DE3346534A1

DE3346534A1 - Ultrasonic image display device and method for operating a linear array of ultrasonic transducer elements

Info

Publication number: DE3346534A1
Application number: DE19833346534
Authority: DE
Inventors: Adalbert Dipl.-Ing. 8520 Erlangen Birk
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1983-12-22
Filing date: 1983-12-22
Publication date: 1985-08-14

Abstract

The ultrasonic head (2) comprises a linear array of ultrasonic transducer elements (E1 to En). The latter are activated individually or in a group (3) by progressing in the scanning direction (4) at a predetermined scanning frequency (fs). An object under examination is thus scanned by ultrasound. An evaluating device (11, 14, 16) evaluates the echo signals received from the displaceable individual element or the displaceable group (3) and displays it as B image (20) on an imaging device (18). To generate movements of the object under examination in a different representation, preferably in the M image, with high quality, a fixed group (5) of the elements (E1 - En) is activated jointly with a drive frequency (fa) which is higher than the scanning frequency (fs). A further device for evaluation (12, 14, 17) evaluates the echo signals received from the fixed group (5) and generates a corresponding representation, preferably an M image (21). B image (20) and M image (21) are virtually real-time images. Both of them contain motion information. <IMAGE>

Description

Ultraschall-Bilddarstellunqseinrichtunq und VerfahrenUltrasound imaging device and method

zum Betrieb eines linearen Arrays aus Ultraschall-Wandlerelementen Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf ein Verfahren zum Betrieb eines linearen Arrays aus Ultraschall-Wandlerelementen.for operating a linear array of ultrasonic transducer elements The invention relates to an ultrasound image display device according to the preamble of claim 1. The invention further relates to a method of operating a linear array of ultrasonic transducer elements.

Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtungen der eingangs genannten Art sind in der Literatur vielfach beschrieben und auf dem Markt erhältlich. Das lineare Array kann dabei entweder ein gekrümmtes oder ein geradliniges Array sein. Das Array wird in der Weise betrieben, daß jeweils entweder ein einzelnes Element oder eine (verschiebbare) Gruppe von Elementen unter Fortschreitung in Scan-Richtung aktiviert, d.h. zum Senden und Empfangen eingestellt wird.Ultrasound imaging devices of the type mentioned at the beginning are widely described in the literature and are available on the market. The linear one Array can be either a curved or a straight array. The array is operated in such a way that either a single element or a (movable) group of elements activated while advancing in the scan direction, i.e. set to send and receive.

Vielfach ist es erwünscht, neben dem mit Hilfe der Ultraschall-Wandlerelemente des linearen Arrays gewonnenen B-Bild eine weitere Information zu erhalten. Diese zusätzliche Information könnte prinzipiell durch ein Zusatzgerät, beispielsweise ein selbständiges Doppler-Gerät oder ein A- oder M-Bildgerät, geliefert werden. Zweckmäßiger ist es aber, ein solches Gerät, das die Zusätzliche Information liefern soll, in das Ultraschall-Bilddarstellungsgerät zu integrieren.In many cases it is desirable, in addition to using the ultrasonic transducer elements of the linear array to obtain further information. These additional information could in principle by an additional device, for example a stand-alone Doppler device or an A- or M-image device can be supplied. It is more useful, however, to have such a device that provides the additional information is intended to be integrated into the ultrasound imaging device.

Zu diesem Zwecke ist es bekannt, eine Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung mit B-Bild-Gewinnung (B-Gerät) mit einem M-Zusatzgerät zu versehen. Bei einer solchen Gerätekombination können allerdings ein B- und ein M-Bild gleichzeitig in guter Qualität nicht erhalten werden.For this purpose it is known to use an ultrasound image display device to be provided with B-image acquisition (B-device) with an additional M device. With such a Device combination however, cannot obtain both a B-picture and an M-picture in good quality at the same time will.

Dieses bekannte Gerät ist folgendermaßen aufgebaut: Das B-Bild wird mit einer vorgegebenen Scan-Frequenz akquiriert. Bei einem jeden Scan-Vorgang, der einem Bilddurchlauf entspricht, wird jeweils nur ein einziges Mal an einer vorgewählen Stelle eine M-Bildzeile (M-Bildvektor) akquiriert. Das bedeutet, daß man nur in verhältnismäßig großen zeitlichen Abständen Informationen auf der M-Bildzeile erhält, wodurch Bewegungsvorgänge des untersuchten Objekts oft nicht dargestellt werden können.This known device is constructed as follows: The B-picture is acquired with a given scan frequency. With every scan that corresponds to a scrolling of images, is only preselected once at a time Place an M-image line (M-image vector) acquired. That means that you can only work in receives information on the M-image line at relatively long time intervals, whereby movement processes of the examined object are often not shown can.

Dies gilt insbesondere für recht schnelle Bewegungen des Untersuchungsobjekts. Für Untersuchungen am menschlichen Herzen sind Geräte der bekannten Art daher nur bedingt geeignet.This applies in particular to very rapid movements of the examination subject. Devices of the known type are therefore only used for examinations on the human heart conditionally suitable.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung der eingangs genannten Art mit einem linearen Array so auszugestalten und ein Verfahren zum Betrieb eines linearen Arrays dergestalt anzugeben, daß einerseits ein bewegtes B-Bild mit Hilfe des verschiebbaren Einzel elements oder der verschiebbaren Gruppe, andererseits eine zusätzliche Information über einen vergleichsweise schnell ablaufenden Vorgang mit guter Auswertequalität erhalten wird, wobei B-Bild und Zusatzinformation im wesentlichen gleichzeitig gewonnen werden sollen.The object of the present invention is to provide an ultrasound image display device of the type mentioned at the outset with a linear array and a method to operate a linear array in such a way to indicate that on the one hand a moving B-image with the help of the movable individual element or the movable group, on the other hand, additional information about a comparatively fast running Process with good evaluation quality is obtained, with B-image and additional information are to be obtained essentially at the same time.

