DE3821103A1 - Ultraschall-bilddarstellungsgeraet - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-(US-)Bilddarstel­ lungsgerät zum Darstellen eines B-Mode-Bildes oder zweidi­ mensionalen Bildes der Blutstromgeschwindigkeit unter Ver­ wendung von Ultraschallwellen. Insbesondere betrifft die Erfindung ein US-Bilddarstellungsgerät, das sich mit Hilfe eines sichtbaren Bildes besonders gut zur Untersuchung des Herzens eines Patienten eignet.

Ultraschall-(US-)Diagnosegeräte zur Bildung eines B-Mode- Bildes mit Hilfe der Ultraschall-Darstellungstechnik ver­ wenden einen Feld-US-Wandler, in welchem mehrere US-Wand­ lerelemente in einer Linie angeordnet sind. Erfolgt mit Hilfe dieses Feld-US-Wandlers eine lineare Abtastung, so wird eine feststehende Anzahl von US-Wandlerelementen als Gruppe angesteuert. Zur Fokussierung eines US-Strahls wer­ den die zu der jeweiligen Gruppe gehörigen US-Wandlerele­ mente zu unterschiedlichen Zeiten angesteuert. Genauer gesagt: Es werden die beiden an den Enden der Gruppen befindlichen Wandler zuerst angesteuert, und der in der Mitte gelegene Wandler wid zuletzt angesteuert. Dadurch, daß der Feld-US-Wandler für jede der Wandlerelement-Gruppen angesteuert wird, die in ihrer Lage elementweise in Feld­ richtung, d. h. in Abtastrichtung, versetzt sind, können US- Strahlen, die den jeweiligen Wandlerelement-Gruppen oder Abtastlinien entsprechen, nacheinander von dem Feld-US- Wandler gesendet werden, so daß ein zu untersuchender Kör­ per von den US-Strahlen abgetastet wird.

Von demselben Feld-US-Wandler werden Echostrahlen aus dem zu untersuchenden Körper empfangen, um in Echosignale umge­ setzt zu werden. Die Echosignale werden der gleichen Verzö­ gerungsverarbeitung ausgesetzt wie die gesendeten US-Strah­ len, und sie werden in ein Tomographiebildsignal umgesetzt. Das Tomographiebildsignal wird auf einen TV-Monitor gege­ ben, auf dem ein Tomographiebild visuell dargestellt wird.

Bei der Sektorabtastung werden die US-Strahlen sequentiell von dem US-Wandler derart gesendet, daß der zu untersu­ chende Körper sektorweise abgetastet wird, wobei ein gege­ bener Punkt als Mitte festgelegt wird. In diesem Fall wer­ den die US-Wandlerelemente zu unterschiedlichen Zeiten an­ gesteuert, abhängig von ihrer Abtastrichtung, so daß sich die Leitrichtung für den US-Strahl bei jeder Abtastlinie ändert.

Zusätzlich zu der linearen Abtastung und der Sektorab­ tastung gemäß obiger Beschreibung gibt es ein mechanisches Abtastsystem, bei dem ein US-Wandler auf einem mechanischen Abtastgerät montiert und dadurch zur Bewerkstelligung einer Ultraschall-Abtastung bewegt wird.

Die in den oben beschriebenen Systemen erhaltenen US-Echo­ signale eines zu untersuchenden Körpers werden verarbeitet, um ein Bildsignal zu erhalten, welches im allgemeinen als B-Mode-Bild (Tomographiebild) dargestellt wird.

Die Blutstrom-Abbildungstechnik zum Anzeigen eines Blutstromprofils wurde durch das Ultraschall-Abbildungsver­ fahren ermöglicht. Im allgemeinen wird bei der Blutstrom­ darstellung vom Dopplerverfahren Gebrauch gemacht. Bei die­ sem Verfahren werden bewegliche Substanzen, z. B. ein Blut­ strom, innerhalb eines lebenden Körpers mit Hilfe des Dopp­ lereffekts erfaßt.

Das Grundprinzip des Dopplerverfahrens ist folgendes:

Wenn der Blutstrom im Inneren eines lebenden Körpers Ultra­ schallwellen ausgesetzt wird, werden die Blutkörperchen während ihrer Bewegung zu kleinen Vibrationen angeregt, und sie reflektieren die US-Wellen. Damit wird aufgrund des Dopplereffekts die Frequenz der reflektierten Wellen etwas höher als die der gesendeten Wellen. Eine solche Frequenz­ verschiebung kann man feststellen, wobei das Ausmaß der Frequenzänderung als Dopplerverschiebungsfrequenz bezeich­ net wird. Da die Dopplerverschiebungsfrequenz proportional zur Blutstromgeschwindigkeit ist, lassen sich die Blutstrombedingungen klar beobachten.

