show this characteristic movement behavior.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.Advantageous developments of the invention are described in the subclaims.
So ist besonders bevorzugt die erfindungsgemäße Ultraschal - leinheit empfangsseitig einkanalig ausgebildet, also mit lediglich einer Sonde für einen einzelnen Frequenzbereich, einem Sondenanschluß, einem Vorverstärker und nur einem Demodulator. Daher bietet es sich insbesondere auch an, die vorliegende Erfindung im Zusammenhang mit herkömmlichen, einkanaligen Dopplervorrichtungen zu benutzen, deren Empfangssignal dann lediglich in der erfindungsgemäßen Weise zusätzlich analysiert und zum Erhalten der Embolus- Unterscheidungsinformation verarbeitet wird. Weiter vorteilhaft bietet es sich an, die erfindungsgemäße Doppler-Ultraschallüberwachung gepulst mit Puls-Wiederhol - frequenzen zwischen etwa 3 und 20 KHz auszuführen, wobei dann jeweils innerhalb einer solchen Periode die erfin- dungsgemäße Analyse des reflektierten Empfangssignals erfolgt.For example, the ultrasonic unit according to the invention is particularly preferably embodied as a single-channel receiver, that is to say with only one probe for a single frequency range, one probe connection, one preamplifier and only one demodulator. Therefore, it is particularly advisable to use the present invention in connection with conventional, single-channel Doppler devices, the received signal of which is then only additionally analyzed in the manner according to the invention and processed to obtain the embolus discrimination information. It is also advantageous to carry out the Doppler ultrasound monitoring according to the invention in pulsed fashion with pulse repetition frequencies between approximately 3 and 20 kHz, the analysis of the reflected received signal then taking place within such a period.
Auch ist es besonders bevorzugt, die erfindungsgemäße, zeitlich gesteuerte Erfassung mehrerer Eindringtiefen im Rahmen derselben Empfangsperiode einstellbar auszugestalten, also etwa durch Wahl der Ansteuerungszeiten für ein jeweiliges Detektorelement. Auf diese Weise läßt sich dann die Vorrichtung jeweiligen Überwachungszwecken und Gefäßverhältnissen anpassen.It is also particularly preferred to configure the time-controlled detection of a plurality of penetration depths according to the invention in an adjustable manner within the same reception period, that is to say, for example, by selecting the activation times for a respective detector element. In this way, the device can then be adapted to the respective monitoring purposes and vessel conditions.
Auch ist es besonders bevorzugt, auf dem Bildschirm eine visuelle Kennzeichnung eines gefundenen Embolus vorzunehmen, etwa im Rahmen einer -- konventionellen -- visuellen Blutflußdarstellung. Insbesondere nämlich zur Unterschei- dung von Artefakten kann dann auf einen Blick festgestellt werden, ob eine visuell auffällige Abweichung in der Darstellung tatsächlich auf einem Embolus beruht.It is also particularly preferred to visually identify an embolus found on the screen, for example in the context of a - conventional - visual blood flow display. In particular, to differentiate between artifacts, it can then be determined at a glance whether a visually noticeable deviation in the display is actually due to an embolus.
Alternativ ist es möglich, auf dem Bildschirm eine Mehrzahl von (Doppier) Flußdarstellungen vorzunehmen, die weiter bevorzugt in einer tiefenmäßig abgestuften Weise abgebildet sind. Dem Benutzer wird so eine simultane Erkennbarkeit von jeweiligen Beobachtungstiefen in einem Gefäß angeboten, wodurch dieser dann auch bereits visuell die Bewegung eines Embolus durch die jeweiligen Tiefenebenen hindurch wahrnehmen kann . Schließlich liegt es im Rahmen der Erfindung, die Ultraschall-Erfassungsvorrichtung empfangsseitig auch mehrkana- lig vorzunehmen. Zwar wird hierdurch ein etwas höherer Aufwand erzeugt, die jeweiligen Empfangskanäle können jedoch durch eine geeignete, zeitlich versetzte Ansteuerung in derselben Weise genutzt werden wie die weiterbildungsgemäß vorgesehene einkanalige Ausbildung. Alternatively, it is possible to carry out a plurality of (double) flow representations on the screen, which are more preferably depicted in a depth-graded manner. The user is thus offered simultaneous recognizability of the respective observation depths in a vessel, which means that the user can then already visually perceive the movement of an embolus through the respective depth planes. Finally, it is within the scope of the invention to make the ultrasound detection device also multi-channel on the receiving side. Although this results in a somewhat higher outlay, the respective reception channels can, however, be used in the same way as the single-channel design provided in accordance with the further development by means of a suitable, time-shifted control.
Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen sowie anhand der Figuren; diese zeigen inFurther advantages, features and details of the invention result from the following description of exemplary embodiments and from the figures; these show in
Fig. 1: ein Blockschaltbild mit den wesentlichen Funktionskomponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Embolie-Detektion gemäß einer ersten, bevorzugten Ausführungsform der Erfindung;1 shows a block diagram with the essential functional components of the device according to the invention for embolism detection according to a first preferred embodiment of the invention;
Fig. 2: ein Signaldiagramm eines reflektierten Dopplerimpulses ("burst"), aufgelöst in n vorbestimmte Erfassungszonen;2: a signal diagram of a reflected Doppler pulse ("burst"), resolved into n predetermined detection zones;
Fig. 3: ein Blockschaltbild mit einer Detailan- sicht der Dopplerelektronik bzw. des Em- bolie-Detektionsmoduls aus Fig. 1;3 shows a block diagram with a detailed view of the Doppler electronics or the embolism detection module from FIG. 1;
Fig. 4: ein Blockschaltbild mit einer Detailan- sieht des Signal -Aufbereitungs -Moduls gemäß Fig. 1 undFIG. 4: a block diagram with a detailed view of the signal processing module according to FIGS. 1 and
Fig. 5: eine Schemaansicht in Form verschachtelter Flußdiagramme zum Verdeutlichen des Steuerablaufs bzw. der erfindungsgemäßen5: a schematic view in the form of nested flow diagrams to illustrate the control process and the inventive process
Verfahrensschritte beim Durchführen der Embolie-Detektion.Procedural steps when performing embolic detection.