Zur Lösung der gestellten Aufgabe ist eine Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung der eingangs genannten Art gekennzeichnet a) durch eine weitere Steuereinrichtung, die eine vorbestimmte, feststehende Gruppe der Ultraschall-Wandlerelemente mit einer Ansteuerfrequenz, die höher ist als die Scan-Frequenz, ansteuert, wobei die feststehende Gruppe aus mindestens einem der Ultraschallwandler-Elemente des linearen Arrays besteht, und b) durch eine weitere Einrichtung zur Auswertung, die die von der feststehenden Gruppe empfangenen Echosignale auswertet.An ultrasound image display device is used to solve the problem of the type mentioned at the beginning, characterized a) by a further control device, the a predetermined, fixed group of the ultrasonic transducer elements with a Control frequency, which is higher than the scan frequency, controls, with the fixed Group of at least one of the ultrasonic transducer elements of the linear array exists, and b) by another facility for evaluation, which evaluates the echo signals received from the fixed group.

Bei einer solchen Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung wird, im Gegensatz zum Stand der Technik, die Zusatzinformation mit einer vergleichsweise hohen Abtastfrequenz gewonnen, wodurch eine verbesserte Darstellung von Bewegungen des untersuchten Gegenstandes möglich ist.In such an ultrasound image display device, im In contrast to the prior art, the additional information with a comparatively high sampling frequency, resulting in an improved representation of movements of the examined object is possible.

Die Zusatzinformation, die mit der feststehenden Gruppe gewonnen wird, kann prinzipiell in der Weise ausgewertet werden, daß ein A-Bild dargestellt wird. Auch eine Doppler-Darstellung ist möglich. Bevorzugt wird die zusätzliche Information aber dazu verwendet, ein M-Bild (Time-Motion-Bild) zu gewinnen. Auf diese Weise ist es möglich, Bewegungsabläufe in M-Darstellung, beispielsweise am menschlichen Herzen, auf ein und demselben Bildschirm gleichzeitig mit einem bewegten Übersichts-B-Bild darzustellen. Infolge der verhältnismäßig raschen Abtastung ergibt sich eine gute Qualität sowohl für das M-Bild als auch für das B-Bild. Im Gegensatz zum Stand der Technik ist hierbei das B-Bild, das neben dem M-Bild gewonnen wird, ein Echtzeit-Bild und enthält Bewegungsinformation.The additional information that is obtained with the fixed group, can in principle be evaluated in such a way that an A-scan is displayed. A Doppler display is also possible. The additional information is preferred but used to obtain an M-picture (time-motion picture). In this way it is possible to display movement sequences in M, for example on a human Hearts, on the same screen simultaneously with a moving overview B-scan to represent. As a result of the relatively rapid scanning, there is a good one Quality for both the M-picture and the B-picture. In contrast to the state of The technology here is the B-picture, which is obtained in addition to the M-picture, a real-time picture and contains movement information.

Die genannte Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß während eines einzigen Scan-Vorgangs von einem zum anderen Ende des linearen Arrays eine vorgegebene feststehende Gruppe mehrfach mit einer Ultraschallfrequenz aktiviert wird.In the case of a method, the stated object is the one mentioned at the outset Kind of solved by moving from one to the other during a single scan End of the linear array a predetermined fixed group several times with a Ultrasonic frequency is activated.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden anhand von drei Figuren näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ultraschall-Array in schematischer Darstellung mit einer verschiebbaren und einer feststehenden Gruppe von Ultraschall-Wandlerelementen im Sende- und Empfangsfalle; Fig. 2 eine Tabelle, aus der die zeitversetzte zeitliche Ansteuerung der beiden Gruppen von Ultraschall-Wandlerelementen ersichtlich ist; und Fig. 3 den Empfangsteil einer Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung.Embodiments of the invention are described below with reference to three figures explained in more detail. Show it: 1 shows an ultrasound array in a schematic representation with a movable and a fixed group of ultrasonic transducer elements in the transmit and receive case; Fig. 2 is a table, from which the time-delayed control of the two groups of ultrasonic transducer elements can be seen; and FIG. 3 shows the receiving part of an ultrasound image display device.

Nach Figur 1 enthält der Ultraschallkopf 2 einer Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung ein lineares Array aus Ultraschallwandler-Elementen E1, E2, E3 ... Ei 1' Ei' Ei+1 ... En 1* En. Die Ultraschall-Wandlerelemente E1...According to FIG. 1, the ultrasound head 2 contains an ultrasound image display device a linear array of ultrasonic transducer elements E1, E2, E3 ... Ei 1 'Ei' Ei + 1 ... En 1 * En. The ultrasonic transducer elements E1 ...

E n können mittels einer nicht gezeigten Ansteuereinrichtung im Sendefall aktiviert werden. Dazu wird eine verschiebbare Gruppe 3 der Ultraschallwandler-Elemente E1..E n can be transmitted by means of a control device (not shown) to be activated. A movable group 3 of the ultrasonic transducer elements is used for this purpose E1 ..