Bei einem herkömmlichen Blutstrom-Darstellungsgerät, wel­ ches nach dem oben geschilderten Prinzip arbeitet, um Blut­ strom-Information zu erhalten, wird eine vorbestimmte An­ zahl von US-Impulsen in eine gegebene Richtung wiederholt ausgesendet, und die sich ergebenden Echowellen werden nacheinander in Echosignale umgesetzt. Dann werden die Echosignale phasen-demoduliert, um Phaseninformationssi­ gnale zu erhalten, die ihrerseits digitalisiert und auf ein Digitalfilter gegeben werden. Durch das Digitalfilter wer­ den Signalkomponenten beseitigt, die tatsächlich oder vir­ tuell bewegungslosen Teilen innerhalb des Körpers entspre­ chen. Die durch das Digitalfilter hindurchgelaufenen Si­ gnale werden frequenz-analysiert, um die der Blutstromge­ schwindigkeit entsprechende Dopplerverschiebungsfrequenz festzustellen. Die Dopplerverschiebungsfrequenz wird als Blutstrominformation zur Erzeugung eines zweidimensionalen Bildes oder eines Profils der Blutstromgeschwindigkeit herangezogen. Die Blutstrominformation kann auf einem TV- Monitor dargestellt werden, entweder unabhängig von oder überlagert mit B-Mode- oder M-Mode-Information.

Zur gleichzeitigen Darstellung eines B-Mode- oder M-Mode- Bildes und - in überlagerter Weise - der Blutstromgeschwin­ digkeit ist ein Dopplerinformations-Detektorwandler vorge­ sehen, separat von oder integriert mit einem für die lineare Abtastung oder die Sektorabtastung ausgelegten Feld-US-Wandler. Beispielsweise werden US-Wellen entspre­ chend der Sektorabtastung in einen Körper gesendet, um B- Mode-Information zu erhalten, und es werden US-Impulse in den Körper gesendet, um Dopplerinformation zu erhalten. Die so erhaltene B-Mode-Information und Dopplerinformation wer­ den überlagert und auf dem TV-Monitor dargestellt.

Um die Dopplerinformation als zweidimensionales Bild der Blutstromgeschwindigkeit darzustellen, müssen enorme Daten­ mengen erzeugt werden. Aus diesem Grund ist beträchtliche Abtastzeit notwendig, um einen Rahmen (z. B. ein Vollbild) der Bildinformation zu erhalten.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Ultraschall-Bilddarstel­ lungsgerät zu schaffen, das in der Lage ist, eine Bildver­ zerrung zu minimieren, die zurückzuführen ist auf eine Zeitdifferenz zwischen den das auf einem Diagnoseschirm dargestellte Bild bildenden Leitlinien.

Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen angegebene Erfindung gelöst.

Erfindungsgemäß wird jede von mehreren Herzschlag-Perioden unterteilt in mehrere Unter-Perioden, und ein und dieselbe Unterzone einer interessierenden Zone wird wiederholt in den Unter-Perioden einer der durch Herzschlag-Signale defi­ nierten Herzschlag-Perioden abgetastet. In den entsprechen­ den Unter-Perioden verschiedener Herzschlag-Perioden erhal­ tene Bildsignale werden sequentiell in Speicherbereichen (Rahmenspeichern) gespeichert, die den Abtastzonen entspre­ chen. Wenn die Bildsignale für die gesamte Abtastzone, wel­ che man in mehreren Herzschlag-Perioden erhält, in jedem Rahmen-Speicherbereich gespeichert sind, wird das einem Rahmen (Vollbild) entsprechende Bildsignal ausgelesen und auf einem TV-Monitor dargestellt.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung an­ hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine Prinzip-Skizze zur Veran­ schaulichung des Prinzips, auf dem die vorliegende Erfindung basiert,

Fig. 2 ein vereinfachtes Blockdiagramm des US-Bilddarstellungsgeräts,

Fig. 3 ein Blockdiagramm des US-Bilddar­ stellungsgeräts nach der Erfindung und

Fig. 4 und 5 Flußdiagramme, die die betriebs­ weise des Geräts nach Fig. 3 er­ läutern.

Bevor spezielle Ausführungsformen der Erfindung erläutert werden, soll das der Erfindung zugrundeliegende Prinzip an­ hand von Fig. 1 beschrieben werden.