Eine Ultraschall-Doppler-Elektronik 10 zur Überwachung und Ableitung von Blutfluß-Signalen in Blutgefäßen ist mit einer für einen jeweiligen Anwendungszweck vorgesehenen bzw. angepaßten Ultraschallsonde 12 verbunden. Diese Ultra¬ schallsonde wird zum Aussenden bzw. Empfangen von Ultra- schallsignalen für die Gefäßbeobachtung verwendet, die üblicherweise im Bereich zwischen 1 und 16 MHz erzeugt werden. Derartige Ultraschallsonden, zusammen mit einer angepaßten Ultraschall-Dopplerelektronik, sind aus dem Stand der Technik bekannt; so werden beispielsweise von der Anmelderin DWL Elektronische Systeme GmbH unter der Kennzeich- nung "Multidop" verschiedene Ultraschall-Dopplersysteme produziert und vermarktet.Ultrasound Doppler electronics 10 for monitoring and deriving blood flow signals in blood vessels are connected to an ultrasound probe 12 which is provided or adapted for a particular application. This Ultra ¬ acoustic probe is used for sending and receiving ultrasonic signals used for vessel observation, which are usually produced in the range between 1 and 16 MHz. Such ultrasound probes, together with an adapted ultrasound Doppler electronics, are known from the prior art; For example, the applicant DWL Elektronische Systeme GmbH produces and markets various ultrasound Doppler systems under the label "Multidop".
Derartige bekannte Systeme weisen zudem eine der Ultraschall-Dopplerelektronik 10 nachgeschaltete Signalaufberei- tung 14 auf, die üblicherweise das am zu beobachtenden Blutgefäß bzw. dem darin fließenden Blutstrom reflektierte Ultraschall -Empfangssignal einer digitalen Auswertung üblicherweise einer Fourier-Transformation -- unterzieht und ein damit gewonnenes Bild auf einer visuellen Ausgabe- einheit 16 in Form eines Bildschirms und/oder eines Druckers ausgibt. Zur ergänzenden, akustischen Überwachung durch einen Benutzer und insbesondere zur Erkennung von Embolien ist auch schon bereits ein herkömmliches, bekanntes Doppler-System mit einer Audio-Ausgabeeinheit 18 versehen.Known systems of this type also have a signal processor 14 connected downstream of the ultrasound Doppler electronics 10, which usually subjects the ultrasound reception signal reflected on the blood vessel to be observed or the blood flow flowing therein to a digital evaluation, usually a Fourier transformation, and a signal obtained therewith Outputs image on a visual output unit 16 in the form of a screen and / or a printer. A conventional, known Doppler system has already been provided with an audio output unit 18 for additional acoustic monitoring by a user and in particular for recognizing emboli.
Erfindungsgemäß und vorteilhaft ist zusätzlich die in Fig. 1 schematisch gezeigte Ausführungsform der Erfindung mit einem Embolie-Detektionsmodul 20 verbunden, welches in der nachfolgend im Detail zu beschreibenden Weise mit der Dopp- ler-Elektronik 10 zusammenwirkt und -- über das Blutfluß- Überwachungssignal hinaus -- eine Untersuchung und Erkennung vornimmt, ob eine im Doppler-Blutflußsignal enthaltene Dopplerkomponente tatsächlich eine aufgabengemäß zuverlässig zu erkennende Embolie ist, oder ob es sich vielmehr um einen -- etwa auf eine Sondenbewegung selbst zurückzuführenden -- Artefakt handelt.According to the invention, the embodiment of the invention shown schematically in FIG. 1 is additionally connected to an embolism detection module 20 which interacts with the double electronics 10 in the manner to be described in detail below and - beyond the blood flow monitoring signal - An examination and recognition is carried out to determine whether a Doppler component contained in the Doppler blood flow signal is actually an embolism that can be reliably identified in accordance with the task, or whether it is rather an artifact that can be traced back to a probe movement itself.
Die vorliegend beschriebene Ausführungsform der Erfindung basiert hinsichtlich des beschrittenen Weges zur Embolie- Detektion auf dem Ansatz, anstatt eines (hardware-) aufwendigen Mehrkanalsystems, bei welchem die Empfangsseite des Ultraschall-Dopplers mehrfach parallel realisiert ist, auf einer schnellen und effizienten, unmittelbaren Auswertung des von (lediglich) einer Dopplersonde empfangenen Ultraschall-Signals. Dieses impulspaketförmige Ultraschall- Empfangssignal, "burst" genannt, ist schematisch in der Fig. 2 dargestellt.The embodiment of the invention described here is based on the approach taken for embolism detection, instead of a (hardware) complex multi-channel system, in which the receiving side of the ultrasound Doppler is implemented several times in parallel, on a fast and efficient, immediate evaluation the ultrasound signal received by (only) a Doppler probe. This pulse packet-shaped ultrasound reception signal, called "burst", is shown schematically in FIG. 2.
Diesbezüglich ist die Ultraschall-Dopplerelektronik so eingerichtet, daß diese -- impulsförmigen -- Empfangssignale kontinuierlich und periodisch empfangen werden, wobei die Impulslänge eines solchen Empfangs -burst in etwa der Peri- odendauer der (Sende-) Impuls-Wiederholfrequenz (PRFIn this regard, the ultrasound Doppler electronics are set up in such a way that these - pulse-shaped - received signals are received continuously and periodically, the pulse length of such a reception burst being roughly the period of the (transmit) pulse repetition frequency (PRF
Pulse Repetition Frequency) entspricht: Bei einer PRF von 10 KHz (üblicherweise liegt dieser Wert zwischen etwa 4 und etwa 16 KHz) werden also 10.000 Impulse pro Sekunde empfangen, die jeweils eine Signallänge τ von 100 μs besitzen.Pulse repetition frequency) corresponds to: With a PRF of 10 KHz (this value is usually between about 4 and about 16 KHz), 10,000 pulses per second are received, each of which has a signal length τ of 100 μs.
