DE3103825A1

DE3103825A1 - Kombiniertes tomographisches und kardiographisches ultraschallbilderzeugungsgeraet

Info

Publication number: DE3103825A1
Application number: DE19813103825
Authority: DE
Inventors: Fukumoto Tokyo Akira; Fukukita Hiroshi; Irioka Sagamihara Kanagawa Kazuyoshi; Tachita Kawasaki Kangawa Ryobun; Yano Kawasaki Kanagawa Tsutomu; Hayakawa Sagamihara Kanagawa Yoshihiro
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1980-02-05
Filing date: 1981-02-04
Publication date: 1981-12-10
Also published as: DE3103825C2; JPS6257345B2; JPS56109649A; US4423737A

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE ^: - ^{: :}" ^: *·■"" *: Patentanwälte und ^{mc wunun}" ilin«fr.._r.. ..... _: Vertreter beim EPA

Grhpp - Ppi ι mamm Dipl.-Ing. H.Tiedtke

V3RUPE r ELLMANN Dipl.-Chem. G. Bühling

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3103825 Dipl.-Ing. R Grupe

Dlpl.-Ing. B. Pellmann

Bavariarlng 4, Postfach 202402 8000 München 2

Tel.: 089-539653

Telex: 5-24845 tipat

cable: Germaniapatent Müncher

04. Februar 1981 DE 1010/ case G5-8O41-MK

Matsushita Electric Industrial Company, Limited

Kadoma City / Japan

Kombiniertes tomographisches und kardiographisches UltrasChallbilderzeugungsgerät

Die Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Ultraschallbilderzeugungsgerät und insbesondere auf ein kombiniertes tomographisches und kardiographisches Ultraschallbilderzeugungsgerät, bei dem die beiden unterschiedlichen Bilder gleichzeitig auf einem einzigen Kathodenstrahlröhrenschirm dargestellt werden. :

Bei der Darstellung tomographischer und kardiographischer Ultraschallbilder wird herkömmlicherweise eine gemeinsame Anordnung elementarer Wandler zum Aussenden eines Schall- bzw. Ultraschallstrahls und zum Empfangen von 0 Echosignalen verwendet, die von unterschiedlichen Geweben bzw. Gewebebereichen eines menschlichen Körpers zurückkehren. Der für die tomographische Darstellung eingesetzte Ultraschallstrahl wird zur Abtastung entlang einer Ebene des Körpers aufeinanderfolgend um gleiche Tangentialinkremente abgelenkt, während der für die kardiographische Darstellung eingesetzte Strahl in einer vorbestimmten Richtung mit Intervallen ausgesendet, die unterschiedlich zu

Ro/rs 1300S0/05A0

Deut.'. <£; Bank (München) Klo. 51/61070 Dresdner Bank (München) KIo. 3939 844 Postscheck (München) Kto. 670-43-804

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den Intervallen sind, um die der Strahl für die tomographische Darstellung abgelenkt wird. Aufgrund des Unterschieds der Art der Darstellung bzw. Erzeugung der beiden Ultraschallbilder erfordert die Darstellung bzw. Abbildung der beiden Bilder bislang zwei separate Kathodenstrahlröhren oder die Verwendung einer einzigen Kathodenstrahlröhre, auf der die beiden Bilder selektiv angezeigt werden. Jede dieser herkömmlichen Methoden ist nachteilhaft, da die Bilder für eine Aufbewahrung bzw. ■jQ Speicherung auf separaten Aufzeichnungsblättern aufgezeichnet werden müssen.

Mit der Erfindung wird ein Ultraschallbilderzeugungsgerät geschaffen, bei dem eine gleichzeitige Darstellung eines tomographischen und eines kardiographischen Bilds mittels einer einzigen Kathodenstrahlröhre eines Fernsehmonitors möglich ist, so daß die beiden Ultraschallbilder auf einem einzigen Aufzeichnungsblatt aufgezeichnet werden können.