Wellenformen A stellen die Herzschlag-Wellenformen dar, die man durch ein an einem zu untersuchenden Körper befestigtes EKG-Gerät erhält. Es sei angenommen, daß nach Verstreichen einer Verzögerungszeit td nach dem Peak eines Herzschlags ein Referenz-Punkt für R-Wellen gegeben sei, und daß zu diesem Referenz-Zeitpunkt die Ultraschall-Abtastung gestar­ tet werde. Muster B repräsentieren Abtastzonen und auch Speicherbereiche von Rahmenspeichern (Vollbild- oder Halb­ bild-Speichern).

Zunächst wird innerhalb der ersten Herzschlag-Periode die erste Unterzone während der ersten Unter-Periode Δ t unmit­ telbar im Anschluß an den Referenz-Punkt der R-Wellen abge­ tastet. In der Zeichnung ist die Unterzone durch Leitlinien 1 ∼m innerhalb einer Sektorzone bei B in Fig. 1 darge­ stellt. Die aus der ersten Abtastung resultierenden Bildsi­ gnale werden in einem Speicherbereich (1)-1 (erster Rahmen 1) entsprechend der Unterzone (1 ∼m) gespeichert. Als nächstes wird während der zweiten Unter-Periode Δ t dieselbe Unterzone (1 ∼m) nochmals abgetastet, und die entstehenden Bildsignale werden in einem der Unterzone (1 ∼m) entsprechenden Speicherbereich (2)-1 (zweiter Rahmen 2) ge­ speichert.

Aus der obigen Schilderung ergibt sich, daß während der ersten Herzschlag-Periode die Unterzone (1 ∼m) wiederholt Nmal entsprechend N Unter-Perioden abgetastet wird, wobei die sich aus diesen Abtastungen ergebenden Bildsignale se­ quentiell in Speicherbereichen (1)-1 bis (N)-1 von Rahmen 1 bis N gespeichert werden.

Wenn das Speichern der Bildsignale im Speicherbereich (N)-1 abgeschlossen ist und das nächste Herzschlag-Signal erzeugt wird, wird die der Unterzone (1 ∼m) benachbarte Unterzone (m + 1 ∼ 2 m) während der nächstfolgenden Unter-Periode Δ t der nächsten Herzschlag-Periode N Δ t abgetastet, und die er­ haltenen Bildsignale werden in dem Speicherbereich (1)-2 des ersten Rahmens 1 gespeichert. Die gleiche Unterzone (m + 1 ∼ 2 m) wird während der nächstfolgenden Unter-Periode Δ t abgetastet, und die erhaltenen Bildsignale werden im Speicherbereich (2)-2 des Rahmens 2 abgespeichert. Auf diese Weise wird die Unterzone (m + 1 ∼ 2 m) wiederholt ab­ getastet, und die erhaltenen Bildsignale werden sequentiell in dem Speicherbereich (1)-2 des Rahmens 1 bis zum Speicherbereich (N)-2 des Rahmens N gespeichert.

Aus der obigen Beschreibung ist ersichtlich, daß dieselbe Unterzone der abgetasteten Zone mehrmals während jeder Herzschlag-Periode abgetastet wird, wobei die sich aus den Abtastungen ergebenden Bildsignale sequentiell in entspre­ chenden Speicherbereichen mehrerer Speicher abgespeichert werden. Mit Hilfe eines derartigen Abtastschemas werden z. B. in dem in Fig. 1 gezeigten Rahmen 1 die Unterzonen (1 ∼m) bis (N-1)m ∼ Nm während der ersten Unter-Periode jeder der aufeinanderfolgenden Herzschlag-Perioden abgetastet. Wenn zum Abtasten der Unterzonen aufeinanderfolgende Herz­ schlag-Wellenformen verwendet würden, wären die zeitlichen Änderungen eines Körperteils oder eines Gewebebereichs innerhalb eines lebenden Körpers, betrachtet unter entspre­ chenden Unter-Perioden, äußerst klein im Vergleich zu den Änderungen, die man zwischen der ersten und der letzten Unter-Periode innerhalb einer Herzschlag-Periode beobach­ tet. Wenn also ein Rahmen zusammengesetzt wird aus Bildsi­ gnalen, die durch Abtastungen während erster Unter-Perioden aufeinanderfolgender Herzschlag-Perioden erhalten werden, wie es oben geschildert wurde, beträgt die Zeitdifferenz für einen Rahmen oder eine Zeitdifferenz zwischen der ersten Leitlinie und der letzten Leitlinie maximal Δ t. Dies ist ein ziemlich kleiner Wert.

Im folgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 2 eine konkrete Ausführungsform eines Ultraschall-Bilddarstellungsgeräts beschrieben, welches auf dem obigen Prinzip beruht.