En nacheinander in einer Scanrichtung, die durch einen Pfeil 4 gekennzeichnet ist, mit einer vorgegebenen Scan-Frequenz fs verschoben. Die Zeit für den Durchlauf der Gruppe 3 durch alle Elemente E1 bis E beträgt T n 5 1/es. Die verschiebbare Gruppe 3 enthält mindestens ein einziges der Ultraschallelemente E1 ... En Im vorliegenden Ausführungsbeispiel wird davon ausgegangen, daß die Gruppe 3 zu jedem Zeitpunkt insgesamt drei benachbarte Elemente umfaßt. Die Gruppe 3 sendet und empfängt jeweils mit einer vorgegebenen Ultraschallfrequenz f Die Abstrahlrichtung ist durch einen Pfeil und das Sendesignal mit S1 bezeichnet. Die in umgekehrter Richtung empfangenen Echosignale der Ultraschallfrequenz f1 werden in einer nicht gezeigten Auswertungsschaltung verarbeitet und anschließend auf einem Bildgerät in einem B-Bild zur Darstellung gebracht.En one after the other in a scanning direction indicated by an arrow 4 is shifted with a predetermined scan frequency fs. The time for the run of group 3 through all elements E1 to E is T n 5 1 / es. The sliding one Group 3 contains at least a single one of the ultrasonic elements E1 ... En in the present Embodiment it is assumed that the group 3 at any point in time comprises a total of three adjacent elements. Group 3 sends and receives each time with a predetermined ultrasonic frequency f The direction of radiation is through a Arrow and the transmission signal with S1. The ones received in the reverse direction Echo signals of the ultrasonic frequency f1 are processed in an evaluation circuit (not shown) processed and then on an imaging device in a B-picture for display brought.

Neben der erwähnten (nicht gezeigten) Ansteuereinrichtung ist eine weitere (nicht gezeigte) Ansteuereinrichtung vorhanden. Dieser weiteren Ansteuereinrichtung ist eine vorbestimmte, feststehende Gruppe 5 an Ultraschall-Wandlerelementen E1 bis En zugeordnet. Die Stellung dieser feststehenden Gruppe 5 entlang des Arrays ist frei wählbar.In addition to the mentioned (not shown) control device is a further control device (not shown) available. This further control device is a predetermined, fixed group 5 of ultrasonic transducer elements E1 assigned to en. The position of this fixed group 5 along the array is freely selectable.

Abweichend von der gezeigten Anordnung im mittleren Bereich könnte sie sich beispielsweise auch an einem der beiden Enden des Ultraschall-Arrays befinden.Deviating from the arrangement shown in the middle area could they are also located, for example, at one of the two ends of the ultrasound array.

Die feststehende Gruppe 5 besteht aus mindestens einem einzigen der Ultraschallwandler-Elemente E1 bis En Die Zahl richtet sich nach der beabsichtigeten Lage des Fokus im Untersuchungsobjekt. Im vorliegenden Fall ist angenommen, daß diese Gruppe 5 die Wandlerelemente Ei 2 bis Ei+2 umfaßt, also insgesamt fünf nebeneinanderliegende Wandlerelemente. Die Gruppe 5 wird mit einer Ansteuerfrequenz a gemeinsam angesteuert, die höher ist als die Scan-Frequenz fs der verschiebbaren Gruppe 3. Während eines einzigen Durchlaufs der Gruppe 3 durch alle Ultraschallwandler-Elemente E1 bis En (entspricht der Zeit Ts) sendet die feststehende Gruppe 5 somit mehrfach ein Ultraschall-Sendesignal aus, und zwar räumlich parallel zur verschiebbaren Gruppe 3. Dieses Ultraschall-Sendesignal ist mit S2 bezeichnet. Das Ultraschall-Sendesignal ebenso wie die von der Gruppe 5 empfangenen Echosignale, besitzt die Ultraschallfrequenz f2.The fixed group 5 consists of at least one of the Ultrasonic transducer elements E1 to En The number depends on the intended one Position of the focus in the examination subject. In the present case it is assumed that this group 5 comprises the transducer elements Ei 2 to Ei + 2, so a total of five adjacent Transducer elements. Group 5 is controlled jointly with a control frequency a, which is higher than the scan frequency fs of the movable group 3. During a single pass of group 3 through all ultrasonic transducer elements E1 to En (corresponds to time Ts) the fixed group 5 thus sends an ultrasonic transmission signal several times off, spatially parallel to the movable group 3. This ultrasonic transmission signal is denoted by S2. The ultrasound transmission signal as well as that from the group 5 received echo signals, has the ultrasonic frequency f2.

Die Ultraschallfrequenzen f1 und f2 können prinzipiell gleich groß sein. Bevorzugt jedoch sind sie unterschiedlich voneinander. Für eine M-Bild-Darstellung wird man eine verhältnismäßig niedrige Ultraschallfrequenz f2, für eine Doppler-Darstellung dagegen gegebenenfalls eine verhältnismäßig hohe Ultraschallfrequenz f2 wählen. Das von der Gruppe 5 empfangene Echosignal wird mittels einer (nicht gezeigten) weiteren Einrichtung zur Auswertung zu einem Auswertesignal umgesetzt, das zu einer A-, M- oder einer Doppler-Bilddarstellung herangezogen wird.The ultrasonic frequencies f1 and f2 can in principle be of the same size be. However, they are preferably different from one another. For an M-image display one becomes a relatively low ultrasonic frequency f2, for a Doppler representation on the other hand, if necessary, choose a relatively high ultrasonic frequency f2. The echo signal received from group 5 is transmitted by means of a (not shown) further facility for evaluation implemented an evaluation signal, which is used for an A, M or a Doppler image display.

