DE2736310B2 - Verzögerungsanordnung für eine Abbildungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verzögerungsanordnung für eine Abbildungseinrichtung gcmiiß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

In den letzten Jahren gab es eine rege Entwicklungstäügkcit bezüglich Ultraschall-Systemen zur Erzeugung von zeitlich nicht verzögerten Abbildern von inneren Abschnitten des menschlichen Körpers. Bei einem derartigen System wird eine Anordnung von Meßwertumformern zur Umwandlung kurzer Impulse aus Wechselstromwellen in entsprechende Druckwellen in Kontakt mit dem Körper gebracht. Durch Wahl der relativen Einwirkungszeiten der elektrischen Impulse auf die Meßwertumformer kann die Druckwelle für jeden Impuls in einen Strahl umgeformt werden, der sich in eine beliebige Richtung erstreckt. Die Richtung des Strahls der Druckwelle für jeden Impuls kann geändert werden, um einen Sektor effektiv abzutasten. Wenn die Druckwellenimpulse durch das Körpergewebe gelangen, wird ein Anteil ihrer Energie reflektiert, wenn sie auf Gewebe mit einer unterschiedlichen akustischen Charakteristik auftreffen. Eine Anordnung von Aufnahmc-Meßwertumformern, welche die reflektierten Druckwellen in entsprechende elektrische Wellen umformen, wird dynamisch längs der Richtung jedes ausgesendeten Strahles von einem Minimumbereich zu einem Maximumbereich hin fokussiert.

Das Fokussieren der Anordnung von Aufnahme-Elementen an einem gegebenen Punkt erfordert, daß einige Perioden der Wechselstromwcllen, die von jedem der Meßwert-Umformer aus den von dem betreffenden Punkt reflektierten Druckwellenimpulsen abgeleitete Wechselstromwcllen mit gleicher Phase an einem Summierpunkt überlagert werden. Dadurch ergibt sich eine Signa !verstärkung, wogegen Reflexionen von Druckwellen von anderen Punkten elektrische Wellen erzeugen, die den Summierpunkt mit zufälligen Phasenverzögerungen erreichen. Da die Abstände zwischen irgendeinem gewünschten Fokussierungspunkt und den verschiedenen Aufnahme-Meßwertumformern üblicherweise verschieden sind, treffen die reflektierten Signale bei den Meßwertumformern zu verschiedenen Zeiten ein. Es ist daher erforderlich, daß

κι zwischen jedem Meßwertumfornier und dem Summierungspunkt kompensierende Verzögerungen eingeführt werden, so daß die Gesamtzeit zwischen der Reflexion einer Druckwelle an dem Fokussierungspunkt und dem Eintreffen der entsprechenden elektrischen Welle am

ι·» Summierungspunkt gleich ist unabhängig davon, welcher Meßwertumformer verwendet wird. Die kompensierenden Verzögerungen werden dynamisch verändert, so daß der Fokussieiungspunkt sich von einem minimalen zu einem maximalen Bereich längs der

:<i Richtung der ausgesendeten Impulse bewegt.

Die erforderlichen Verzögerungen können z. B. durch Verzögerungsleitungen erzeugt werden, wie sie u. a. aus der DE-AS 22 10 719 im Zusammenhang mit einem Echolotgerät bekannt sind. Es ist auch bekannt (DE-OS

r. 22 02 989), bei abbildenden Ultraschallsystemen getrennte Verzögerungsleitungen für jeden Ultraschallwandler vorzusehen, jede Verzögerungsleitung muß dabei in der Lage sein, die jeweils maximal erforderliche Verzögerung zu bewirken. Da alle Verzogerungsleitun-

H) gen die volle Verzögerungszeit für den jeweils zugeordneten Ultraschallwandler, d. Ii jeweils relativ lange Verzögerungszeiten aufbringen müssen, entsteht dabei eine kostspielige Anordnung, da Laufzeitglieder mit langen Verzögerungszeiten im Gegensatz zu

Γ. solchen mit kurzen Verzögerungszeiten sehr teuere Bauelemente sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Verzögerungsanordnung für eine Ultraschall-Abbildungseinrichtung zu schaffen, die einfach und kosten-

4Ii günstig zu realisieren ist. Die Lösung der Aufgabe erfolgt durch die Verzögerungsanordnung gemäß dem Anspruch I.