Das erfindungsgemäße Ultraschallbilderzeugungsgerät enthält einen Ultraschallstrahlabtaster mit einer Anordnung bzw. Reihe elementarer Wandler, einem ersten und einem zweiten Digitalspeicher mit jeweils einer Matrix aus Zellen- bzw. Speicherzellenplätzen, und einer Abtast- und Umwandelschaltung, die von Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Geweben des Körpers zurückkehrende Echosignale abtastet und in digitale Echodaten umwandelt. Die digitalen Echodaten werden spaltenweise, d. h. Abtastlinie für Abtastlinie, in den ersten Digitalspeicher eingeschrieben und zeilenweise, d. h. Rasterlinie für Rasterlinie, aus ihm ausgelesen und an einen ersten Pufferspeicher abgegeben. Die digitalen Echodaten, die in Abhängigkeit von aufeinanderfolgend in eine vorbestimmte

3^J Richtung gerichteten Strahlen erhalten werden, werden spaltenweise (Abtastlinie für Abtastlinie) in den zweiten Digitalspeicher eingeschrieben und aus ihm zeilenweise

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(Rasterlinie für Rasterlinie) an einen zweiten Pufferspeicher ausgelesen. Die im ersten und im zweiten Pufferspeicher gespeicherten Daten werden für eine Digital-Analog-Umwandlung ausgelesen und in einem Fernseh-"Rahmenintervall" selektiv an eine einzige Kathodenstrahl-Anzeigevorrichtung zur Modulation der Intensität eines entlang der Fernseh-Rasterlinien abgetasteten bzw. geführten Elektronenstrahls abgegeben, um somit gleichzeitig tomographische und kardiographische Bilder in unterschiedlichen Bereichen desselben Sichtschirms der Anzeigevorrichtung darzustellen.

Das erfindungsgemäße ültraschallbilderzeugungs-• gerät arbeitet vorzugsweise mit einer Sektorabtastung, bei der der Ultraschallstrahl auf jeder Seite der Normalen auf die gemeinsame Wandleranordnung aufeinanderfolgend um gleiche tangentiale Winkelinkremente abgelenkt wird,. so daß das tomographische Bild in Sektorfeldanordnung dargestellt wird. Damit kann das kardiographische Bild in einem Bereich des Bildschirms dargestellt werden, der dem Ursprungs- bzw. Ausgangspunkt der sektorabtastgesteuerten Ultraschallstrahlen benachbart ist.

Vorteilhafterweise werden Interpolatoren zum Erzeugen zusätzlicher Daten eingesetzt, um die aus dem ersten und dem zweiten Digitalspeicher ausgelesenen Daten zu ergänzen. Die Original- und Interpolationsdaten werden in einen ersten und einen zweiten Zeilenspeicher eingeschrieben und aus diesen in geeigneten, konstanten Raten

^ou für die Digital-Analog-Umwandlung ausgelesen. Die in einem der beiden Zeilenspeichern eingeschriebenen Daten werden in einen Analogspeicher eingeschrieben und aus diesem mit einer Rate ausgelesen, die größer als die Rate ist, mit der die Daten aus dem anderen Zeilenspeicher ausgelesen werden.

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Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1A und 1B Blockbilddarstellungen eines Ausführungsbeispiels des Ultraschallbilderzeugungs geräts,

Fig. 2 eine Ansicht von Ultraschallabtastlinien des Sektorabtasters, wobei die auf mit Buchstaben bezeichneten Rasterquerlinien angeordneten Datenabtastpunkte für die tomographische Darstellung als Punkte und

für die kardiographische Darstellung als Kreise wiedergegeben sind,

Fig. 3A und 3b schematische Draufsichten auf die Anordnung der in Zufallszugriffsspeichern

der Vorrichtung für tomographische und kardiographische Darstellungen gespeicherten Daten,

Fig. 4 in einem Blockschaltbild Einzelheiten des

in Fig. 1A dargestellten Adressengenerators, und

Fig. 5A und 5B unterschiedliche Ausführungen, bei ™ denen die tomographi'schen und kardiographi-

schen Bilder in unterschiedlichen Bereichen eines Bildschirms dargestellt werden.

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] Das in den Fig. 1A und 1B dargestellte Tomographie- und Kardiographie-Ültraschallbilderzeugungsgerät enthält eine lineare Anordnung 10 aus piezoelektrischen Wandlerelementen, die mit einem Impulsgenerator 12 zum Aussenden c von Ultraschallimpulsen über entsprechende veränderbare bzw. einstellbare Verzögerungselemente 13 verbunden sind. Die Ultraschallimpulse werden zur Ausbildung eines Ultraschallhauptstrahles in Abhängigkeit von von einem Festwertspeicher (ROM) 16 zugeführten Verzögerungsdaten aufeinanderfolgend verzögert. Die jeweilige Größe der durch die Verzögerungselemente 13 hervorgerufenen Verzögerungen wird aufeinanderfolgend derart verändert, daß der Hauptstrahl in beiden Richtungen von der Normalen auf die • lineare Anordnung bzw. die Wandlerreihe 10 winklig abgelenkt wird, so daß ein Sektorabtastfeld in einem zu untersuchenden menschlichen Körper zur Ausbildung eines tomographischen Bilds einer bestimmten Ebene des Körpers erzeugt wird. Der radiale Hciuptstrahl wird um im wesentlichen gleiche tangentiale Winkelinkremente Δ Υ bezüglich der in Fig. 2 dargestellten Normalen oder Bezugslinie R abgelenkt.