Der erfindungsgemäß gewählte Ansatz beruht nun darauf, dieses vom Ultraschall -Doppier empfangene Rohsignal mit Hilfe von einer Mehrzahl von abgegriffenen (quantifizierten bzw. gesampleten) Signalwerten zu untersuchen und aus dem Verlauf bzw. Verhalten dieser aufeinanderfolgenden Einzelwerte dann auf das Vorliegen eines Embolus zu schließen.The approach chosen according to the invention is now based on examining this raw signal received by the ultrasound duplicator with the aid of a plurality of tapped (quantified or sampled) signal values and then concluding from the course or behavior of these successive individual values that an embolus is present.
Der zwischen den Zeitpunkten tl und t2 in Fig. 2 liegende Zeitraum τ ist nicht nur die Gesamt -Signaldauer eines burst, darüber hinaus beschreibt er zusätzlich den maximalen (Eindring-) Tiefenunterschied zwischen einem zum Zeitpunkt tl in einer ersten Tiefe reflektierten Signal und einem zum Zeitpunkt t2 in einer -- laufzeitbedingt größeren -- zweiten Tiefe reflektierten Signal: Bezogen auf die Position der Ultraschall-Sonde 12 entspricht eine jeweilige Eindringtiefe dem Doppelten der Signallaufzeit (Hin- und Rückweg) des Ultraschall-Signals. Damit entspricht die in der Fig. 2 gezeigte Hüllkurve des Bursts einem durch das Ultraschall-Signal erfaßten Tiefenbereich zwischen der ersten, geringen Eindringtiefe (Empfangszeitpunkt tl) und der zweiten, maximalen Eindringtiefe (Empfangszeitpunkt t2) . In der nachfolgend zu beschreibenden Weise wird dieser Zeit- bzw. Tiefenabstand (entsprechend Zeitdifferenz τ) in n vorbestimmte Abschnitte unterteilt, die dann einen jeweiligen Tiefenabschnitt markieren. Im gezeigten Ausführungs- beispiel der Fig. 3 ist n = 32.The time period τ lying between the times t1 and t2 in FIG. 2 is not only the total signal duration of a burst, it also describes the maximum (penetration) depth difference between a signal reflected at a time t1 and a to Time t2 in a second depth reflected signal, which is greater due to the transit time: in relation to the position of the ultrasound probe 12, a respective penetration depth corresponds to twice the signal transit time (outward and return path) of the ultrasound signal. The envelope curve of the burst shown in FIG. 2 thus corresponds to a depth range between the first, low penetration depth (reception time t1) and the second, maximum penetration depth (reception time t2). In the manner to be described below, this time or depth distance (corresponding to time difference τ) is divided into n predetermined sections, which then mark a respective depth section. 3, n = 32.
Erfindungsgemäß werden nunmehr die reflektierten Empfangs - signale zu jedem dieser 32 Zeitpunkte im Intervall τ erfaßt und ausgewertet, wobei es sich erfindungsgemäß herausge- stellt hat, daß eine Embolie (entgegengesetzt zu einem Artefakt) dann vorliegt, wenn eine punktuelle Änderung (Erhöhung) des Doppler-Signals zwischen benachbarten Signalabschnitten des Bursts sich über zeitlich aufeinanderfolgende Bursts voranbewegt bzw. eine jeweils (anhand der jeweiligen Laufzeit festzustellende) Tiefe des Embolie- Effekts sich mit der Zeit verändert. (Dies beruht auf der Erkenntnis, daß ein etwa durch Sondenbewegung erzeugter, störender Artefakt ein gleichbleibendes, orts- unveränderliches Störsignal darstellt, während der aufgabengemäß zu unterscheidende Embolus sich mit dem Blutfluß im Gefäß fortbewegt, so daß er zu einem nachfolgenden Zeitpunkt, also z.B. während späterer Bursts, an veränderten Eindringtiefen festzustellen ist) .According to the invention, the reflected received signals are now detected and evaluated at each of these 32 points in time in the interval τ, and it has been found according to the invention that an embolism (contrary to an artifact) is present when there is a selective change (increase) in the Doppler Signal between adjacent signal sections of the burst moves forward over time-successive bursts, or a depth of the embolic effect (to be determined on the basis of the respective transit time) changes over time. (This is based on the knowledge that an interfering artifact generated by probe movement represents a constant, invariable interference signal, while the embolus, which must be distinguished according to the task, moves with the blood flow in the vessel, so that it moves at a subsequent point in time, e.g. during later bursts, can be determined at changed penetration depths).
Angestoßen wird diese Art der Embolus-Detektion durch eine ansonsten bekannte, spektrale Auswertung des Doppler- Signals, welche -- als Ergebnis der eingangs skizzierten (Fast-) Fourier-Transformation -- eine mit einer Amplitudeninformation versehene, periodische Spektrallinie des Doppler-Signals erzeugt, und das Übersteigen eines Amplituden-Schwellwertes die erfindungsgemäße Embolie-Detektion aktiviert .This type of embolus detection is triggered by an otherwise known spectral evaluation of the Doppler signal, which - as a result of the (Fast) Fourier transformation outlined above - generates a periodic spectral line of the Doppler signal provided with amplitude information , and exceeding an amplitude threshold activates the embolic detection according to the invention.
Fig. 3 zeigt als Detailansicht ein genaueres Blockschalt- bild der Doppler-Elektronik 10 (oberer Bereich der Fig. 3) bzw. der Embolie-Detektoreinheit 20 (unterer Bereich der Fig. 3) gemäß Fig. 1. Die Sonde 12 wird einerseits von einem Sendemodul 22, im dargestellten Ausführungsbeispiel für den Bereich von 2 MHz eingerichtet, angesteuert, welches wiederum ein Takt- und Aktivierungssignal von einer digitalen Doppler-Steuerung 24 empfängt. Andererseits -- empfangsseitig -- ist der Sonde 12 ein Vorverstärker 26 nachgeschaltet, welcher seinerseits das Empfangssignal auf einen Eingangsmultiplexer 28 für die Embolie-Erkennung sowie auf einen Mischer 30 für die herkömmliche Signalauswertung und Bilderzeugung des Doppler- Signals verteilt.FIG. 3 shows a detailed block diagram of the Doppler electronics 10 (upper area of FIG. 3) or the embolism detector unit 20 (lower area of FIG. 3) according to FIG. 1. The probe 12 is controlled on the one hand by a transmitter module 22, set up in the exemplary embodiment shown for the range of 2 MHz, which in turn receives a clock and activation signal from a digital Doppler controller 24. On the other hand - on the receiving side - the probe 12 is followed by a preamplifier 26, which in turn distributes the received signal to an input multiplexer 28 for embolism detection and to a mixer 30 for the conventional signal evaluation and image generation of the Doppler signal.
