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Dokumentenidentifikation DE69717908T2 02.10.2003
EP-Veröffentlichungsnummer 0807825
Titel Dauerstrichultraschalldopplerblutströmungsmesser
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Nakamura, Yasuhiro, Tsukui-gun, Kanagawa-ken, JP;
Akiyama, Hisashi, Yokohama-shi, JP;
Baba, Sueo, Sagamihara-shi, JP
Vertreter LEINWEBER & ZIMMERMANN, 80331 München
DE-Aktenzeichen 69717908
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 19.02.1997
EP-Aktenzeichen 973010630
EP-Offenlegungsdatum 19.11.1997
EP date of grant 18.12.2002
Veröffentlichungstag im Patentblatt 02.10.2003
IPC-Hauptklasse G01P 5/00

Beschreibung[de]
HINTERGRUND DER ERFINDUNG Gebiet der Erfindung

Die Erfindung betrifft ein Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät für das Ablenken einer Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel und für deren Senden in einen Organismus, wodurch die Blutströmungsgeschwindigkeit des Organismus gemessen wird.

Beschreibung der verwandten Technik

Ein Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät misst die Blutströ¬ mungsgeschwindigkeit oder dergleichen eines Organismus unter Verwendung einer Dauerstrich-Ultraschallwelle. Der überwiegende Teil von Dauerstrich-Ultraschall¬ wellen verwendenden Blutströmungsmessgeräten vom Doppler-Typ werden als steuerbare Dauerstrich-Blutströmungsmessgeräte bezeichnet. Durch Verwendung einer eine Mehrzahl von Mikrovibratoren aufweisenden Prüfkopfgruppierung wer¬ den Dauerstrich-Ultraschallwellen von einer Abstrahl-Mikrovibratorgruppe ausgesendet und Echosignale von einer Empfangs-Mikrovibratorgruppe empfangen. Gemäß einem derartigen Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät kann, indem ein Sende-/Empfangssignal mit einer Verzögerungszeit versehen wird, das Sende-/Empfangssignal nicht nur in einer beliebigen Richtung abgelenkt werden, sondern es lässt sich mittels derselben Gruppe sowohl für den B-Modus als auch für den Impuls-Dopplermodus verwenden. Dadurch lässt sich ein Beobachtungsteilstück bis zu einem gewissen Grad identifizieren.

Bisher ist als ein solches Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät ein in JP-A-63-315037 offenbartes Strömungsmessgerät bekannt. Wie in Fig. 1 gezeigt, weist das Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät auf: Einen Ultraschall-Prüfkopf 21, der aus einer Mehrzahl von Abstrahl-Mikrovibratoren 21a-21h, welche zum Aussenden von Dauerstrich-Ultraschallwellen zu einem zu untersuchenden Objekt (Organismus) dienen, und einer Mehrzahl von Empfangs- Mikrovibratoren 21i-21p aufgebaut ist, welche zum Empfangen von Dauerstrich- Ultraschallwellen (Echosignalen) dienen, die vom zu untersuchenden Objekt reflektiert wurden; eine Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 22, welche ein Taktsignal von vorbestimmter Frequenz erzeugt; eine Frequenzteilungseinrichtung 24, welche eine Frequenzteilung des von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 22 kommenden Taktsignals durchführt; eine 90º-Phasenverschiebungseinrichtung 23, welche eine Verzögerung des Taktsignals um 90º durchführt, das zuvor durch die Frequenzteilungseinrichtung 24 einer Frequenzteilung unterzogen wurde; eine Verzöge¬ rungseinrichtung 25, welche eine Mehrzahl von Dauerstrich-Sendesignalen erzeugt, von denen jedes eine Verzögerungszeit gemäß einem Ablenkwinkel und einer Kon¬ vergenzdistanz der zu sendenden Dauerstrich-Ultraschallwelle aufweist, und zwar unter Verwendung des Taktsignals von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 22; und eine Ansteuereinrichtung 27, welche die Mehrzahl der von der Verzögerungs¬ einrichtung 25 kommenden Dauerstrich-Sendesignale verstärkt, um jeweils die Ab¬ strahl-Mikrovibratoren 21a-21h des Ultraschall-Prüfkopfes 21 anzusteuern. Das Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät weist weiter auf: Eine Verzögerungs-Hinzufügeeinrichtung 28, welche jeweils zum Verzögern der Mehrzahl von Echosignalen dient, die von den Empfangs-Mikrovibratoren 21i-21p des Ultraschall-Prüfkopfes 21 empfangen wurden, und zwar in Übereinstimmung mit ihren Ablenkwinkeln und Divergenzzuständen, und danach die Mehrzahl von verzögerten Echosignalen aufaddiert; eine Orthogonal-Erfassungseinrichtung 29, welche ein Dopplersignal aus einem Echosignal, nach der Durchführung der Addition durch die Verzögerungs-Addiereinrichtung 28, unter Verwendung des Taktsignals und eines Ausgangssignals der 90º-Phasenverschiebungseinrichtung 23 erfasst; eine Frequenzanalyseeinrichtung 30, welche eine Frequenzanalyse bezüglich eines Ausgangssignals der Orthogonal-Erfassungseinrichtung 29 durchführt; und eine Anzeigeeinrichtung 31, welche ein Analyseergebnis der Frequenzanalyseeinrichtung 30 anzeigt.