Die ausgesandte Ultraschallenergie wird an Grenzflächen zwischen unterschiedlichen Materialien oder Geweben des Körpers mit unterschiedlicher Amplitude reflektiert und erreicht die Wandler in aufeinanderfolgend verzögerten Intervallen, bevor ein nachfolgender Ultraschallstrahl ausgesendet wird. Die empfangenen Echosignale werden über entsprechende veränderbare Verzögerungselemente 14 an einen Summierverstärker 22 abgegeben.

Die veränderbaren Verzögerungselemente 14 werden von dem Festwertspeicher 16 entsprechend mit Verzögerungsdaten gespeist, so daß die empfangenen Signale einem scharf fokussierten Punkt im Körper entsprechen. Die an die veränderbaren Verzögerungselemente 13 und 14 abgegebenen

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Verzögerungsdaten werden von dem Festwertspeicher 16 in Abhängigkeit von Adreßdaten erzeugt, die von einem Adreßzähler 18 mit einer von einer ersten Taktquelle 20 erzeugten Taktrate bzw. -frequenz von 3 kHz zugeführt werden. Die Echosignale werden in dem Summierverstärker 22 zusammengefaßt und einem Detektor 24 zugeführt, der die hohen Frequenzanteile des zusammengefaßten Echosignals zur Ermittlung der Hüllkurve unterdrückt. Das kombinierte Echosignal wird dann mit einer Rate abgetastet, die umgekehrt proportional dem Cosinus des Winkels 6 zwischen dem radialen Hauptstrahl und der Bezugslinie R ist, so daß die abgetasteten Punkte im Sektorabtastformat entlang von Fernsehrasterlinien ausgerichtet sind, die parallel zu- * einander und zu der Wandlerreihe 10 verlaufen und gegenseitig gleichmäßig mit einem Abstand Δ X beabstandet sind, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Der Abtastvorgang erfolgt dabei mittels einer Abtastschaltung, die einen Analog-Digital-Umsetzer 26 und einen Adressengenerator 32 enthält.

Wie in Fig. 4 im Detail gezeigt ist, enthält der Adressengenerator 32 einen Festwertspeicher 320, einen digitalen Addierer 321, eine Halteschaltung 322, einen digitalen Vergleicher 323, eine Binärzähler 324, eine

2ii Taktimpulse mit einer Frequenz von 14 MHz erzeugende Taktquelle 3 25 und einen Adreßzähler 326. Der Festwertspeicher 320 enthält einen Satz voraufgezeichneter Abtastdaten, die jeweils beispielsweise dem inkrementalen Abtastintervall für jeden der radialen Abtaststrahlen 1 bis 11 darstellen. Dieses Abtas*tintervall ist umgekehrt proportional dem Cosinus des Winkels θ zwischen dem Strahl und der Bezugslinie R. Jede der Abtastdaten wird in Abhängigkeit von einer der Adreßdaten des Adreßzählers 18 ausgelesen und einem ersten Binärdateneingang des Addierers 321 zugeführt. Der Inhalt des Addierers 321 wird an die Halteschaltung 322 als Bezugsdaten für den Ver-

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gleicher 323 übertragen, der sie mit anderen Daten vergleicht ,. die von dem Binärzähler 324 zugeführt werden, der von der Taktquelle 325 Taktimpulse mit einer Frequenz von 14 MHz empfängt. Der Binärzähler 324 erzeugt eine binäre Darstellung der inkrementalen Daten als Funktion der Zeit mit einer Rate von einem Bit im Ansprechen auf jeden Eingang bzw. Eingangsimpuls des 14 MHz-Takts. Wenn diese zeitveränderlichen Binärdaten die in der Halteschaltung 322 gespeicherten inkrementalen Bezugsabtast-