In einer ansonsten bekannten Weise ist dieses auf der Empfangsseite einkanalig ausgebildete System dann mit einem dem Mischer 30 nachgeschalteten, bevorzugt programmierbaren Hochpaßfilter 32, einem weiter bevorzugt programmierbarenIn an otherwise known manner, this single-channel system on the receiving side is then provided with a preferably programmable high-pass filter 32, preferably a programmable one, which is connected downstream of the mixer 30
Verstärker 34 sowie einer Sample und Hold-Schaltung 36 versehen, welche ausgangsseitig ein für eine nachfolgendeAmplifier 34 and a sample and hold circuit 36 are provided, which on the output side for a subsequent one
(Fast-) Fourier-Transformation bestimmtes, analoges(Fast-) Fourier transformation certain, analog
Dopplersignal ausgibt . Darüber hinaus ist am Ende dieser Signalkette zusätzlich ein Audiofilter 38 vorgesehen, welches das Signal der Schaltung 36 für die über Audioleitungen 40 anzuschließende Audio-Ausgabeeinheit 18 (Fig. 1) zur ergänzenden, akustischen Überwachung bereitstellt.Outputs Doppler signal. In addition, an audio filter 38 is additionally provided at the end of this signal chain, which provides the signal of the circuit 36 for the audio output unit 18 (FIG. 1) to be connected via audio lines 40 for additional acoustic monitoring.
Zum eigentlichen Zweck der Embolie-Erkennung und -Unterscheidung wird das vom Vorverstärker 26 dem Eingangsmultiplexer 28 bereitgestellte Signal auf 32 Mischstufen 2 (i= 1... 32) verteilt, und zwar dergestalt, daß die Mischstufen 42i aufeinanderfolgend mit dem vom Vorverstärker 26 ausge- gebenen Signal -- einem Doppler-Empf ngsburst der in Fig. 2 gezeigten Art -- beaufschlagt werden. Genauer gesagt ist jede Mischstufe 42 in der in Fig. 3 für 42x symbolisch gezeigten Art mit einem gesteuerten Schalter 44 und einer nachgeschalteten Ladekapazität 46 versehen, welche nach Ak- tivierung des Schalters 44 auf den momentan anliegenden Signalpegel des Burst-Signals aufgeladen werden kann. Die digitale Dopplersteuerung 24 nimmt diesbezüglich sowohl die Steuerung des Multiplexers 28 als auch die sequentielle Ak- tivierung der Mischstufen 42L durch die symbolischen Schalter vor, wobei der dadurch realisierte Abtastzyklus so eingestellt ist, daß eine Aktivierungszeit zwischen zwei benachbarten Mischstufen gerade τ/n beträgt; im dargestellten Ausführungsbeispiel bei 32 Mischstufen und einer PRF von 10 KHz also etwas mehr als 3 μs .For the actual purpose of embolism detection and differentiation, the signal provided by the preamplifier 26 to the input multiplexer 28 is distributed to 32 mixer stages 2 (i = 1 ... 32), in such a way that the mixer stages 42i successively output from that of the preamplifier 26 - Given signal - a Doppler reception burst of the type shown in Fig. 2 - are applied. More specifically, each mixer stage 42 in the manner symbolically shown in FIG. 3 for 42 x is provided with a controlled switch 44 and a downstream charging capacitance 46, which can be charged to the currently applied signal level of the burst signal after activation of the switch 44 . In this regard, the digital Doppler controller 24 takes on both the control of the multiplexer 28 and the sequential ac activation of the mixing stages 42 L by the symbolic switches, the sampling cycle thus implemented being set such that an activation time between two adjacent mixing stages is just τ / n; in the exemplary embodiment shown with 32 mixing stages and a PRF of 10 KHz, a little more than 3 μs.
Als Ergebnis liegt dann ein auf 32 Einzelmischer verteiltes, über die gesamte Periodendauer τ zeitversetzt abgeta- stetes Burstsignal vor, welches dann mittels eines Aus- gangsmultiplexers auf eine gemeinsame Signalleitung (Embolie-Detektorleitung) 50 als sequentielles, impulsmoduliertes Digitalsignal ausgegeben wird.The result is then a burst signal distributed over 32 individual mixers, sampled with a time offset over the entire period τ, which is then output by means of an output multiplexer onto a common signal line (embolism detector line) 50 as a sequential, pulse-modulated digital signal.
Bei der in Fig. 3 gezeigten Anordnung ist dabei der Ein- gangsmultiplexer 28, der die weitere Signalverteilung für die einzelnen Mischstufen 421 übernimmt, fakultativ: Insbesondere kann auch durch geeignete, sequentielle Ansteuerung der Mischstufenschalter 44 das -- an allen Mischstufen par- allel anliegende -- Doppler-Rohsignal des Vorverstärkers 26 geeignet sequentiell abgetastet werden.In the arrangement shown in FIG. 3, the input multiplexer 28, which takes over the further signal distribution for the individual mixer stages 42 1 , is optional: in particular, this can also be done in parallel by suitable, sequential activation of the mixer stage switches 44 - in parallel on all mixer stages applied - raw Doppler signal of the preamplifier 26 can be suitably sampled sequentially.
Eine in der Fig. 3 gestrichelt gezeichnete Synchronisationsleitung 47 verbindet die Digitalsteuerung 24 mit Hoch- paß 32, Verstärker 34 und Sample- und Holdschaltung 36; darüber hinaus ist für die Digitalsteuerung 24 eine separate Aktivierungs-Steuerleitung 52 vorgesehen.A synchronization line 47, shown in broken lines in FIG. 3, connects the digital controller 24 to the high-pass filter 32, amplifier 34 and sample and hold circuit 36; in addition, a separate activation control line 52 is provided for the digital controller 24.