Die Ansteuerfrequenz fa d.h. die Pulsfolgefrequenz für die gemeinsam aktivierten Elemente Ei 2 bis Ei+2 der Gruppe 5, kann verhältnismäßig hoch sein. Für Doppier-und M-Untersuchungen kann sie beispielsweise im Bereich von 10 bzw. 3 KHz liegen. Wichtig ist, daß die feststehende Gruppe 5 mehrmals pro Scan der verschiebbaren Gruppe 3 ein Ultraschallsignal 2 aussendet und empfängt.The control frequency fa i.e. the pulse repetition frequency for the common activated elements Ei 2 to Ei + 2 of group 5, can be relatively high. For Doppier and M examinations, for example, it can be in the range of 10 or 3 KHz. It is important that the fixed group 5 several times per scan of the movable Group 3 sends and receives an ultrasonic signal 2.

Die erwähnten Ansteuereinrichtungen für die Gruppen 3 und 5 und die erwähnten Auswerteeinrichtungen für die empfangenen Echosignale können von konventioneller Bauart sein und brauchen daher nicht näher erläutert zu werden.The mentioned control devices for groups 3 and 5 and the mentioned evaluation devices for the received echo signals can be of conventional Be the type of construction and therefore do not need to be explained in more detail.

Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Ansteuerung der Ultraschall-Wandlerelemente E1 bis En des Ultraschallkopfes 2. Dabei ist angenommen, daß eine Ansteuerung jeweils zu äquidistanten Zeitpunkten t1, t2, t3, t10 ... erfolgt.Figure 2 shows an embodiment of a control of the ultrasonic transducer elements E1 to En of the ultrasound head 2. It is assumed that a control in each case takes place at equidistant times t1, t2, t3, t10 ...

Nach Figur 2 umfaßt die bewegliche Gruppe 3 zum Zeitpunkt t1 die ersten drei Elemente E1, E2 und E3. Diese Elemente E1 bis E3 werden mit der Ultraschallfrequenz f1 angesteuert. Sie senden ein Sendesignal S1 aus. Der Sendephase schließt sich eine Empfangsphase an, in der dieselben Elemente E1, E2, E3 Echosignale vom Untersuchungsobjekt empfangen und elektrisch an die Verarbeitungseinrichtung weiterleiten. Im nächsten Takt gehören zum Zeitpunkt t2 die Elemente E2, E3 und E4 zur beweglichen Gruppe 3. Diese Elemente E2 bis E4 werden hier ebenfalls mit der Ultraschallfrequenz f1 gemeinsam angeregt. Sie senden ebenfalls ein Ultraschall-Sendesignal S1 aus, das jetzt um einen Elementabstand nach rechts parallel versetzt abgestrahlt wird. Die Sendephase schließt sich wieder eine Empfangsphase an, in der dieselben Elementen E2 bis E4 Echosignale vom untersuchten Gegenstand empfangen. Im darauffolgenden Takt, d.h. im Zeitpunkt t3, wird jetzt die feststehende Gruppe 5 angeregt. Die feststehende Gruppe 5 befindet sich, wie bereits dargelegt, am vorgewählten Ort i und umfaßt die Elemente Ei 2' Ei 1' Ei, Ei+1 und Ei+2. Die genannten fünf Ultraschall-Wandlerelemente geben gemeinsam ein Ultraschallsignal S2 mit der Ultraschallfrequenz f2 ab. Anschließend empfangen sie die diesbezüglichen Echosignale. In der genannten weiteren Einrichtung zur Auswertung werden die empfangenen Echosignale ausgewertet, und wie oben dargelegt, beispielsweise auf einem Bildschirm dargestellt. Während dieser Sende- und Empfangsphase ist die verschiebbare Gruppe 3 inaktiv.According to FIG. 2, the movable group 3 comprises the first at time t1 three elements E1, E2 and E3. These elements E1 to E3 are at the ultrasonic frequency f1 controlled. They send out a transmission signal S1. The transmission phase closes a reception phase in which the same elements E1, E2, E3 echo signals from the examination subject received and forwarded electrically to the processing device. In the next At time t2, elements E2, E3 and E4 belong to the movable group 3. These elements E2 to E4 are also here with the ultrasonic frequency f1 stimulated together. They also send out an ultrasonic transmission signal S1, the is now radiated parallel to one another by one element distance to the right. the Send phase closes again a reception phase in which the same Elements E2 to E4 receive echo signals from the examined object. In the following Cycle, i.e. at time t3, the fixed group 5 is now excited. The fixed one As already explained, group 5 is located at the preselected location i and includes the elements egg 2 'egg 1' egg, egg + 1 and egg + 2. The aforementioned five ultrasonic transducer elements jointly emit an ultrasonic signal S2 with the ultrasonic frequency f2. Afterward receive the relevant echo signals. In the other facility mentioned the received echo signals are evaluated for evaluation, and as explained above, for example shown on a screen. During this transmission and reception phase the movable group 3 is inactive.