An eine Sende-Empfangs-Schaltung 12 ist ein US-Wandler 11 gekoppelt, der aus einem Feld aus mehreren US-Wandlerele­ menten besteht und einen Wandlerabschnitt, der sich für die Sektorabtastung zur Gewinnung von B- oder M-Mode-Informa­ tion eignet, und einen weiteren Wandlerabschnitt zum Erhalt von Dopplerinformation besitzt. Diese Wandlerabschnitte können separat voneinander oder einstückig miteinander aus­ gebildet sein.

Die Sende-Empfangs-Schaltung 12 enthält eine Schaltungsein­ richtung zum Anlegen von Treibersignalen an den US-Wandler 11, um B- oder M-Mode-Information und die Dopplerinforma­ tion zu erhalten, sowie eine Schaltungseinrichtung, die von dem Wandler 11 Echosignale entsprechend der B- oder M-Mode- Information sowie Dopplersignale, die der Dopplerinforma­ tion entsprechen, empfängt, und in der Schaltung werden die Signale verstärkt und demoduliert. Die Sende-Empfangs- Schaltung 12 enthält außerdem eine Schaltungseinrichtung zum Digitalisieren der B- oder M-Mode-Signale, und weiter­ hin eine Schaltung zur Phasen-Demodulation der Dopplersig­ nale, zum Digitalisieren der phasen-demodulierten Signale, zum Filtern digitaler, phasen-demodulierter Signale, zur Frequenzanalyse der gefilterten, phasen-demodulierten Si­ gnale und zur Bereitstellung von Blutstrominformation.

Der Ausgang der Sende-Empfangs-Schaltung 12 ist an einen Dateneingangsanschluß eines Speichers großer Kapazität (Massenspeicher) 15 und an einen Eingangsanschluß einer Schaltanordnung 17 angeschlossen. Ein Datenausgangsanschluß des Speichers 15 ist an einen weiteren Eingangsanschluß der Schaltanordnung 17 angeschlossen.

Der Ausgang der Schaltanordnung 17 ist an einen Rahmen oder Teilbildspeicher 13 angeschlossen, dessen Speicherkapazität ausreicht, ein Teilbild eines Sektor-B-Mode-Bildes zu spei­ chern. Entweder die aus dem Speicher 15 ausgelesene Bildin­ formation oder die von der Sende-Empfangs-Schaltung 12 aus­ gegebene Bildinformation wird selektiv über die Schaltan­ ordnung 17, die von einer Steuerschaltung 16 gesteuert wird, an den Rahmenspeicher 13 gegeben, so daß ein Rahmen eines Sektor-B-Mode-Bildes erzeugt und dann auf dem Anzei­ gegerät 14 dargestellt wird.

Zum Steuern der Sende-Empfangs-Schaltung 12, der Schaltan­ ordnung 17, des Rahmenspeichers 13 und der Anzeigevorrich­ tung 14 ist mit diesen Einheiten die Steuerschaltung 16 verbunden, die außerdem an ein EKG-Gerät 18 angeschlossen ist, welches an einen zu untersuchenden Körper angelegt ist, um von diesem Herzschlag-Signale zu empfangen.

Die in Fig. 2 dargestellte Einrichtung arbeitet wie folgt:
Nach Empfang eines Herzschlag-Signals von dem EKG-Gerät 18 sendet die Steuerschaltung 16 ein Abtast-Startsignal an die Sende-Empfangs-Schaltung 12, und zwar zu einem Zeitpunkt, der von dem ersten Peak der Herzschläge gemäß Fig. 1 um eine Zeitspanne td verzögert ist. Ansprechend auf dieses Abtast-Steuersignal steuert die Sende-Empfangs-Schaltung 12 den US-Wandler 11 derart an, daß dieser wiederholt die Un­ terzone (1 ∼m) der in Fig. 1 dargestellten Sektorzone ab­ tastet. Die während der ersten Unter-Periode Δ t von der Sende-Empfangs-Schaltung 12 erhaltenen Bildsignale aufgrund der Abtastung der Unterzone (1 ∼m), welche den Abtastli­ nien 1 ∼m entsprechen, werden in dem Speicherbereich (1)-1 des Massenspeichers 15 gespeichert, und die von der Schal­ tung während der nächsten Unter-Periode von Δ t ausgegebenen Bildsignale, die wiederum den Abtastlinien 1 ∼m entspre­ chen, werden in dem Speicherbereich (2)-1 des Massenspei­ chers 15 gespeichert. Auf diese Weise erhält man durch wiederholtes Abtasten der Unterzone (1 ∼m) Bildsignale, die sequentiell in Speicherbereichen (1)-1 bis (N)-1 des Massenspeichers 15 gespeichert werden.