IQ daten erreichen, so erzeugt der Vergleicher 323 ein Koinzidenzausgangssignal und gibt dieses an den Analog-Digital-Umsetzer 26 und die Halteschaltung 322 ab, woraufhin diese ihren Inhalt über eine Rückkopplungsschaltung • 327 an einen zweiten Binardateneingang des Addierers 321 überträgt. Dadurch wird ein vorbestimmter Inkrementbetrag zweifach im Addierer 321 akkumuliert und an die Halteschaltung 322 und weiterhin an den Vergleicher 323 übertragen. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis alle Abtastpunkte a bis r entlang einer bestimmten radialen Abtastlinie abgetastet sind. Die Halteschaltung 322 und der Addierer 321 werden in Abhängigkeit von einem über einen Anschluß C der Taktquelle 20 zugeführten Taktimpuls gelöscht, wenn der Abtastvorgang bezüglich jedes bzw. des jeweiligen Strahlablenkungswinkels beendet ist. In Abhängigkeit vom nächsten Taktimpuls der Taktquelle 20 werden nachfolgende Adressendaten bzw. eine nachfolgende Adresseninformation von dem Festwertspeicher 3 20 abgegeben und der vorstehend beschriebene Prozeß wiederholt, womit entlang des Wegs des nächsten benachbarten radialen Strahls abgetastet wird. Der Vergleicher 323 erzeugt also Ausgangsimpulse in Intervallen, die bei Abtastung entlang eines bestimmten Strahlpfads gleich groß sind und sich als Funktion des Cosinus des Winkels θ zwischen dem Strahl und der Bezugslinie R umgekehrt verändern. Das Aus-

*" gangssiqnal des Vergleichers 323 wird an den Adreßzähler

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] 326 zur Erzeugung von Adressendaten für jeden abgetasteten Punkt abgegeben, der diese zusammen mit den von dem Adreßzähler 18 zugeführten Adressendaten an einenZufallszugriffsspeicher 28 zum spaltenweisen Einschreiben der mittels des Analog-Digital-Umsetzers 26 digital umgewandelten Echodaten in diesen abgibt, so daß die digitalen Echodaten in orthogonalem Format bzw. orthogonaler Darstellung gespeichert sind, wie es in Fig. 3A gezeigt ist. Die in dem Zufallszugriffsspeicher 28 gespeicherten Daten werden nachfolgend zur Erzeugung des tomographischen Bildes weiterverarbeitet.

Erfindungsgemäß werden die Adressendaten vom Adreß-• zähler 18 über elektronische Schalter 34 und 36 dem Festwertspeicher 16 und dem Adressengenerator 32 entsprechend zugeführt. Die Schalter 34 und 36 werden entsprechend einem von einem 1-zu-4-Zähler 38 nach Empfang von jeweils vier Taktimpulsen der Taktquelle 2 0 zugeführten Steuersignal umgeschaltet, um einen Ultraschallstrahl zur Erzeugung eines kardiographisehen Bilds zu erzeugen. Sind die Schalter 34 und 36 aktiviert, so empfängt der Festwertspeicher 16 manuell einstellbare Abtastwinkeldaten von einer Quelle 40/ um den ausgesandten Ultr.aschallstrahl um einen vorbestimmten Winkel abzulenken, wobei er vorzugsweise mit der Bezugslinie R übereinstimmt.

Der Ultraschallstrahl für die kardiographische Aufzeichnung kann dabei mittels manueller Einstellung der Quelle bzw. Datenquelle 40 in jede gewünschte Richtung abgelenkt werden. Der Adressengenerator 32 erhält feste Speicheradreßdaten von einer Datenquelle '42, um die Punkte des Abtaststrahls entlang der Bezuqslinie R abzutasten und die entsprechenden digitalen Echodaten in die Spalte 6 einzuschreiben, wie es in Fig. 3A durch kleine Kreise

angedeutet ist.
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■j Die kardiographischen digitalen Echodaten werden einem Zufallszugriffsspeicher 30 zugeführt und in diesen in Abhängigkeit von Adressendaten eines Adreßzählers 44, der als Eingangssignal das Ausgangssignal des 1-zu-4- £ Zählers 38 empfängt, und von Adressendaten des Adreßzählers 18 eingeschrieben, so daß die eingegebenen Daten wie in dem Direktzugriffsspeicher 28 Spalte für Spalte in einem Format gespeichert werden, wie es in Fig. 3B dargestellt ist. Dabei bezeichnen U-, U₂ bis U_n die auf-IQ einanderfolgend entlang der Bezugs linie R in jeweils vier radialen Abtastintervallen ausgesandten kardiographischen Ultraschallimpulsstrahlen (UCG) (siehe auch Fig. 2).