Unter Bezug auf die Fig. 4 wird im weiteren die der Dopp- ler-Elektronik bzw. der Embolie-Detektion in Fig. 1 allgemein nachgeschaltete Signalaufbereitungseinheit 14 beschrieben. Diese ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel primär als Verbindungs- bzw. Schnittstelleneinheit zwischen den Modulen 10 und 20 sowie einem entsprechend programmier- ten PC als Ausgabe-Einheit 16 zu verstehen und dient im wesentlichen dazu, die Doppier- und Detektionssignale in geeigneter Weise für den Benutzer aufzubereiten. Insbesondere findet für das Ausgangssignal der Sample- und Holdschaltung 36 sowie für das analoge Multiplexsignal auf der Embolie-Detektorleitung 50 eine nachgeschaltete Digita- lisierung in einem AD-Umsetzer 54 statt, die so erzeugten Digitalsignale werden im Falle des Ausgangssignals der Schaltung 36 per DMA (Direct Memory Access = direkter Speicherzugriff) einer CPU 56 mit zugehörigem RAM über einen V53 -Datenbus 58 zugeleitet, darüber hinaus fließen die Daten m einen Dual-Port-Ram 60.With reference to FIG. 4, the signal conditioning unit 14 generally connected downstream of the double electronics or the embolism detection in FIG. 1 is described below. In the present exemplary embodiment, this is primarily to be understood as a connection or interface unit between the modules 10 and 20 and a correspondingly programmed PC as an output unit 16 and essentially serves to prepare the duplicating and detection signals in a suitable manner for the user . In particular, a downstream digitization takes place in an AD converter 54 for the output signal of the sample and hold circuit 36 and for the analog multiplex signal on the embolism detector line 50; in the case of the output signal of the circuit 36, the digital signals thus generated are transmitted via DMA ( Direct memory access = direct memory access) to a CPU 56 with associated RAM via a V53 data bus 58, in addition the data flows in a dual-port ram 60.
Als weitere Bestandteile der Anordnung m Fig. 4 sind zwei Adressdecoder 62, 64 vorgesehen, die mit einem PC-Adressbus 64 verbunden und über einen Adressbuspuffer 66 und eine PC- Busschmttstelle 68 an einen entsprechend programmierten Personal -Computer als Ausgabemodul angekoppelt sind. Ein PC-Datenbus 70 verbindet den Dual-Port-Ram 60 sowie eine Schnittstellenemheit 72, einen Digital-Analog-Konverter 74 sowie eine Doppler-Steuereinheit 76 über einen Datenbuspuffer 78 ebenfalls mit der PC-Busschnittstelle 68. Wahrend die Schnittstellenemheit 72 zwei serielle Schnittstellen 80 und eine parallele Schnittstelle 82 zur externen Steuerung und Kommunikation besitzt, ist der D/A-Konverter 74 mit einem Analogausgang 84 verbunden, und ein Dopplerbus 86 sowie ein Fußschalter 88 sind aus der Steuerschaltung 76 herausgeführt.4, two address decoders 62, 64 are provided which are connected to a PC address bus 64 and are coupled via an address bus buffer 66 and a PC bus interface 68 to a suitably programmed personal computer as an output module. A PC data bus 70 connects the dual-port ram 60 and an interface unit 72, a digital-to-analog converter 74 and a Doppler control unit 76 via a data bus buffer 78 also to the PC bus interface 68. While the interface unit 72 has two serial interfaces 80 and has a parallel interface 82 for external control and communication, the D / A converter 74 is connected to an analog output 84, and a Doppler bus 86 and a foot switch 88 are led out of the control circuit 76.
Die Funktionsweise dieser Gesamtanordnung sowie das Verfahren zur Embolie-Erkennung und -Unterscheidung wird im weiteren anhand des m Fig. 5 gezeigten Flußablaufdiagramms unter Einbeziehung verschiedener Steuermodule, die bevorzugt als So tware-Module realisiert sind, jedoch auch m Hardware-Form vorliegen können, beschrieben:The functioning of this overall arrangement and the method for embolism detection and differentiation are described below with reference to the flowchart shown in FIG. 5, including various control modules, which are preferably implemented as software modules, but may also be in the form of hardware :
Ein Kernmodul 100 ist für die Betriebssteuerung der Vor- richtung im deaktivierten Zustand (Offline) vorgesehen; m einer Offlme-Emgabeschleife 102 und einer Tastaturauswertung 104 findet diese Betriebssteuerung im Wechselspiel mit einem Online-Modul für einen aktivierten Erfassungsbetrieb ("online") statt. Während einer Online- Inputschleife 108 bzw. einer Online-Parameter-Steuerung 110 findet der im rechten Abschnitt der Fig. 5 anhand von Schritten Sl bis S7 gezeigte Detektor- und Unterscheidungsbetrieb für den Embo- lus statt; die Module 108 und 110 wirken dabei unmittelbar zusammen mit dem Dual-Port-Ram über eine DP-Schnittstelle 112 sowie mit einem DSP- bzw. FFT (Fast Fourier- Transformation) Coprozessor 114.A core module 100 is provided for the operational control of the device in the deactivated state (offline); In an offline input loop 102 and a keyboard evaluation 104, this operating control interacts with an online module for an activated recording operation ("online") instead. During an online input loop 108 or an online parameter control 110, the detector and discrimination operation for the embous shown in the right section of FIG. 5 with the aid of steps S1 to S7 takes place; the modules 108 and 110 act directly together with the dual-port ram via a DP interface 112 and with a DSP or FFT (Fast Fourier Transform) coprocessor 114.
Genauer gesagt wird kontinuierlich während der online- Inputschleife 108 eine FFT-berechnete Spektrallinie mit einem vorhergehenden Wert verglichen (Schritt Sl), wobei die Schleife ohne weitere Aktion für den nachfolgenden Wert geschlossen wird (S2), wenn ein aktueller Amplitudenwert einer Spektrallinie bezogen auf seinen vorhergehenden Vergleichswert gleich groß ist oder nur einen Anstieg aufweist, der unterhalb eines vorbestimmten Schwellwertes liegt. Dies bedeutet, daß die Voraussetzungen zum Erfassen eines Embolus überhaupt nicht gegeben sind, da kein Meßwert in der FFT-Spektrallinie auftritt, welcher von seiner Amplitude her auffällig ist und dementsprechend eine Embolus -Überprüfung auslösen könnte.More specifically, during the online input loop 108, an FFT-calculated spectral line is compared with a previous value (step S1), the loop being closed without further action for the subsequent value (S2) if a current amplitude value of a spectral line is related to it previous comparison value is the same size or has only an increase that is below a predetermined threshold. This means that the prerequisites for detecting an embolus do not exist at all, since there is no measured value in the FFT spectral line which is conspicuous in terms of its amplitude and could accordingly trigger an embolus check.