Im darauffolgenden Zeitpunkt t4 wird wieder die verschiebbare Gruppe 3 angesteuert; die feststehende Gruppe 5 ist jetzt inaktiv. Die Gruppe 3 umfaßt nun die Ultraschallwandler-Elemente E3, E4 und E5. Die Ansteuerung und Ultraschallemission erfolgen wiederum mit der Ultraschallfrequenz f1. Auch hier werden anschließend die Echosignale durch dieselbe Gruppe empfangen, dann ausgewertet und zur Darstellung gebracht. Im nächsten Zeitpunkt t5 ist die Gruppe 3 wiederum um ein Element in Scanrichtung 4 weitergerückt oder verschoben. Sie umfaßt nun die Ultraschall-Wandlerelemente E4, E5 und E6. Auch diese Elemente E4, E5 und E6 werden gemeinsam mit der Ultraschallfrequenz f1 angesteuert. Die empfangenen Echosignale werden sodann ausgewertet und für die Bilddarstellung weiterverarbeitet. Im Zeitpunkt t6 ist wieder die feststehende Gruppe 5 an der Reihe,3ktiviert zu werden. Wiederum erhalten die Ultraschallwandler-Elemente Ei 2 bis Ei+2 gemeinsam eine Anregung mit der Ultraschallfrequenz f2. Sie liefern daraufhin wieder ein Ultraschall-Sendesignal 2 in Ultraschall-Strahlrichtung. Diesem Sendevorgang schließt sich ein Empfangsvorgang an, in dem die von denselben Elementen Ei 2 bis Ei+2 empfangenen Echosignale für eine Darstellung ausgewertet werden.At the following point in time t4, the shiftable group becomes again 3 activated; the fixed group 5 is now inactive. Group 3 includes now the ultrasonic transducer elements E3, E4 and E5. The control and ultrasonic emission take place again with the ultrasonic frequency f1. Here, too, will be followed the echo signals received by the same group, then evaluated and displayed brought. At the next point in time t5, group 3 is again one element in the scanning direction 4 moved forward or postponed. It now includes the ultrasonic transducer elements E4, E5 and E6. These elements E4, E5 and E6 are also used together with the ultrasonic frequency f1 controlled. The received echo signals are then evaluated and for the Image display processed further. The fixed group is again at time t6 5 turn to be activated. Again, the ultrasonic transducer elements receive Ei 2 to Ei + 2 together generate an excitation at the ultrasonic frequency f2. they deliver thereupon again an ultrasonic transmission signal 2 in the ultrasonic beam direction. This one Sending process a reception process follows, in which the elements from Ei 2 to Ei + 2 received echo signals are evaluated for a display.

Wie aus der Tabelle nach Figur 2 ersichtlich, setzt sich dieser Vorgang fort, bis nach der Zeit 1/fs sämtliche Ultraschallwandler-Elemente E1 bis En durch die verschiebbare Gruppe 3 durchgetastet sind. Sodann beginnt ein neuer Scan-Vorgang. Die feste Gruppe 5 wird somit mehrere Male während eines einzigen Scan-Vorgangs senden und empfangen, so daß in aufeinanderfolgenden Abtastvorgängen durch die Gruppe 5 auch schnelle Bewegungen des Untersuchungsobjekts erkennbar werden.As can be seen from the table according to FIG. 2, this process continues continues until after the time 1 / fs all ultrasonic transducer elements E1 to En through the sliding group 3 are keyed through. A new scan process then begins. The fixed group 5 is thus created several times during a single scan send and receive so that in successive scans by the group 5 rapid movements of the examination subject can also be recognized.

In Figur 2 war davon ausgegangen, daß die beiden Gruppen 3 und 5 jeweils zu unterschiedlichen Zeitpunkten, z. B.In Figure 2 it was assumed that the two groups 3 and 5 respectively at different times, e.g. B.

ti, t2 einerseits und t3 andererseits, aktiviert werden.ti, t2 on the one hand and t3 on the other hand, are activated.

Ein solches Vorgehen ist jedoch prinzipiell nicht notwendig. Grundsätzlich kann das Aktivieren der beiden Gruppen 3 und 5 auch gleichzeitig erfolgen. Dies gilt insbesondere für eine gleichzeitige B-Bild- und M-Bild-Darstellung. Beispielsweise könnten nach einem solchen geänderten Schema im Zeitpunkt t1 die Elemente E1, E2 und E3 der Gruppe 3 mit der Ultraschallfrequenz f1 und gleichzeitig die Ultraschallwandler-Elemente Ei 2 bis Ei+2 der Gruppe 5 mit der Ultraschallfrequenz f2 beaufschlagt werden. Im darauffolgenden Zeitpunkt t2 könnten die in der Scanfolge nächsten drei Wandlerelemente E2, E3 und E4 ebenfalls wieder mit der Ultraschallfrequenz f die Ultraschall-Wandlerelemente Ei 2 bis Ei+2 dagegen gleichzeitig mit der Ultraschallfrequenz f2 aktiviert werden.In principle, however, such a procedure is not necessary. Basically the activation of the two groups 3 and 5 can also take place at the same time. this applies in particular to simultaneous B-picture and M-picture display. For example could according to such a changed scheme at time t1 the elements E1, E2 and E3 of group 3 with the ultrasonic frequency f1 and at the same time the ultrasonic transducer elements Ei 2 to Ei + 2 of group 5 are acted upon with the ultrasonic frequency f2. in the The next three transducer elements in the scan sequence could be at the following point in time t2 E2, E3 and E4 also again with the ultrasonic frequency f the ultrasonic transducer elements Ei 2 to Ei + 2, however, can be activated simultaneously with the ultrasonic frequency f2.