Dabei werden eine lange Haiiptver/.ögerungsleitung mit verschiedenen Anzapfungen sowie eine Vielzahl

4ί von Leitungen für inkremental, einstellbare Verzögerungen vorgesehen. |cde dieser letztgenannten Verzögerungsleitungen ist zwischen einem oder mehreren Meßwertumformern und einer ausgewählten Anzapfung auf der Hauptverzögerungsleitung angeordnet. Die

>ii kleine veränderbare Verzögerung kann durch irgendeine bekannte Einrichtung realisiert werden, beispielsweise durch pupinisierte Induktionsspulen und/oder Kondensatoren mit veränderbaren Einrichtungen zur Kombination von Verzögerungsleitungen mit kleinen,

si unterschiedlichen Verzögerungen durch Schaltverbindungen und durch eine einfache angezapfte kurze Verzögerungsleitung. In der nachfolgenden Beschreibung werden kleine veränderliche Verzögerungen durch eine angezapfte Verzögerungsleitung realisiert,

H) aber es können auch andere steuerbare inkremental? Verzögerungseinrichtungen verwendet werden.

Die Anzapfungen auf der Hauptverzögerungsleitung, mit welcher die Meßwertumformer über kleine einstellbare Verzögerungsschnitte verbunden sind, sind

(,-> derart ausgewählt, daß die Anordnung längs eines gewünschten Abtastwinkels oder einer Abtasteinrichtung fokussiert wird und die kleinen, einstellbaren Verzögerungen werden während einer Abtastung in der

besagten Richtung verändert, um die Fokussierung der Anordnung vom Minimalbereich zum Maximalbereich hin zu verschieben.

In der Zeichnung ist ein schemalisch dargestellter Meßwertumformer oder eine andere Signaiquelle mit einem Ende einer inkrementalen Verzögerungsleitung Id verbunden, die mehrere Anzapfungen 11, ; 2, / 3 und /4 aufweist. Schalter 51, 52, 53 und 54 zur Steuerung der Anzapfungen der inkrementalen Verzögerungsleitung sind zwischen diesen Anzapfungen und einer Sammelleitung 6 verbunden. Zwischen der Sammelleitung 6 und einem Eingang von Summierverstärkern 16, 18, 20, 22 und 24 sind Schalter 8, 10, 12, 13 hzw. 14 zum Steuner der Anzapfungen für die Hauptverzögerungsleitung verbunden. Die Hauptverzögerungsleitung besteht aus einer Anzahl von Abschnitten, wobei der Abschnitt M 1 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 16 und einem Eingang des Verstärkers 18, der Abschnitt M2 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 18 und einem Eingang des Verstärkers 20, der Abschnitt M3 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 20 und einem Eingang des Verstärkers 22 und der Abschnitt M4 zwischen dem Ausgang des Verstärkers 22 und einem Eingang des Verstärkers 24 verbunden ist. Eine Stuerungseinrichtung 26 für die inkrementale Verzögerungsleitung schließt selektiv nur einen der Schalter S 1 bis 54 während gewünschter Zeitintervalle durch Signale, die den Schaltern über einen sehen .!tisch angedeuteten Leiter 28 zugeführt weiden. Eine Steuerungseinrichtung 30 für die Hauptverzögerungsleitung schließt nur einen der Schalter 8 bis 14, während andere gewünschter Zeitintervalle durch Signale, die den Schaltern über schematisch dargestellte Leiter 32 und 34 zugeführt werden. Somit bilden die Leitung IJ für inkrementale Verzögerungen, die Steuerungseinrichtung 26, die Schalter S 1 bis 54, die Sammelleitung 6 und die Schalter 8 bis 14 eine Einrichtung, durch welche wahlweise vorbestimmte kleine inkrementale Verzögerungen zwischen jedem der Meßweitumrormer und einer der Anzapfungen auf der I lauptver/.ögerungsleitung erzeugt werden.