Die in dem Direktzugriffsspeicher 28 gespeicherten Daten werden Zeile für Zeile in Abhängigkeit von von einem Adressengenerator 46 zugeführten Zeilenadreßdaten und von von einem Adressengenerator 48 zugeführten Spaltenadreßdaten ausgegeben. Der Adressengenerator 46 empfängt von einer Taktquelle 5 0 zugeführte Horizontalsynchronimpulse H, wenn er durch ebenfalls von der Taktquelle 50 zugeführte Vertikalsynchronimpulse V aktiviert ist, so daß jede der Zeilenadreßdaten bzw. jede Zeilenadresseninformatxon synchron mit jeder horizontalen Abtastlinie erzeugt wird.

- Der Adressengunerator 48 wird in Abhängigkeit vom Horizontalsynchronimpuls aktiviert, so daß er jede Spaltenadresseninformation in Abhängigkeit von Taktimpulsen L erzeugt, die an der Taktquelle 5 0 in Intervallen mit einem Abstand bzw. einer Breite auftreten, der bzw. die dem 1/N-fachen der horizontalen Abtastperiode entspricht, wobei N die gesamte Anzahl der radialen Abtaststrahlen des Sektorfelds bezeichnet. Jede der Zeilendaten des Direktzugriffsspeichers 28 wird einem Interpolator 52 zugeführt, der durch Interpolation zusätzliche digitale Echodaten erzeugt. Die Original- und die Interpolationsdaten werden in Ab- ^5 hängigkeit vom Ausgangssignal des Adressengenerators 48

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einem Zeilenspeicher 54 aufeinanderfolgend zugeführt. Die in dem Zeilenspeicher .54 gespeicherten Daten werden in Abhängigkeit von Adressendaten ausgelesen, die von einer Leseschaltung 56 in Abhängigkeit von von der c Taktquelle 5 0 zugeführten Taktimpulsen M erzeugt werden. Die Taktimpulse M treten mit einer Rate bzw. Frequenz auf, die sehr viel höher als die Frequenz der Taktimpulse L ist und typischerweise bei 14 MHz liegt. Einzelheiten des Interpolators 52, des Zeilenspeichers 54 und der Lese-

jQ schaltung 56 sind in der US-Patentanmeldung Nr. 100 707 gezeigt und beschrieben. Wie in dieser US-Patentanmeldung ausgeführt ist., ist es aufgrund der Verwendung des Interpolators möglich, die Echodaten in einem orthogonalen . Feld bzw. in orthogonaler Darstellung anstatt in radialer

j 5 Darstellung - bei der das Auftreten von unerwünschten Moire-Streifenmustern möglich ist - anzuzeigen und weiterhin die Direktzugriffsspeicher 28 und und damit zusammenhängenden Zeilensp'eicher für ein Auslesen mit konstanter Rate bzw. Frequenz zu adressieren.

Die vom Zeilenspeicher 54 ausgegebenen Echodaten

werden als'ein Sektorabtastfeldsignal A einem Digital-Analog-Umsetzer 58 (Fig. 1B) zugeführt, um das ursprüngliche Echoamplitudensignal wiederzugewinnen, das dann an einen Eingangsanschluß eines Schalters 6 0 angelegt wird.

Die in dem Direktzugriffsspeicher 30 gespeicherten Daten für das kardiographische Bild werden zeilenweise in Abhängigkeit von von einem Adressengenerator 62 zugeführten Zeilenadreßdaten und von von einem Adressengenerator 64 zugeführten Spaltenadreßdaten zeilenweise ausgegeben. Der Adressengenerator 62 empfängt die Horizontalsynchronimpulse H zur Erzeugung jeder der Zeilenadreßdaten synchron mit jeder horizontalen Abtastlinie,