Gemäß dem Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät wird das von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 22 erzeugte Taktsignal der Verzögerungseinrichtung 25 zugeführt. Unter Verwendung des Taktsignals erzeugt die Verzögerungseinrichtung 25 eine Mehrzahl von Dauerstrich-Sendesignalen, von denen jedes eine Verzögerungszeit gemäß dem Ablenkwinkel und der Konvergenzdistanz der zu sendenden Dauerstrich-Ultraschallwelle hat. Und zwar werden in der Verzögerungseinrichtung 25 die Dauerstrichwellen in genauer Weise durch Digitalschaltungen, wie beispielsweise Zähler, Schieberegister und dergleichen erzeugt. Nachdem die Mehrzahl der von der Verzögerungseinrichtung 25 zu erzeugenden Dauerstrich- Sendesignale durch die Ansteuereinrichtung 27 verstärkt wurden, werden sie den Abstrahl-Mikrovibratoren 21a-21h des Ultraschall-Prüfkopfes 21 zugeführt. Somit werden die Abstrahl-Mikrovibratoren 21a-21h angesteuert und die Dauerstrich- Ultraschallwellen gesendet.

Die Echosignale, welche jeweils von den Empfangs-Mikrovibratoren 21i-21p des Ultraschall-Prüfkopfes 21 empfangen werden, werden jeweils in Übereinstimmung mit ihren Ablenkwinkeln und den Konvergenzzuständen verzögert, und werden da¬ nach durch die Verzögerungs-Addiereinrichtung 28 aufaddiert. Das Echosignal, das nach Abschluss des Aufaddierens von der Verzögerungs-Addiereinrichtung 28 ausgegeben wird, wird durch die Orthogonal-Erfassungseinrichtung 29 einer Orthogonal-Erfassung unterzogen, so dass das Dopplersignal erfasst wird. Das erfasste Dopplersignal wird durch die Frequenz-Analyseeinrichtung 30 einer Frequenzanalyse unterzogen und das Analyseergebnis der Frequenz-Analyseeinrichtung 30 wird durch die Anzeigeeinrichtung 31 angezeigt.

Bei einem derartigen Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät ist der Dynamikbereich eines Empfangssystems wichtig. Als einer der Faktoren, welcher einen Einfluss auf den Dynamikbereich des Empfangssystems hat, sei ein Faktor von solcher Art, dass die Dauerstrich-Sendesignale zur Ansteuerung des Ultraschall-Prüfkopfes 21 zum Zweck des Sendens direkt in das Empfangssystem eingemischt werden, erwähnt. Beim zuvor beschriebenen Dauerstrich-Ultraschall- Doppler-Blutströmungsmessgerät wird jedoch, da ein Rechteckwellensignal (Dauerstrich-Sendesignal, das unter Verwendung des unveränderten Taktsignals erzeugt wird) als Dauerstrich-Sendesignal verwendet wird, wenn eine harmonische Komponente des Rechteckwellensignals in das Empfangssystem eingemischt wird, der Dynamikbereich des Empfangssystems verschlechtert. Demzufolge besteht das Problem, dass, wenn eine Blutströmung in der Umgebung eines starken Echos gemessen wird, ein Dopplersignal nicht in intermittierender Weise erzeugt werden kann.

INHALT DER ERFINDUNG

Es ist ein Ziel der Erfindung, ein Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungs¬ messgerät bereitzustellen, bei welchem die Ablenkungsgenauigkeit einer Dauer¬ strich-Ultraschallwelle hoch ist und der Dynamikbereich breit ist.