Im Zeitpunkt t3 würden die Elemente E3, E4 und E5 einerseits sowie die feste Gruppe 5 andererseits beaufschlagt werden, und so weiter.At time t3 the elements E3, E4 and E5 would on the one hand as well as the fixed group 5 on the other hand, and so on.

Für die bisher beschriebenen Verfahrensweisen ist selbstverständlich Voraussetzung, daß die einzelnen Ultraschallwandler-Elemente E1 bis E n mit verschiedenen Ultraschallfrequenzen f1 und f2 angeregt werden können. Eine solche Ausbildung des Ultraschall-Arrays kann in bekannter Weise beispielsweise durch ein mehrzeiliges Array gegeben sein, wobei die eine Zeile für die Anregung mit der einen Ultraschallfrequenz f1 und die andere, dazu parallele Zeile für die Anregung mit der Ultraschallfrequenz f2 vorgesehen ist. Prinzipiell ist für gewisse Anwendungen auch eine Anregung mit mehr als zwei Ultraschallfrequenzen f1, f2 angebracht.For the procedures described so far, it goes without saying Prerequisite that the individual ultrasonic transducer elements E1 to E n with different Ultrasonic frequencies f1 and f2 can be excited. Such a training of the Ultrasound arrays can in a known manner, for example by a multi-line Array be given, the one line for the excitation with the one ultrasonic frequency f1 and the other, parallel line for excitation with the ultrasonic frequency f2 is provided. In principle, a stimulus is also included for certain applications more than two ultrasonic frequencies f1, f2 attached.

In Figur 3 ist der Empfangsteil einer Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung dargestellt. Der Ultraschallkopf 2 enthält wieder ein geradliniges lineares Array aus Ultraschall-Wandlerelementen E1 bis En Von diesem Ultraschallkopf 2 führen zwei Datenwege 11 und 12 zu einem ersten Multiplexer 13. Im ersten Datenweg 11 werden die von der verschiebbaren Gruppe 3 gewonnenen Echosignale übertragen. Auf dem zweiten Datenweg 12 dagegen werden die von der feststehenden Gruppe 5 gewonnenen Echosignale an den ersten Multiplexer 13 weitergeleitet. Der Ultraschallkopf 2 arbeitet dabei, wie vorausgesetzt wird, mit zeitversetzter Ansteuerung der beiden Gruppen 3 und 5, beispielsweise nach dem in Figur 2 dargestellten Schema.In FIG. 3, the receiving part is an ultrasound image display device shown. The ultrasound head 2 again contains a straight linear array of ultrasonic transducer elements E1 to En From this ultrasonic head 2 lead two Data paths 11 and 12 to a first multiplexer 13. In the first data path 11 transmit the echo signals obtained from the movable group 3. On the second Data path 12, however, are the echo signals obtained from the fixed group 5 forwarded to the first multiplexer 13. The ultrasound head 2 works as is assumed, with delayed activation of the two groups 3 and 5, for example according to the scheme shown in FIG.

Die vom ersten Multiplexer 13 aufgenommenen Signale werden einer Fokussiereinrichtung 14 zugeführt. Die Fokussiereinrichtung 14 fokussiert die empfangenen Echosignale der einzelnen Ultraschall-Wandlerelemente der jeweiligen Gruppe 3 bzw. 5. Das fokussierte Signal wird einem zweiten Multiplexer 15 zugeleitet. Dieser zweite Multiplexer 15 ist dazu vorgesehen, das fokussierte Signal der Gruppe 3 bzw. der Gruppe 5 auf getrennte Verarbeitungswege aufzuteilen.The signals picked up by the first multiplexer 13 become a focusing device 14 supplied. The focusing device 14 focuses the received echo signals of the individual ultrasonic transducer elements of the respective group 3 or 5. The focused The signal is fed to a second multiplexer 15. This second multiplexer 15 is provided to the focused signal of group 3 or group 5 on separate To divide processing routes.

Die von der verschiebbaren Gruppe 3 gewonnenen fokussierten Signale werden einem Bildspeicher 16 zugeführt, der zur Speicherung eines B-Bildes vorgesehen ist. Entsprechend wird das von der feststehenden Gruppe 5 abgeleitete und fokussierte Signal einem Bildspeicher 17 zugeleitet, der ein M-Bild speichert. Die Bildspeicher 16, 17 können dabei Teile eines gemeinsamen Speichers sein. Sowohl das B-Bild als auch das M-Bild werden gemeinsam auf dem Bildschirm eines Monitors 18 dargestellt. Dieser Monitor 18 ist insbesondere ein handelsüblicher Fernsehmonitor.The focused signals obtained from sliding group 3 are fed to an image memory 16 which is provided for storing a B-image is. Accordingly, that which is derived and focused from the fixed group 5 becomes Signal fed to a picture memory 17 which stores an M picture. The image memory 16, 17 can be parts of a common memory. Both the B-scan and the M-image are also displayed together on the screen of a monitor 18. This monitor 18 is in particular a commercially available television monitor.