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] wenn er durch einen Vertikalsynchronxmpuls V aktiviert ist. Der Adressengenerator 64 wird mit Taktimpulsen L gespeist, um so viele Spaltenadreßdaten zu erzeugen, wie es für die kardiographische Darstellung notwendig ist, wenn er durch einen Horizontalsynchronimpuls H aktiviert ist. In gleicher Weise wie bei dem Direktzugriffsspeicher 28 werden auch die aus dem Direktzugriffsspeicher 30 ausgegebenen Zeilendaten für die kardiographische Darstellung einem Interpolator 66 mit im wesentlichen gleicher Konstruktion wie der des Interpolators 52 zugeführt. Damit werden die Zeilendaten für die kardiographische Darstellung in gleicher Weise wie vorstehend beschrieben interpoliert und einem Zeilen-• speicher 68 in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Adressengenerators 64 zugeführt. Die in dem Zeilenspeicher 68 gespeicherten kardiographischen Daten werden in Abhängigkeit von einem Lesesignal einer Leseschaltung 70, die den gleichen Aufbau wie die Leseschaltung 56 besitzt, ausgelesen und als Anzeigedaten bzw. ein Anzeigesignal B einem Digital-Analog-Umsetzer 72 und anschließend einem Eingangsanschluß eines Schalters 74 zugeführt. Der Schalter 7 4 überträgt das analoge Eingangssignal selektiv an einen seiner Ausgangsanschlüsse und anschließend an eines der ladungsgekoppelten Elemente 76 oder 78. Die Ausgänge der ladungsgekoppelten Elemente 76 und 78 sind mit entsprechenden Eingängen eines Schalters 80 verbunden. Die Schalter 7 4 und 80 werden durch ein "Teilbild"-Aktivierungssignal F gesteuert, das durch eine Zeitgeberschaltung 82 erzeugt wird, wenn ein gegebenes "Teilbild" bzw. Feld ineinander-

3Q verflochtener Linien bzw. Zeilen'auf einer Kathodenstrahl-Anzeigeeinheit 84 angezeigt wird. Die Steuerung der Schalter 74 und 80 erfolgt dabei dergestalt, daß der bewegbare Kontaktarm des einen Schalters mit einem der beiden ladungsgekoppelten Elemente 76 und 78 und der Kontakt-

^ arm des anderen Schalters mit dem anderen der beiden

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] ladungsgekoppelten Elemente verbunden sind, so daß das eine ladungycjekoppelte Element während des ersten "FeId"-Intervalls sein Ausgangssignal an den Schalter 6 0 und über diesen an eine Mischstufe 86 abgibt, während das andere

β ladungsgekoppelte Element mit Eingangsdaten gespeist wird. Während des zweiten "Feld"-Intervalls sind die Verhältnisse umgekehrt.

Die ladungsgekoppelten Elemente 76 und 78 werden durch von der Zeitgeberschaltung 82 über eine Schaltereinheit 88 zugeführte Lese- und Schreib-Taktsignale entsprechend angesteuert, um synchron mit dem "Teilbild"-Aktivierungssignal Lese- und Schreibvorgänge durchzu-• führen. Genauer gesagt liegt dabei das Schreib-Taktsignal an dem ladungsgekoppelten Element 76 zum Speichern der Daten für die kardiographische Darstellung bei der Feldabtastung und das Lese-Taktsignal an dem ladungsgekoppelten Element 78 zum Auslesen der Daten für die ■ kardiographische Darstellung aus diesem an, wenn das "Teilbild"-Aktivierungssignal F am Schalter 88 anliegt, wohingegen bei Nichtanliegen des Signals F die Betriebsweisen der ladungsgekoppelten Elemente 76 und 78 umgekehrt sind.

Jedes der ladungsgekoppelten Elemente 76 und 78 wird mit einer Frequenz ausgelesen, die doppelt so hoch ist wie die Frequenz, mit der die Sektorabtastdaten aus dem Zeilenspeicher 54 ausgelesen werden. Während der ersten halben Periode jeder der horizontalen Abtastlinien, die in der ersten bzw. ob'eren Hälfte der vertikalen Abtastperiode vorhanden sind, befindet sich der Schalter 60 in der Stellung A, so daß die Sektorabtastdaten A der Mischstufe 86 zugeführt werden, wohingegen der Schalter 60 während der zweiten Halbperiode der-

selben horizontalen Abtastlinien bzw. -zeilen in die Position B umgeschaltet ist, so daß der Mischstufe

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, die Daten für die.kardiographische Darstellung zugeführt werden. Dies wird durch einen von der Zeitgeberschaltung 82 zugeführten Wählimpuls S erreicht. Während den übrigen Zeilenabtastungen in der zweiten Hälfte der vertikalen _ς Abtastperiode wird der Schalter 60 in der Stellung A gehalten, so daß die Sektorabtastdaten an die Mischstufe 86 gelangen. Weiterhin werden der Mischstufe 86 Vertikalsynchronimpulse V und Horizontalsynchronimpulse H zur Erzeugung eines zusammengesetzten Videosignals zugeführt,