Wenn demgegenüber jedoch eine aktuelle Amplitude bezogen auf den Vergleichswert höher als ein vorgegebener Schwell - wert ist (S3), wird in Schritt S4 das im Zusammenhang mit Fig. 3 beschriebene Verfahren zum in vorbestimmten Tiefen abgestuften Untersuchen eines Doppler-Empfangsimpulses (Burst) angestoßen: Insbesondere wird durch Auslesen und Auswerten der entsprechenden, im Speicher digital abgelegten Einzelwerte während Schritt S4 überprüft, ob einzelne Sample-Werte aufeinanderfolgender Bursts jeweils eine gleiche oder eine verschiedene Eindringtiefe (entsprechend einem Zeitversatz im Rohsignal) widerspiegeln: Sollte sich bei aufeinanderfolgenden Bursts dementsprechend das amplitudenstarke Signal in seiner Tiefe mit einer jeweiligen Position in der Kaskade von n Mischern verändern, würde dies auf eine Bewegung entlang des Blutgefäßes und mithin auf das Vorliegen eines Embolus hindeuten; insbesondere würde dann für dieselben Mischstufen 2 bei aufeinanderfolgenden Bursts das jeweilige Signal stärker oder schwächer werden (S5), jedoch nicht gleichbleiben.If, on the other hand, a current amplitude in relation to the comparison value is higher than a predetermined threshold value (S3), the method described in connection with FIG. 3 for examining a Doppler receive pulse (burst) graded at predetermined depths is initiated in step S4: In particular, by reading out and evaluating the corresponding individual values stored digitally in the memory during step S4, it is checked whether individual sample values of successive bursts each reflect the same or a different penetration depth (corresponding to a time offset in the raw signal): If successive bursts, the high-amplitude should accordingly be reflected Change signal in depth with a respective position in the cascade of n mixers, this would be due to a movement along the Blood vessel and thus indicate the presence of an embolus; in particular, the respective signal would then become stronger or weaker for successive bursts for the same mixer stages 2 (S5), but would not remain the same.
Wenn demgegenüber für aufeinanderfolgende Rohsignale der Pegel einzelner Mischstufen i.w. unverändert bleibt und sich insbesondere nicht entlang der Mischstufenkaskade be- wegt (S6) , wird hierdurch auf das Vorliegen eines Artefakts geschlossen, und es findet keine nähere Darstellung des Embolus statt .If, on the other hand, the level of individual mixer stages i.w. remains unchanged and, in particular, does not move along the cascade of mixing stages (S6), this indicates the presence of an artifact and the embolus is not shown in more detail.
Bei Vorliegen eines Embolus hingegen wird dann in Schritt S7 eine entsprechende Kennzeichnung bzw. Ausgabe auf der Ausgabe-Einheit veranlaßt, bevor die Steuerschleife wieder zum Ausgangspunkt zurückkehrt .If an embolus is present, on the other hand, an appropriate identification or output is then initiated in step S7 on the output unit before the control loop returns to the starting point.
Auf diese Weise ist es dann möglich, ein herkömmliches, be- kanntes Ausgabebild eines Ultraschall-Dopplers -- etwa die kontinuierliche, endlose Anzeige von FFT-berechneten Spektren über der Zeit mit farblich herausgehobenen Amplitudenabschnitten -- um eine Kennzeichnung zu ergänzen, ob es sich bei einem jeweiligen auffälligen Abschnitt tatsächlich um einen Embolus handelt . Eine solche Kennzeichnung wäre dann entsprechend des oben geschilderten Ablaufes im Online-Modul 106 durchzuführen.In this way, it is then possible to supplement a conventional, known output image of an ultrasound Doppler - for example the continuous, endless display of FFT-calculated spectra over time with color-highlighted amplitude sections - to indicate whether it is each striking section is actually an embolus. Such labeling would then be carried out in the online module 106 in accordance with the procedure described above.
Die in Fig. 5 gezeigte Zustandssteuerung weist ferner eine von der Tastaturauswertung 104 abhängige Doppler-Modul- Parametereinstellung 116 auf (z.B. zum Einstellen von Leistungen, Eindringtiefen od.dgl.), darüber hinaus ein Druckersteuermodul 118 sowie ein allgemeines Steuermodul 120. Schließlich ist zur Datenerfassung ein Datenbank-Modul 122 mit entsprechenden Eingabe- und Retrievalfunktionen für Meßwerte und Stammdaten vorgesehen, und ein Dienstmodul 124 bietet mit einem Programm-Editor 126, einem Konfigurie- rungs-Editor 128, einem Bezeichnungs-Editor 130 und einem FFT-Editor 132 Unterstützungswerkzeuge zum manuellen Eingreifen in die Steuerungssoftware an.The state control shown in FIG. 5 also has a Doppler module parameter setting 116 which is dependent on the keyboard evaluation 104 (for example for setting outputs, penetration depths or the like), in addition a printer control module 118 and a general control module 120. Finally, a database module 122 with corresponding input and retrieval functions for measured values and master data is provided for data acquisition, and a service module 124 with a program editor 126, a configuration editor 128, a designation editor 130 and an FFT Editor 132 support tools for manual intervention in the control software.
Auf die beschriebene Weise läßt sich somit ein einkanaliger Ultraschall -Doppier mit einer zuverlässig arbeitenden und nur sehr geringen Hardware-Aufwand bereitenden Embolie-Detektion versehen, ohne daß etwa mehrere Empfangskanäle oder gar mehrere Frequenzbereiche gleichzeitig bereitgestellt und ausgewertet werden müssen. Vielmehr ist es durch die erfindungsgemäße Aufbereitung und Digitalisierung des ursprünglichen Rohsignals unmittelbar möglich, diesem im Bedarfsfall tiefenweise abgestufte Amplitudeninformation zu entnehmen, um daraus einen möglichen Embolus von einem Artefakt unterscheiden zu können.In the manner described, a single-channel ultrasound duplicator can therefore be provided with an embolism detection that works reliably and requires very little hardware, without having to provide and evaluate several reception channels or even several frequency ranges at the same time. Rather, the processing and digitization of the original raw signal according to the invention makes it possible directly to extract amplitude information which is graded in depth if necessary, in order to be able to distinguish a possible embolus from an artifact.