Wenn von dem EKG-Gerät 18 das nächste Herzschlag-Signal an die Steuerschaltung 16 gegeben wird, spricht die Sende- Empfangs-Schaltung 12 auf ein daraufhin von der Steuer­ schaltung 16 ausgegebenes Abtast-Startsignal an, um den US- Wandler 11 anzusteuern und dadurch die Unterzone (m + 1∼ 2 m) abzutasten. Die Sende-Empfangsschaltung 12 erzeugt Bildsignale für die Unterzone (m + 1 ∼ 2 m) in Intervallen von Δ t, die den Linien m + 1 ∼ 2 m entsprechen, und die Bildsignale werden in Speicherbereichen (1)-2 bis (N)-2 des Massenspeichers 15 gespeichert.

Nachdem sämtliche Unterzonen (1 ∼m) bis ((N-1) m ∼ Nm) der Sektorzone wiederholt abgetastet sind und sämtliche Bildsi­ gnale in dem Massenspeicher 15 gespeichert sind, werden die Bildsignale aus diesem Teilbild für Teilbild ausgelesen und in dem Teilbildspeicher 13 gespeichert. Die in dem Teil­ bildspeicher 13 gespeicherten Signale werden ausgelesen und an die Anzeigevorrichtung 14 gegeben, so daß ein Sektorto­ mographiebild auf der Anzeigevorrichtung 14 dargestellt wird. Die Zeitdifferenz zwischen dem Bild der ersten Linie und dem Bild der letzten Linie des dargestellten Bildes be­ trägt nicht mehr als Δ t zwischen der ersten Abtastlinie 1 und der letzten Abtastlinie Nm.

Fig. 3 zeigt eine spezielle Schaltung zur Ausführung der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Schaltung besitzt eine Sende-Empfangs-Schaltung 22 einen mit einem US-Wandler 11 gekoppelten Eingang und einen Ausgang, der an den Rahmen­ speicher 23 über die Schaltanordnung 17 verbunden ist.

Eine CPU (zentrale Verarbeitungseinheit) 24 ist vorgesehen, um die verschiedenen Teile der Schaltung in dem US-Bilddar­ stellungsgerät zu steuern. Die CPU 24 ist an die Schaltan­ ordnung 17, den Rahmenspeicher 23, die Zeitaddierschaltung 25 und die Speichersteuerschaltung 26 angeschlossen. Die Zeitaddierschaltung 25 ist an den Ausgang der EKG-Detektor­ schaltung 27 angeschlossen, um die von dem EKG-Gerät 18 kommenden Herzschlag-Signale zu erfassen. Die Zeitaddier­ schaltung 25 addiert die Zeit td zu der Zeit, in der ein Peak auftritt, und zwar ansprechend auf den Peak des er­ faßten Herzschlag-Signals, um so einen zeitlichen Abtast- Startpunkt und einen Abtastbereich entsprechend dem Inter­ vall Δ t zu bestimmen.

Der Ausgang der Zeitaddierschaltung 25 ist an die Sende- Empfangs-Steuerschaltung 28 und die Speichersteuerschaltung 26 angeschlossen. Die Sende-Empfangs-Steuerschaltung 28 ist mit ihrem Ausgang an den Steuereingang der Sende-Empfangs- Schaltung 22 angeschlossen, um an diese Abtast-Steuersi­ gnale auf der Grundlage des Abtast-Startsignals sowie Ab­ tastbereichs Daten von der Zeitaddierschaltung 25 zu lie­ fern. Die Speichersteuerschaltung 26 ist mit dem Massen­ speicher 15 gekoppelt, um diesem Speichersteuerdaten, z. B. Adreßdaten, ansprechend auf Ausgangsdaten der CPU 24 und der Zeitaddierschaltung 25 zuzuführen.

Es sei nun auf die in Fig. 4 und 5 dargestellten Flußdia­ gramme Bezug genommen, die die Arbeitsweise der Anordnung nach Fig. 3 veranschaulichen.

In der Betriebsart "Bilddaten schreiben" bestimmt nach einem Start die CPU 24 die Zeit td und das Zeitintervall Δ t auf der Grundlage der Herzschlag-Information, die vorab von einem Patienten erhalten wurde. Die CPU liefert die Daten bezüglich td und Δ t an die Zeitaddierschaltung 25. Diese addiert die Zeit td auf die Zeit des Auftretens eines Peaks, der Herzschlag-Signale (Wellenformen A in Fig. 1), die von der EKG-Detektorschaltung 27 ermittelt wurden, um eine Abtast-Startzeit festzulegen. Dann liefert sie ein Ab­ tast-Startsignal und ein Abtastbereich-Signal (Δ t) an die Sende-Empfangs-Steuerschaltung 28 und die Speichersteuer­ schaltung 26. Ansprechend auf diese Signale liefert die Sende-Empfangs-Steuerschaltung 28 an die Sende-Empfangs- Schaltung 22 Abtast-Steuerdaten, die kennzeichnend sind für den Abtast-Startzeitpunkt und den Abtastbereich.