1₍, das an der Kathodenstrahl-Anzeigeeinheit 84 für eine Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls der Anzeige-Kathodenstrahlröhre anliegt. Damit wird in der oberen rechten Ecke des Sichtschirms ein mit B bezeichnetes . Ultraschall-Kardiographiebild gleichzeitig mit einem im

ic übrigen Bereich des Schirms abgebildeten und mit A bezeichneten sektorabgetasteten Tomographiebild erzeugt.

Alternativ kann auch, wie es in Fig, 5A gezeigt ist, das sektorabgetastete Ultraschallbild in der oberen rechten Ecke des Schirms abgebildet werden, während das kardiographische Bild im verbleibenden Bereich des Schirms wiedergegeben wird, was dadurch erreicht werden kann, daß die Verbindungen zwischen den Ausgangsanschlüssen der Zeilenspeicher 54 und 68 und der Digital-Analog-Umsetzer 58 und 72 vertauscht werden. Die Zeitgeberschaltung 82 kann auch dahingehend modifiziert werden, daß das Tomographie- und das Kardiographiebild in der linken bzw. der rechten Hälfte des vollen Schirmbereichs wiedergegeben werden, wie es in Fig. 5B dargestellt ist.

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Zusammengefaßt werden Ultraschallechosignale aufeinanderfolgend abgetastet und in digitale Echodaten umgewandelt, die in einen nrsten Digitalspeicher Abtastlinie für Abtastlinie eingeschrieben und Rasterlinie für Rasterlinie ausgelesen und an einen ersten Pufferspeicher übertragen worden. Die digitalen Echodaten, die in Abhängigkeit von aufeinanderfolgend in oine vorbestimmte Richtung iuisijesondeten .'.!Lrihlen erhalten werden, werden Abtastlinjc für Abtastlini·· in einen zweiten Digital-Speicher eingeschrieben uivl aus diesem Rasterlinie für Rasterlinio ausgelesen und an einen zweiten Pufferspeicher übertragen. Die in dem ersten und dem zweiten Pufferspeicher gespeicherten Daten werden für eine ' Digital-Analog-Umsetzung ausgelesen und selektiv innerhalb eines Fernseh-Vollbild-Intervalls an eine einzige Kathodenstrahlröhre zur Steuerung von deren Elektronenstrahlintens i. tat abgegeben, so daß in verschiedenen Bereichen des Kathodenstrahlröhren-Sichtschirms tomographische und kardiographische Bilder abgebildet werden.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

Ultraschallbilderzeugungsgerät, gekennzeichnet durch

eine Ultraschallsendeeinrichtung (10, 12, 13, 16) zum Aussenden von Ultraschallenergie entlang einer Mehrzahl aufeinanderfolgender Äbtastpfade,

eine Abtasteinrichtung (10, 14, 22, 24, 26) zum Abtasten und Umwandeln von der Amplitude der entlang der Abtastpfade zurückkehrenden Ultraschallenergie entsprechenden Ultraschallechosignalen in digitale Echodaten,

einen ersten und einen zweiten Digitalspeicher (28 bzw. 30) mit jeweils einer Matrix aus in Zeilen und Spalten angeordneten Speicherzellplätzen, die jeweils einem abgetasteten Punkt entsprechen,

eine erste Schreib- und Leseeinrichtung (18, 32, 46, 48) zum spaltenweisen Einschreiben der digitalen Echodaten in den ersten Digitalspeicher (28) und zum zeilenweisen Auslesen der gespeicherten Echodaten und deren übertragung an einen ersten Digital-Analog-Umsetzer (58),

eine zweite Schreib- und Leseeinrichtung (18, 44, 62, 64) zum spaltenweisen Einschreiben von in Abhängigkeit von entlang eines vorbestimmten Äbtastpfads zurückkehrenden Ultraschallechosignalen erzeugten digitalen Echodaten in den zweiten Digitalspeicher {30) und zum zeilenweisen Aus-

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i-···* Bank (München) Kto. 51/61070

Dresdner Bank (München) KIo. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-B04