Bei der ansonsten geschilderten Methodik zum Aufbereiten des gemischten, digitalisierten Doppler-Empfangssignals im Wege einer FFT und deren eigentlicher Darstellung als Monitor- oder Druckbild handelt es sich um herkömmliche, be- kannte Technologie, wie sie etwa in den eingangs erwähnten Produkten der Firma DWL realisiert ist; zur ergänzenden Offenbarung sei auf den eingangs zitierten, druckschriftlichen Stand der Technik verwiesen, der insoweit als in die vorliegenden Unterlagen einbezogen gelten soll.The otherwise described methodology for processing the mixed, digitized Doppler received signal by means of an FFT and its actual display as a monitor or printed image is conventional, known technology, such as is implemented in the DWL products mentioned at the beginning is; with regard to the additional disclosure, reference is made to the printed state of the art cited at the beginning, which is to be regarded as included in the present documents.
Die vorliegende Erfindung ist im Grundsatz mit beliebigen Ultraschall -Doppier- Produkten betreibbar, die sich zur Messung und Auswertung eines Blutflußsignals eignen.In principle, the present invention can be operated with any ultrasound duplicating products which are suitable for measuring and evaluating a blood flow signal.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es zudem möglich, die mittels der Mischerkaskade sequentiell erfaßten, verschachtelten Einzelsignale dergestalt auszuwerten, daß aus diesen mit einer nachfolgenden, weiteren Signalauswer- tung -- z.B. einer jeweiligen herkömmlichen FFT-Transforma- tion -- eine Mehrzahl von vollständigen Bildschirmabbildungen erzeugbar ist, die jeweils eine bestimmte Eindringtiefe in einem Blutgefäß repräsentieren.According to a further development of the invention, it is also possible to evaluate the interleaved individual signals sequentially detected by means of the mixer cascade in such a way that a further signal evaluation is carried out from them. device - for example a respective conventional FFT transformation - a plurality of complete screen images can be generated, each of which represents a certain penetration depth in a blood vessel.
Auf diese Weise läßt sich dann mit nach wie vor sehr geringem Hardware -Aufwand etwa eine Bildschirmdarstellung für einen Benutzer des Doppler-Systems erreichen, welche eine Abfolge zahlreicher Einzelfenster mit dem Signalver- lauf auf einer jeweiligen Tiefe zeigt, so daß hierdurch dann etwa das Beobachten eines Embolus und dessen Bewegung durch den Erfassungsbereich hindurch möglich wird.In this way, a screen display for a user of the Doppler system, which shows a sequence of numerous individual windows with the signal progression at a respective depth, can then be achieved with a still very low hardware outlay, so that observation is then possible an embolus and its movement through the detection area is possible.
Auch liegt es im Rahmen des Fachmannes, eine geeignete Hardware-Plattform für die Realisierung der Erfindung zu schaffen. Während es sich besonders bevorzugt angeboten hat, die FFT-Berechnungen auf einem herkömmlichen Pentium- Prozessor selbst vorzunehmen, liegt es im Belieben des Fachmannes, hierfür geeignete, ggf. speziell eingerichtete Prozessoren zu benutzen. Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, diese auf beliebigen Software-Umgebungen zu realisieren -- etwa in einem PC-Umfeld unter Benutzung gängiger Systemoberflächen und Betriebssysteme, oder aber in anderen, proprietären Umgebungen oder spezifischen Anlagen.It is also within the scope of the person skilled in the art to create a suitable hardware platform for implementing the invention. While it has been particularly preferred to carry out the FFT calculations on a conventional Pentium processor itself, it is at the discretion of the person skilled in the art to use suitable processors which may have been specially set up for this. It is also within the scope of the invention to implement these in any software environment - for example in a PC environment using common system interfaces and operating systems, or in other, proprietary environments or specific systems.
Auch ist es nicht notwendig in der in Fig. 2 gezeigten Weise etwa die jeweiligen, diskreten Erfassungen gleichmäßig verteilt über die gesamte Periodendauer vorzunehmen. Vielmehr bietet es sich an, unmittelbar nach dem Ende eines Sendeimpulses (etwa zum Zeitpunkt tl in Fig. 2) eine gewisse Totzeit vorzusehen und erst nach Ablauf von dieser dann das jeweilge sequentielle Abtasten des Signals vorzunehmen .It is also not necessary in the manner shown in FIG. 2 to make the respective, discrete recordings evenly distributed over the entire period. Rather, it is advisable to provide a certain dead time immediately after the end of a transmission pulse (approximately at time t1 in FIG. 2) and only then to perform the respective sequential sampling of the signal after this has expired.
Durch geeignete Ansteuerung der beteiligten Schalter sind dann die jeweiligen Abtastzeitpunkte vorwähl- und einstellbar . The respective sampling times can then be preselected and set by suitable control of the switches involved.