Ansprechend auf das Abtast-Startsignal bestimmt die Spei­ chersteuerschaltung 26 einen Anfangswert von Reihenadressen sowie einen Anfangswert von Spaltenadressen für das Ein­ schreiben von Daten, während ansprechend auf die von der Schaltung 28 kommenden Abtast-Steuerdaten die Sende- Empfangs-Schaltung 22 an den US-Wandler 11 Treiberimpulse zum Abtasten einer Unterzone, d. h. der Unterzone (1 ∼m), liefert, um die B- oder M-Mode-Signale und Dopplersignale zu gewinnen. Zusätzlich verarbeitet die Sende-Empfangs- Schaltung 22 vom Wandler 11 kommende Echosignale, um B- oder M-Mode-Bildsignale und Dopplerbildsignale zu erhalten, welche der abgetasteten Unterzone (1 ∼m) entsprechen. Wenn der Speicher 15 von Anfangswerten der Reihen- und Spaltenadressen spezifiziert ist, werden Bildsignale für die Abtastzone (1 ∼m) in dem Speicherbereich (1)-1 des Speichers 15 gespeichert, beginnend bei der Anfangsadresse.

Als nächstes wird von der Zeitaddierschaltung 25 der Wert Δ t auf die vorhergehenden Zeitdaten addiert, so daß die Ab­ tast-Startdaten aktualisiert sind. Von der EKG-Detektor­ schaltung 27 wird entschieden, ob eine Herzschlag-Periode verstrichen ist. Wird festgestellt, daß sie nicht verstri­ chen ist, wird die Speicheradresse erhöht und die Abtast­ zone (1 ∼m) wird erneut abgetastet. Jetzt werden von der Sende-Empfangs-Schaltung 22 ausgegebene Bildsignale in dem Speicherbereich (2)-1 des Speichers 15 gespeichert. Auf diese Weise wird dieselbe Unterzone (1 ∼n) wiederholt ab­ getastet, bis eine Herzschlag-Periode vorbei ist, und die erhaltenen Bildsignale werden ihrerseits in Speicherberei­ chen (1)-1 bis (N)-1 des Speichers 15 gespeichert.

Wenn eine Herzschlag-Periode verstrichen ist, wird das in der Zeitaddierschaltung 25 gespeicherte Additionsergebnis gelöscht, und die Reihenadresse der Speichersteuerschaltung 26 wird erhöht. Es wird entschieden, ob eine vorbestimmte Anzahl von Herzschlägen stattgefunden hat, d. h. ob die An­ zahl von Herzschlägen, die zur Aufzeichnung der Bildsignale benötigt werden, bereits erreicht ist. Liegt die derzeitige Anzahl von Herzschlägen unter der vorbestimmten Anzahl, so wird erneut der Anfangswert der Spaltenadressen des Spei­ chers 15 eingestellt. Danach wird die Unterzone (m ∼ 2 m) wiederholt abgetastet, bis die nächste Herzschlag-Periode vorbei ist. Die aus der Abtastung hervorgehenden Bildsi­ gnale für die Unterzone (m ∼ 2 m) werden nacheinander in Speicherbereichen (1)-2 bis (N)-2 des Speichers 15 gespei­ chert.

Wenn die Abtastung der letzten Unterzone ((N-1)m ∼ Nm) ab­ geschlossen ist, gelangt der Ablauf zum Schreiben von Bild­ daten zum Ende.

Als nächstes soll das Lesen von Bilddaten aus dem Massen­ speicher beschrieben werden.

Wenn der Lesebetrieb zum Lesen von Bilddaten eingeleitet ist, werden die Anfangswerte der Reihen- und Spaltenadres­ sen des Speichers 15 von der CPU 24 in der Speichersteuer­ schaltung 26 eingestellt. Um die in dem ersten Speicherbe­ reich (1)-1 der Sektorzone (Rahmen 1) gespeicherten Bildda­ ten aus dem Speicher 15 auszulesen, spezifiziert die Spei­ chersteuerschaltung 26 die Adressen des Speichers 15, die an der eingestellten Anfangsadresse beginnen. Die aus dem Speicherbereich (1)-1 ausgelesenen Bilddaten werden über die Schaltanordnung 17 zu dem Rahmenspeicher 23 übertragen und dort gespeichert.