Die Sammelleitung 6 könnte gemäß einer anderen Ausführungsform mit einem Ende der Leitung Ij für inkrementale Verzögerungen verbunden sein, und der Meßwertumformer 2 könnte mit verschiedenen An/ap fungen durch die Schalter 5 1 bis .94 verbunden sein.

Bei einem tatsächlich ausgeführten Gerät können viele Aufnahme-Meßwertumformer verwendet werden von denen zur Vereinfachung nur einer dargestellt ist.

Mittels der beschriebenen Einrichtung kann die Anordnung mit dem Meßwertumformer 2, 2' allgemein entlang einer gegebenen Richtung fokussiert werden. indem für jeden Meßwertumformer eir Steuerungssthalter zum Anzapfen der Hauptverzögerungsleitung geschlossen wird. Somit würde für eine Fokussierung in einer bestimmten Richtung einer der Schalter 8 bis 14 und einer der Schalter 8' bis 14' geschlossen. Die Hauptverzögerungsleitung ergibt die minimale Verzögerung, welche für jeden Meßwertumformer während des Zeitintervall erforderlich ist. in welchem der Fokussierungspunkt der Anordnung mit Punkten in einer gegebenen Richtung zusammenfallen soll. Die Weiterschaltung der Fokussierung der Anordnung von einem Minimalbereich zu einem Maxirnalbereich entlang der gewählten Richiung kann erreich! werden, indem einer der die Anzapfung für die inkrementale Verzögerungsleitung steuernden Schalter 51 bis 54 für jeden Meßwertumformer in geeigneter Reihenfolge gesteuert wird.

Die Einzelheiten der Steuerungsschaltungen 26 und 30 und die Einrichtung zum Schließen der verschiedenen Schalter in einer gewünschten Art sind nicht dargestellt, da dieses keinen Teil der Erfindung bildet und für den Fachmann ohnehin bekannt ist. Es ist indessen ersichtlich, daß die unterschiedlichen Zeitverzögerungen, mit denen die reflektierten Ultraschallsignale von irgendeinem Fokussierungspunkt im Körper empfangen werden, durch das vorstehend beschriebene System kompensiert werden können, so daß die diesen reflektierten Signalen entsprechenden Wechselstromsignale an der Ausgangsklemme 36 mit gleicher Phase auftreten.

Ein wesentlicher Vorteil der beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die gesamte erforderliche Verzögerung etwa um 80% erniedrigt wird. Dieses beruht darauf, daß Abschnitte der Hauptverzögerungsleitung einen Teil der Verzögerung von mehr als einem Meßwertuniformer beitragen können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Verzögerungsanordnung für eine Einrichtung zum Abbilden von internen Abschnitten des menschlichen Körpers entsprechend Reflexionen von kurzen Uitraschaüimpulsen durch das Körpergewebe, gekennzeichnet durch die Kombination der folgenden Merkmale: eine Anordnung von Aufnahme-Meßwerturr.formern, eine Hauptverzögerungsleitung mit mehreren Anzapfungen (M 1 bis M4) und eine Einrichtung (ld, S1 bis 54, 6, 8 bis 14) zur Wahlweisen Einfügung von vorbestimmten kleinen Beträgen von inkrementalen Verzögerungen zwischen jedem der Meßwertumformer und einer der Anzapfungen der Hauptverzögerungsleitung.

2. Verzögerungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum wahlweisen Einfügen von kleiiien vorbestimmten inkrementalen Verzögerungen mehrere angezapfte Verzögerungsleitungen (U IJ ...) sowie eine Sammel-Leitung (6) aufweist, daß eine Einrichtung (S \ bis 54) ein Ende jeder der inkrementalen Verzögerungsleitungen (Ij, IJ) über eine ausgewählte Anzapfung (t I,t2,...) dieser Verzögerungsleitungen in Reihe mit einem oder mehreren der Meßwertumformer (2) und der Sammelleitung (6) verbindet und eine Einrichtung (8 bis 14) die Sammelleitung (6) mit einer der Anzapfungen (M 1 bis M 4) auf der Hauptverzögerungslcitung verbindet.