Claims

PATENTANSPRUCHE PATENT CLAIMS
1. Vorrichtung zum Erfassen von an einem Fluidstrom re- flektierten Ultraschall-Signalen, mit einer zum periodischen Erzeugen von Ultraschall -Gefäß- Überwachungssignalen für eine geeignet eingerichtete Ultraschallsonde (12) und zum Empfangen der an einem Fluidstrom im Gefäß reflektierten Signale ausgebilde- ten Ultraschalleinheit (10) und einer dieser nachgeschalteten Signalauswerteeinheit (16, 20) zum Aufbereiten und visuellen Darstellen des reflektierten Signals, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinheit (16, 20) Abtastmittel (42) zum Erfassen einer vorbestimmten Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden, diskreten Signalzuständen des reflektierten Signals innerhalb einer Signalperiode aufweist sowie Erfassungsmittel (56, 60) zum Vergleichen des diskreten Signalzustände über eine Mehrzahl von Signalperioden und zum Erkennen eines Embolus od. dgl. Fremdkörper im Fluidstrom als Reaktion auf eine Änderung der diskreten Signalzustände über die Mehrzahl von Signalperioden.1. Device for detecting ultrasound signals reflected on a fluid stream, with a for periodically generating ultrasound vessel monitoring signals for a suitably equipped ultrasound probe (12) and for receiving the ultrasound unit designed for signals reflected on a fluid stream in the vessel (10) and a downstream signal evaluation unit (16, 20) for processing and visual representation of the reflected signal, characterized in that the signal evaluation unit (16, 20) scanning means (42) for detecting a predetermined plurality of temporally successive, discrete signal states of the reflected Signal within a signal period and detection means (56, 60) for comparing the discrete signal states over a plurality of signal periods and for recognizing an embolus or the like. Foreign bodies in the fluid flow in response to a change in the discrete signal states over the plurality of Sig nal periods.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschalleinheit empfangsseitig einkanalig und mit nur einer zum Ausgeben des reflektierten Si- gnals eingerichteten Empfangseinheit (26, 30, 32, 34, 36) ausgebildet ist.2. Device according to claim 1, characterized in that the ultrasound unit on the receiving side is single-channel and is designed with only one receiving unit (26, 30, 32, 34, 36) set up for outputting the reflected signal.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschalleinheit zum Aussenden von periodischen, impulsförmigen Ultraschall-Gefäß-Überwa- chungssginalen mit einer Frequenz im Bereich zwischen 3 und 20 KHz eingerichtet und die Signal - auswerteeinheit zum Erfassen von mindestens drei, be- vorzugt zwischen 8 und 64, diskreten Signalzuständen innerhalb dieser Periode ausgebildet ist.3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasound unit for emitting periodic, pulse-shaped ultrasound vessel monitoring signals with a frequency in the range between 3 and 20 kHz and the signal evaluation unit for detecting at least three, loading preferably between 8 and 64, discrete signal states is formed within this period.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinheit mit einem für eine kontinuierliche, visuelle Darstellung des reflektierten Signals geeigneten Bildschirm verbindbar ist und die Erfassungsmittel zum Ausgeben eines visuellen Indikators auf dem Bildschirm als Re- aktion auf das Erkennen eines Embolus eingerichtet sind .4. Device according to one of claims 1 to 3, characterized in that the signal evaluation unit can be connected to a screen suitable for a continuous, visual representation of the reflected signal and the detection means for outputting a visual indicator on the screen as a reaction to the detection an embolus are set up.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalauswerteeinheit zum Aus- geben einer Mehrzahl von visuellen Darstellungen auf einem Bildschirm ausgebildet ist, die entsprechend einer jeweiligen Eindringtiefe eines der Mehrzahl von Signalzuständen abgestuft sind.5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that the signal evaluation unit is designed to output a plurality of visual representations on a screen, which are graded according to a respective penetration depth of one of the plurality of signal states.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtastmittel kapazitiv wirkende Detektoren (46) für einen jeweiligen, diskreten Signalzustand aufweisen, die von einer Steuereinrichtung (44, 24) sequentiell mit dem reflektierten Signal beaufschlagt werden können.6. Device according to one of claims 1 to 5, characterized in that the scanning means have capacitive detectors (46) for a respective, discrete signal state, which can be acted upon sequentially by a control device (44, 24) with the reflected signal.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein zeitlicher Abstand zwischen einem ersten der diskreten Signalzustände und einem letzten der diskreten Signalzustände so eingerichtet ist, daß eine Laufzeit des Ultraschall -Gefäß-Überwachungssignals zwischen diesen Zeitpunkten einem vorbestimmbaren, zu überwachenden Tiefenbereich im Gefäß entspricht . 7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a time interval between a first of the discrete signal states and a last one of the discrete signal states is set up such that a transit time of the ultrasound vessel monitoring signal between these times is a predeterminable one corresponding depth range in the vessel.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der zeitliche Abstand zwischen dem ersten der diskreten Signalzustände und dem letzten der diskreten Signalzustände sowie von einem Sendezeitpunkt eines zugehörigen Ultraschall-Gefäß-Überwachungssignals vorwähl- bzw. einstellbar eingerichtet ist.8. The device according to claim 7, characterized in that the time interval between the first of the discrete signal states and the last of the discrete signal states and from a time of transmission of an associated ultrasonic vessel monitoring signal is preselected or adjustable.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschalleinheit empfangsseitig mehrkanalig mit einer Mehrzahl von zum Ausgeben der diskreten Signalzustände des reflektierten Signals eingerichteten Empfangseinheiten ausgebildet ist, die als Reaktion auf ein gemeinsames Sendesignal zeitlich versetzt gesteuert werden.9. Device according to one of claims 1, 3 to 8, characterized in that the ultrasound unit on the receiving side is multichannel with a plurality of receiving units set up for outputting the discrete signal states of the reflected signal, which are controlled in response to a common transmission signal at different times.
10. Verfahren zum Erfassen von an einem Fluidstrom reflektierten Ultraschallsignalen, insbesondere zum Betreiben der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, mit den Schritten: - Periodisches Abstrahlen von Ultraschall-Gefäß- Überwachungssginalen über eine geeignet eingerichtete Sonde,10. A method for detecting ultrasound signals reflected on a fluid stream, in particular for operating the device according to one of claims 1 to 9, with the steps: periodic radiation of ultrasound vessel monitoring signals via a suitably equipped probe,
Empfangen und Aufbereiten der an einem Fluidstrom in einem zu beobachtenden Gefäß reflektierten Signale, gekennzeichnet durch die Schritte:Receiving and processing the signals reflected by a fluid flow in a vessel to be observed, characterized by the steps:
Abtasten einer vorbestimmten Mehrzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden, diskreten Signalamplituden des reflektierten Signals innerhalb einer Signalperiode undSampling a predetermined plurality of temporally successive, discrete signal amplitudes of the reflected signal within a signal period and
Vergleichen der diskreten Signalamplitude über eine Mehrzahl von Signalperioden zum Erkennen eines Embolus und zum Ausgeben eines Embolus -Erkennungssignals als Reaktion darauf. Comparing the discrete signal amplitude over a plurality of signal periods to detect an embolus and to output an embolus detection signal in response thereto.
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