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] lesen der gespeicherten Echodaten und deren übertragung an einen zweiten Digital-Analog-Umsetzer (7 2) und

eine Wähleinrichtung (60), die die Ausgangssignale des ersten und des zweiten Digital-Analog-Umsetzers (58 bzw. 72) zum Steuern der Elektronenstrahlintensität einer Kathodenstrahlröhre selektiv an eine Anzeigeeinrichtung (84) innerhalb eines Vollbildintervalls anlegt, so daß eine gleichzeitige Darstellung eines tomographischen und eines kardiographischen Bilds.auf derselben Anzeigeeinrichtung (84) erfolgt.
2. Ultraschallbilderzeugungsgerat nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsendeeinrich-• tung (10, 12, 13, 16) eine Einrichtung (13, 16, 18, 20,

40) zum Aussenden von Ultraschallenergie entlang jedes aus einer Mehrzahl aufeinanderfolgenden Abtastpfade in gleichen ersten Intervallen, um die in den ersten Digitalspeicher (28) einzuschreibenden digitalen Echodaten zu erzeugen, und zum Aussenden von Ultraschallenergie entlang eines vorbestimmten Abtastpfads (U₁ bis U_n) in aufeinanderfolgenden gleichen zweiten Intervallen enthält, um die in den zweiten Digitalspeicher (30) einzuschreibenden digitalen Echodaten zu erzeugen.
3. Ultraschallbilderzeugungsgerat nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsendeeinrichtung (10, 12, 13, 16) eine Einrichtung (13, 16, 18, 20, 40) zum Aussenden von Ultraschallenergie entlang jedes aus einer Mehrzahl von Abtastpfaden, die um Winkel mit gleichen tangentialen Inkrementen gegeneinander versetzt sind, aufweist und cfuß die Abtasteinrichtung (10, 14, 22, 24, 26) eine Einrichtung (26, 32) zum Abtasten und Umwandeln der der Amplitude der entlang der Abtastpfade zurückkehrenden Ultraschallenergie entsprechenden Ultraschallechosignalen in digitale Echodaten mit einer Frequenz enthält, die sich umgekehrt zum Cosinus des Winkels der

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Abtastpfade verändert, so daß die abgetasteten Punkte auf Rasterquerlinien angeordnet sind, die rechtwinklig zu der Normalen auf eine Anordnung von Wandlerelementen (10) verlaufen.
4. Ultraschallbilderzeugungsgerät nach einem der

Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wähleinrichtung (60) einen Analogspeicher (76, 78), eine Einrichtung (74, 82, 88) zum Einschreiben des Ausgangs-

]Q signals eines der beiden Digital-Analog-Umsetzer (58 bzw. 72) in den Analogspeicher (76, 78) und zum Auslesen des gespeicherten Signals in die Anzeigeeinrichtung (84) und eine Einrichtung (6 0) zum Anlegen des Ausgangssignals • des anderen der beiden Digital-Analog-Umsetzer (58 bzw.

72) an die Anzeigeeinrichtung (84) abwechselnd mit dem aus dem Analogspeicher ausgelesenen Signal enthält.
5. Ultraschallbilderzeugungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Analogspeicher (76, 78) ladungsgekoppelte Elemente enthält.
6. Ultraschallbilderzeugungsgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein erster Interpolator (52) vorgesehen ist, der die aus dem ersten Digitalspeicher (28) ausgelesenen Daten empfängt, bevor diese an den ersten Digital-Analog-Umsetzer (58) gelangen, daß die Interpolationsdaten zusätzlich zu den aus dem ersten Digitalspeicher ausgelesenen Daten in einen ersten Zeilenspeicher (54) eingeschrieben werden und daß die gespeicherten Daten mit konstanter Rate aus dem ersten Zeilenspeicher (54) in den ersten Digital-Analog-Umsetzer (58) ausgelesen werden.

DE 1010
7. Ultraschallbilderzeugungsgerät nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen zweiten Interpolator (66), der die aus dem zweiten Digitalspeicher (30) ausgelesenen Daten empfängt, bevor diese an den zweiten Digital-Analog-Umsetzer (72) gelangen, daß die Interpolationsdaten zusätzlich zu den aus dem zweiten Digitalspeicher (30) ausgelesenen Daten in einen zweiten Zeilenspeicher (6 8) eingeschrieben werden und daß die gespeicherten Daten aus dem zweiten Zeilenspeicher (68) mit konstanter Rate in den zweiten Digital-Analog-Umsetzer (72) ausgelesen werden.