Gemäß einem ersten Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät der Erfindung wird ein Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät be¬ reitgestellt, welches eine Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel, ablenken und sie in einen Organismus senden kann, wodurch die Blutströmungsge¬ schwindigkeit des Organismus gemessen wird, aufweisend:

eine Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung, welche zwei Dauerstrich- Sinuswellensignale unterschiedlicher Phasen erzeugt;

eine Koeffizientenerzeugungseinrichtung, welche eine Mehrzahl von Sätzen von Koeffizientenpaaren erzeugt;

eine Synthese-Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung, welche den einen eines jeden der Paare von Koeffizienten mit einem der zwei Sinuswellensignale multipliziert, und den anderen eines jeden der Paare von Koeffizienten mit dem anderen der zwei Sinuswellensignale multipliziert, und die zwei Sinuswellensignale nach der Multiplikation addiert, wodurch eine Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen erzeugt werden; und

eine Mehrzahl von Mikrovibratoren, die mittels der Mehrzahl von Synthese- Sinuswellensignalen angesteuert wird, wobei jeder der Mikrovibratoren die Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel ablenkt und die Welle in den Organismus überträgt.

Gemäß einem zweiten Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät der Erfindung wird ein Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät be¬ reitgestellt, welches eine Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel ablenken und sie in einen Organismus senden kann, wodurch die Blutströmungsge¬ schwindigkeit des Organismus gemessen wird, aufweisend:

eine Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung, welche zwei Dauerstrich- Sinuswellensignale unterschiedlicher Phasen erzeugt;

eine Synthese-Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung, welche eine Mehrzahl Sätze von Paaren fester Koeffizienten aufweist, um einen eines jeden der Paare von festen Koeffizienten mit einem der zwei Sinuswellensignale zu multiplizieren und den anderen eines jeden der Paare von festen Koeffizienten mit dem anderen der zwei Sinuswellensignale zu multiplizieren, und die zwei Sinuswellensignale nach der Multiplikation zu addieren, wodurch eine Mehrzahl von Synthese- Sinuswellensignalen erzeugt werden;

eine Schalteinrichtung, die eine Mehrzahl von Schaltern aufweist, die jeweils zum Wählen einer beliebigen der Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen in Übereinstimmung mit einem Ablenk- und Konvergenzzustand der zu sendenden Dauerstrich-Ultraschallwelle dient;

eine Mehrzahl von Mikrovibratoren, die mittels der Mehrzahl von Synthese- Sinuswellensignalen angesteuert wird, welche von der Schalteinrichtung gewählt werden, wobei jeder der Mikrovibratoren die Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel ablenkt und die Welle in den Organismus überträgt.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines Beispiels eines herkömmlichen Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerätes zeigt;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines Dauerstrich- Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerätes gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 3A, 3B sind Diagramme, welche den Aufbau einer in Fig. 1 dargestellten Addiereinrichtung erläutern;

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau eines Dauerstrich- Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerätes gemäß der zwei¬ ten Ausführungsform der Erfindung zeigt;

Fig. 5A und 5B sind Diagramme, welche den Aufbau einer in Fig. 4 dargestellten Addiereinrichtung erläutern; und

Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, welches den Aufbau der in Fig. 4 dargestellten Datenerzeugungsschaltung zeigt.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Wie in Fig. 2 dargestellt weist als Sendesystem ein Dauerstrich-Ultraschall-Doppler- Blutströmungsmessgerät gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung auf Einen Ultraschall-Prüfkopf 1, der aus einer Mehrzahl von Abstrahl-Mikrovibratoren 1a-1h, welche zum Aussenden von Dauerstrich-Ultraschallwellen zu einem zu untersuchenden Objekt (Organismus) dienen, und einer Mehrzahl von Empfangs- Mikrovibratoren 1i-1p aufgebaut ist, welche zum Empfangen von Dauerstrich- Ultraschallwellen (Echosignalen) dienen, die vom zu untersuchenden Objekt reflektiert wurden; einen Bezugssignal-Generator 2, welcher ein Taktsignal von vorbestimmter Frequenz erzeugt; eine 90º-Phasenverschiebungseinrichtung 3, welche eine Verzögerung des vom Bezugssignal-Generator 2 kommenden Taktsignals um 90º durchführt, eine erste Sinuswellen-Wandlereinrichtung 4a, welche das Taktsignal von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 in ein erstes Sinuswellensignal X umwandelt; eine zweite Sinuswellen-Wandlereinrichtung 4b, welche das Taktsignal, das durch die Phasenverschiebungseinrichtung 3 um 90º verzögert wurde, in ein zweites Sinuswellensignal Y umwandelt; eine Gewichtungskoeffizienten- Erzeugungseinrichtung 6, welche eine Mehrzahl von ersten Koeffizienten kx0-kxn für das erste Sinuswellensignal X erzeugt und eine Mehrzahl von zweiten Koeffizi¬ enten ky0 - kyn für das zweite Sinuswellensignal Y erzeugt; und eine Multiplikations- Addiergruppe 5, welche eine Mehrzahl von Multiplikations-Addiereinrichtungen aufweist.