Wenn das Lesen für den Speicherbereich (1)-1 abgeschlossen ist, wird die Reihenadresse erhöht. Da jetzt die Anzahl aufgetretener Herzschläge unter der vorbestimmten Anzahl liegt, werden Daten aus dem Speicherbereich (1)-2 nach Maß­ gabe der aktualisierten Reihen-Adresse ausgelesen. Auf diese Weise werden sequentiell aus Speicherbereichen (1)-1 bis (1)-N ausgelesene Daten nacheinander zu dem Rahmen­ speicher 23 übertragen, um dort gespeichert zu werden. Nach Speicherung in diesem Rahmen- bzw. Teilbildspeicher 23 werden Daten für ein Teilbild (Rahmen) in die Anzeigevor­ richtung 14 eingelesen und dort zur Anzeige gebracht.

Wenn die Frequenz beim Auslesen von Daten eine vorbestimmte Anzahl von Herzschlägen erreicht hat, wird die Spal­ tenadresse aktualisiert. Jetzt wird das Auslesen von Daten des zweiten Rahmens 2 eingeleitet. Hierzu wird der Anfangs­ wert der Reihenadressen für den zweiten Rahmen 2 in der Speichersteuerschaltung 26 eingestellt. Danach werden wie im Fall des ersten Rahmens 1 die Daten sequentiell aus den Speicherbereichen (1)-2 bis (N)-2 des zweiten Rahmens 2 ausgelesen und zum Rahmenspeicher 23 übertragen.

Die oben beschriebenen Vorgänge werden wiederholt durchge­ führt, bis die Anzahl von ausgelesenen Rahmen die Rahmen- Teilungszahl N erreicht. Wenn das Auslesen der Daten im Rahmen N fertig ist, findet das Auslesen ein Ende.

Bei dem oben beschriebenen Ausführungsbeispiel läßt sich die Bildqualität verbessern, indem die Anzahl von Abtast­ linien oder -daten erhöht wird. Weiterhin läßt sich durch Vergrößern des Abtastwinkels bei der Sektorabtastung errei­ chen, ein Weitwinkelbild zur Darstellung zu bringen, so daß die für die Diagnose zu betrachtende Zone vergrößert werden kann.

Claims (12)

1. Ultraschall-Bilddarstellungsgerät, umfassend:
eine Ultraschall-(US-)Wandlereinrichtung (11) zum Aussenden von Ultraschall-Strahlen zum Abtasten einer vor­ bestimmten Zone innerhalb eines zu untersuchenden Körpers sowie zum Empfangen von Echowellen der Ulraschall-Strah­ len, um Echosignale bereitzustellen,
eine Signalgeneratoreinrichtung (18) zum sukzessiven Erzeugen mehrerer Signale für mehrere Perioden, wobei jedes Signal einer der Perioden entspricht,
eine Sende-Empfangs-Einrichtung (12), die an die US- Wandlereinrichtung gekoppelt ist, um an die US-Wandlerein­ richtung Treibersignale zu liefern und die von ihr kommen­ den Echosignale zu verarbeiten,
eine Steuereinrichtung (16), die an die Sende- Empfangs-Einrichtung gekoppelt ist, um diese so zu steuern, daß sie wiederholt mehrere Unterzonen abtastet, die man durch Unterteilen der Zonen während der jeweiligen Signalerzeugungs-Perioden erhält, wobei jede Abtastung einer der Unterzonen während einer Unter-Periode durchge­ führt wird, die man durch Teilen einer der Signalerzeu­ gungs-Perioden erhält, und zum Übernehmen mehrerer Unter- Rahmenbildsignale von der Sende-Empfangs-Einrichtung, wel­ che den Unterzonen entsprechen und deren Anzahl der Fre­ quenz der wiederholten Abtastungen einer der Unterzonen entspricht, und
eine Rahmen-Bilderzeugungseinrichtung (15) zum Spei­ chern der Unter-Rahmenbildsignale von der Sender-Empfangs- Einrichtung und zum Erzeugen mehrerer Rahmenbildsignale, die jeweils Unter-Rahmenbildsignale für die entsprechenden Unterzonen enthalten.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgene­ ratoreinrichtung eine EKG-Einrichtung (18) ist, die an dem zu untersuchenden Körper angebracht wird und die Herz­ schlag-Signale liefert.