Zwecks Darstellung werden das B-Bildsignal B und das Auswertesignal oder M-Bildsignal M einem Bildmischer 19 zugeleitet, der ausgangsseitig mit dem Monitor 18 verbunden ist. Auf dessen Bildschirm erscheint somit sowohl ein B-Bild 20 als auch ein M-Bild 21. Beide Bilder 20, 21 erscheinen somit auf ein und demselben Monitor 18, was die Beobachtung-yon Bewegungsabläufen, z. B. bei Herzuntersuchungen, erleichtert. Wegen Verwendung des hier beschriebenen Verfahrens wird eine Echtzeit-Darstellung gleichzeitig von B- und M-Bild erreicht.For the purpose of representation, the B-image signal B and the evaluation signal or M-image signal M fed to an image mixer 19, the output side with the Monitor 18 is connected. A B-scan appears on its screen 20 as well as an M image 21. Both images 20, 21 thus appear on one and the same Monitor 18, what the observation of motion sequences, z. B. in cardiac exams, relieved. Because of the use of the method described here, a real-time display reached simultaneously by B- and M-image.

Zur Steuerung und Synchronisation der einzelnen Vorgänge beim Empfang (und beim Senden) ist eine zentrale Steuereinrichtung 22 vorgesehen. Diese zentrale Steuereinrichtung 22 ist weitgehend identisch mit einer herkömmlichen Steuereinrichtung für die B-Bild-Darstellung, wobei eine Zusatzeinrichtung vorgesehen ist dergestalt, daß sowohl.For controlling and synchronizing the individual processes when receiving (and when transmitting) a central control device 22 is provided. This central Control device 22 is largely identical to a conventional control device for the B-image display, whereby an additional device is provided such that that both.

das B-Bild als auch das M-Bild gleichzeitig als bewegte Echtzeitbilder akquiriert und dargestellt werden können.the B-picture and the M-picture simultaneously as real-time moving pictures can be acquired and presented.

In dieser Steuereinrichtung 22 ist eine Ansteuereinrichtung für die verschiebbare Gruppe 3 mit einer weiteren Steuereinrichtung für die feststehende Gruppe 5 zusammengefaßt.In this control device 22 is a control device for movable group 3 with another control device for the fixed Group 5 combined.

Es soll noch darauf hingewiesen werden, daß auch eine Erweiterung der Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung zu einer Einrichtung insbesondere mit Doppel-M-Bilddarstellung möglich ist. In diesem Fall ist eine zusätzliche vorbestimmte, feststehende (nicht gezeigte) Gruppe aus mindestens einem der Ultraschall-Wandlerelemente E1 bis E n auszuwählen. Diese zusätzliche Gruppe wird von einer (nicht gezeigten) zusätzlichen Ansteuereinrichtung mit einer zusätzlichen Ansteuerfrequenz angesteuert, die aber nicht so groß zu sein braucht wie a oder fs. Eine (nicht gezeigte) zusätzliche Einrichtung sorgt für die Auswertung der von dieser Gruppe empfangenen Echosignale. Somit erhält man M-Bilder in zwei zueinander parallelen Richtungen.It should also be pointed out that there is also an extension the ultrasound image display device to a device in particular with Double M image display is possible. In this case an additional predetermined, fixed group (not shown) of at least one of the ultrasonic transducer elements Select E1 to E n. This additional group is supported by a (not shown) additional control device controlled with an additional control frequency, which doesn't need to be as big as a or fs. An additional one (not shown) The device takes care of the evaluation of the echo signals received from this group. M-images are thus obtained in two mutually parallel directions.

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Claims

Patentansprüche 1. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung mit einem Ultraschallkopf (2), der ein lineares Array aus Ultraschallwandler-Elementen (El - En) umfaßt, mit einer Ansteuereinrichtung, die eine verschiebbare Gruppe (3) der Ultraschallwandler-Elemente (E1 - En) nacheinander in einer Scan-Richtung (4) mit vorgegebener Scan-Frequenz (fs) aktiviert, wobei diese verschiebbare Gruppe (3) mindestens ein Ultraschallwandler-Element enthält, mit einer Auswertungseinrichtung (11, 14, 16) zur Auswertung der von der verschiebbaren Gruppe (3) der Ultraschallwandler-Elemente (E1 - En) empfangenen Echosignale und mit einem Bildgerät (18) zur Darstellung der von der Auswertungseinrichtung (11, 14, 16) gelieferten Bildsignale, g e k e n n z e i c h n e t a) durch eine weitere Ansteuereinrichtung, die eine vorbestimmte, feststehende Gruppe (5) der Ultraschall-Wandlerelemente (E1 - En) mit einer Ansteuerfrequenz die die höher ist als die Scan-Frequenz (es), ansteuert, wobei die feststehende Gruppe (5) aus mindestens einem der Ultraschallwandler-Elemente (E1 -En) des linearen Arrays besteht, und b) durch eine weitere Einrichtung (12, 14, 17) zur Auswertung, die die von der feststehenden Gruppe (5) empfangenen Echosignale auswertet.Claims 1. Ultrasonic imaging device with a Ultrasound head (2), which is a linear array of ultrasound transducer elements (El - En) comprises, with a control device which has a displaceable group (3) of the Ultrasonic transducer elements (E1 - En) one after the other in a scan direction (4) with preset scan frequency (fs) activated, whereby this movable group (3) contains at least one ultrasonic transducer element, with an evaluation device (11, 14, 16) for evaluating the ultrasonic transducer elements from the displaceable group (3) (E1-En) received echo signals and with an image device (18) for displaying the image signals supplied by the evaluation device (11, 14, 16), g e k e n n z e i c h n e t a) by a further control device, which a predetermined, fixed group (5) of the ultrasonic transducer elements (E1 - En) with a control frequency which is higher than the scan frequency (es), which controls the fixed Group (5) of at least one of the ultrasonic transducer elements (E1 -En) of the linear Arrays, and b) by a further device (12, 14, 17) for evaluation, which evaluates the echo signals received from the fixed group (5).

2. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die weitere Ansteuereinrichtung so eingerichtet ist, daß sie die feststehende Gruppe (5) zeitgleich zu der verschiebbaren Gruppe (3) aktiviert.2. Ultrasonic imaging device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the further control device is set up in such a way is that they have the fixed group (5) at the same time as the movable group (3) activated.

3. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die weitere Ansteuereinrichtung so eingerichtet ist, daß sie die feststehende Gruppe (5) zeitversetzt zu der verschiebbaren Gruppe (3) aktiviert (Fig. 2).3. Ultrasonic imaging device according to claim 1, d a d u r c h g e k e n n n z e i c h n e t that the further control device is set up in such a way is that they have the fixed group (5) offset in time to the movable group (3) activated (Fig. 2).

4. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die weitere Einrichtung (12, 14, 17) zur Auswertung eines A-Bildes eingerichtet ist.4. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 1 to 3, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the further establishment (12, 14, 17) is set up to evaluate an A-scan.

5. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die weitere Einrichtung (12, 14, 17) zur Auswertung eines M-Bildes eingerichtet ist (Fig. 3).5. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 1 to 4, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the further establishment (12, 14, 17) is set up to evaluate an M-image (Fig. 3).

6. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, g e k e n n z e i c h n e t d u r c h eine zusätzliche Ansteuereinrichtung, die eine zusätzliche vorbestimmte, feststehende Gruppe aus mindestens einem der Ultraschallwandler-Elemente (E1 En) mit einer zusätzlichen Ansteuerfrequenz ansteuert, durch eine zusätzliche Einrichtung zur Auswertung der von dieser zusätzlichen Gruppe empfangenen Echosignale, und durch eine zusätzliche Darstellung eines M-Bildes.6. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 1 to 5, g e k e n n n z e i c h n e t d u r c h an additional control device, the one additional predetermined, fixed group from at least one of the Controls ultrasonic transducer elements (E1 En) with an additional control frequency, by an additional device for evaluating the data from this additional group received echo signals, and by an additional display of an M-image.

7. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die weitere Einrichtung (12, 14, 17) zur Auswertung eines Doppler-Signals eingerichtet ist.7. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 1 to 6, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the further establishment (12, 14, 17) is set up to evaluate a Doppler signal.

8. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß das von der weiteren Einrichtung (12, 14, 17) zur Auswertung abgegebene Auswertesignal (M) auf das der verschiebbaren Gruppe (3) zugeordnete Bildgerät (18) gegeben ist.8. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 4 to 7, d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that this is from the further institution (12, 14, 17) for evaluation output evaluation signal (M) to that of the displaceable Group (3) assigned image device (18) is given.

9. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 8, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Auswertungseinrichtung (11, 14, 16) und die weitere Einrichtung (12, 14, 17) zur Auswertung so eingerichtet sind, daß sie nach einem Zeitmultiplexverfahren arbeiten (Fig. 2).9. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 3 to 8, that is, that the evaluation device (11, 14, 16) and the further device (12, 14, 17) set up for evaluation in this way are that they work according to a time division multiplex method (Fig. 2).

10. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die von der Auswertungseinrichtung (11, 14, 16) gelieferten Bildsignale (B) und die von der weiteren Einrichtung (12, 14, 17) zur Auswertung gelieferten Auswertesignale (M) über einen Bildmischer (19) auf das Bildgerät (18) gegeben sind.10. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 1 to 9, d a d u r c h e k e n n -z e i c h n e t that the evaluation device (11, 14, 16) delivered image signals (B) and those from the further device (12, 14, 17) evaluation signals (M) delivered for evaluation via an image mixer (19) are given to the imaging device (18).

11. Ultraschall-Bilddarstellungseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, d a d u r c h g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Ultraschallfrequenz (f1) der verschiebbaren Gruppe (3) unterschiedlich ist von der Ultraschallfrequenz (f2) der feststehenden Gruppe (5).11. Ultrasonic imaging device according to one of the claims 1 to 10, that is, the ultrasonic frequency (f1) of the movable group (3) is different from the ultrasonic frequency (f2) of the fixed group (5).

12. Verfahren zum Betrieb eines linearen Arrays von Ultraschall-Wandlerelementen (E1 - En)i bei dem eine in einer Scanrichtung (4) schrittweise verschiebbare Gruppe (3) von Ultraschallelementen (E1 - En) mit vorgegebener Ultraschallfrequenz (1) aktiviert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß während eines einzigen Scan-Vorgangs von einem zum anderen Ende des linearen Arrays eine vorgegebene feststehende Gruppe (5) mehrfach mit einer Ultraschallfrequenz (f2) aktiviert wird.12. Method of operating a linear array of ultrasonic transducer elements (E1 - En) i in which a group that can be shifted step-by-step in a scanning direction (4) (3) of ultrasonic elements (E1 - En) with a given ultrasonic frequency (1) is activated, that is not shown during a single Scan from one end of the linear array to the other at a predetermined fixed rate Group (5) is activated several times with an ultrasonic frequency (f2).

13. Verfahren nach Anspruch 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß die beiden Gruppen (3, 5) mit unterschiedlichen Frequenzen (fI, f2) aktiviert werden.13. The method according to claim 12, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that the two groups (3, 5) with different frequencies (fI, f2) to be activated.