3. Gerät nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerein­ richtung eine Einrichtung (16) enthält, die auf jedes der von der Signalgeneratoreinrichtung (18) kommenden Signale anspricht, um einen zeitlichen Abtast-Startpunkt festzule­ gen, sowie eine Einrichtung enthält zum Bestimmen der Un­ ter-Periode, während der eine Unterzone abgetastet wird.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen- Bilderzeugungseinrichtung eine Speichereinrichtung (15) aufweist zum Speichern der von der Sende-Empfangs-Einrich­ tung kommenden Unterbildsignale, sowie eine Einrichtung be­ sitzt zum Adressieren der Speichereinrichtung derart, daß die Unter-Rahmenbildsignale nach Maßgabe der Unterzonen adressiert werden.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher­ einrichtung (15) der Rahmen-Bilderzeugungseinrichtung mehrere Rahmen-Speicherbereiche aufweist, die mehreren Rahmen entsprechen, und daß die Speichereinrichtung (15) die Unter-Rahmenbildsignale in entsprechenden Rahmen- Speicherbereichen abspeichert.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen- Bilderzeugungseinrichtung einen Rahmenspeicher (13) zum Speichern eines Rahmenbildsignals, welches sich aus den in jedem der Rahmen-Speicherbereiche der Speichereinrichtung gespeicherten Unter-Rahmenbildsignalen zusammensetzt, auf­ weist.

7. Ultraschall-Bilddarstellungsgerät umfassend:
eine Ultraschall-(US-)Wandlereinrichtung (11) zum Aussenden von Ultraschall-Strahlen zur Abtastung einer interessierenden Zone innerhalb eines zu untersuchenden Körpers, zum Empfangen von Echowellen der US-Strahlen und zum Umsetzen der Echowellen in Echosignale,
eine EKG-Einrichtung (18) zum Erzeugen mehrerer den Herzschlägen des Körpers entsprechender Herzschlag-Signale während mehrerer Herzschlag-Perioden,
eine Sende-Empfangs-Einrichtung (12), die an die US- Wandlereinrichtung gekoppelt ist, um an diese Treiberim­ pulse zu legen und um die von dieser kommenden Echosignale zu empfangen, so daß ein Bildsignal bereitgestellt wird,
eine Steuereinrichtung (16), die an die Sende- Empfangs-Einrichtung angeschlossen ist, um diese so zu steuern, daß sie wiederholt eine von mehreren Unterzonen abtastet, die man durch Unterteilen der interessierenden Zone während entsprechender Herzschlag-Perioden erhält, wobei jede Abtastung einer der Unterzonen ausgeführt wird während einer von mehreren Unter-Perioden, die man durch Teilen einer der Herzschlag-Perioden erhält, und zum Über­ nehmen des Bildsignals von der Sende-Empfangs-Einrichtung, wobei das Bildsignal mehrere den Unterzonen entsprechende Unter-Rahmenbildsignale enthält, deren Anzahl der Frequenz der wiederholten Abtastungen einer der Unterzonen ent­ spricht, und
eine Rahmen-Bilderzeugungseinrichtung (15) zum se­ quentiellen Speichern der von der Sende-Empfangs-Einrich­ tung kommenden Unter-Rahmenbildsignale und zum Erzeugen eines Rahmenbildsignals in einer vorbestimmten Zeitspanne innerhalb der Herzschlag-Perioden.

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- Empfangs-Einrichtung an die US-Wandlereinrichtung (11) Treibersignale zum Abtasten der interessierende Zone für jede von mehreren Untersektor-Zonen liefert und daß die Steuereinrichtung eine Einrichtung (16) enthält, die auf jeden der Peaks der Herzschlag-Signale von der EKG-Einrich­ tung (18) anspricht, um einen zeitlichen Sektorabtastungs- Startpunkt für jede Untersektor-Zone zu bestimmen, und wei­ terhin eine Einrichtung zum Bestimmen einer Abtastperiode, während der eine Untersektor-Zone abzutasten ist, aufweist.

9. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Bestimmen der Abtastperiode eine Einrichtung (25) auf­ weist, mit der für eine bestimmte Zeit kennzeichnende Zeit­ daten addiert werden auf den zeitlichen Abtastungs-Start­ punkt.

10. Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen- Bilderzeugungseinrichtung eine Speichereinrichtung (15) zum Speichern von Unter-Rahmenbildsignalen entsprechend den Untersektor-Zonen, die von der Sende-Empfangs-Einrichtung geliefert werden, und eine Einrichtung zum Adressieren der Speichereinrichtung zur Speicherung der Unter-Rahmenabtast­ signale nach Maßgabe der Untersektor-Zonen aufweist.

11. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher­ einrichtung der Rahmen-Bilderzeugungseinrichtung (15) mehrere Rahmen-Speicherbereiche aufweist, die mehreren Rah­ men entsprechen, und die Unter-Rahmenbildsignale in ent­ sprechenden Rahmen-Speicherbereichen abspeichert.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen- Bilderzeugungseinrichtung einen Rahmenspeicher (23) zum Speichern eines Rahmenbildsignals aufweist, wobei sich das Rahmenbildsignal zusammensetzt aus den Unter-Rahmenbildsi­ gnalen, die in jedem der Rahmen-Speicherbereiche der Spei­ chereinrichtung gespeichert sind.