Wie in den Fig. 3A und 3B dargestellt, weist jede die Multiplikations-Addiergruppe 5 aufbauende Multiplikations-Addiereinrichtung auf: Einen ersten Multiplizierer 5bn, welcher eine Multiplikation des ersten Koeffizienten kxn und des ersten Sinuswellensignals X durchführt; einen zweiten Multiplizierer 5ch, welcher eine Multiplikation des zweiten Koeffizienten kyn und des zweiten Sinuswellensignals Y durchführt; und einen Addierer 5an, welcher ein Ausgangssignal des ersten Multiplizierers 5bn und ein Ausgangssignal des zweiten Multiplizierers 5cn addiert, um ein Synthese-Sinuswellensignal Tn auszugeben. Sowohl der erste Koeffizient kxn als auch der zweite Koeffizient kyn wird durch die Gewichtungskoeffizienten-Erzeugungseinrichtung 6 in Übereinstimmung mit den folgenden Gleichungen erzeugt:

kxn = cosθn ... (1)

kyn = sinθn ... (2)

Es ist daher, da das Synthese-Sinuswellensignal Tn, welches vom Addierer San ausgegeben wird, eine Phase wie dargestellt in Fig. 3B aufweist, im Falle einer Änderung der Phase des Synthese-Sinuswellensignals Tn ausreichend, den ersten Koeffizienten kxn und/oder den zweiten Koeffizienten kyn zu ändern.

Wie in Fig. 2 dargestellt, weist das Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät gemäß der Ausführungsform weiter eine Ansteuereinheit 7 auf, welche eine Mehrzahl von Ansteuerverstärkern beinhaltet, die jeweils eine Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen T&sub0;-Tn von der Multiplikations-Addiergruppe 5 ver¬ stärkt und jeweils die Abstrahl-Mikrovibratoren 1a-1h ansteuert.

Als Empfangssystem weist das Dauerstrich-Ultraschall-Doppler- Blutströmungsmessgerät der Ausführungsform auf Eine Verzögerungs- Addiereinrichtung 8, welche jeweils eine Mehrzahl von Echosignalen verzögert, die durch die Empfangs-Mikrovibratoren 1i-1p des Ultraschall-Prüfkopfes 1 empfan¬ gen wurden, und zwar in Übereinstimmung mit ihren Ablenkwinkeln und Konvergenzzuständen, und danach die Mehrzahl von verzögerten Echosignalen aufaddiert; eine Orthogonal-Erfassungseinrichtung 9, welche, nachdem die Addition von der Verzögerungs-Addiereinrichtung 8 durchgeführt wurde, eine Orthogonal-Erfassung des Echosignals mittels des von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 kommenden Taktsignals und des um 90º verzögerten, von der 90º- Phasenverschiebungseinrichtung 3 erzeugten Taktsignals durchführt, um ein Dopplersignal zu erfassen; eine Frequenzanalyseeinrichtung 10, welche eine Frequenzanalyse des von der Orthogonal-Erfassungseinrichtung 9 kommenden Dopplersignals durchführt; und eine Anzeigeeinheit 11, welche ein Analyseergebnis der Frequenzanalyseeinrichtung 10 anzeigt.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Dauerstrich-Ultraschall-Doppler- Blutströmungsmessgerätes der Ausführungsform beschrieben.

Die Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 ist aus einer Erzeugungseinrichtung wie beispielsweise einem Quarzoszillator oder dergleichen aufgebaut, welche ein Taktsignal von vorbestimmter Frequenz und großer Genauigkeit erzeugt. Zwei Taktsignale aus Rechteckwellen, deren Phasen sich voneinander um 90º unterscheiden, werden durch die Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 und die 90º- Phasenverschiebungseinrichtung 3 erzeugt. Bei den ersten und zweiten Sinuswellen-Wandlereinrichtungen 4a, 4b werden harmonische Komponenten aus dem von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 kommenden Taktsignal und aus dem von der 90º-Phasenverschiebungseinrichtung 3 kommenden Taktsignal mittels Filtern entfernt. Somit werden die zuvor beschriebenen zwei Taktsignale zu den ersten und zweiten Sinuswellensignalen X, Y, deren Phasen sich voneinander um 90º unterscheiden.

In der Addierergruppe 5 werden die zuvor erwähnten Prozesse unter Verwendung der ersten und zweiten Sinuswellensignale X, Y und der ersten und zweiten Koeffi¬ zienten kx0-kxn, ky0-kyn ausgeführt, so dass eine Mehrzahl von Synthese- Sinuswellensignalen T&sub0;-Tn erzeugt werden. Die Mehrzahl der Synthese- Sinuswellensignale T&sub0;-Tn werden so erzeugt, dass sie jeweils unterschiedliche Phasen haben. Nach dem Verstärken der Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen T&sub0;-Tn durch die Ansteuereinheit 7 werden diese jeweils den Abstrahl- Mikrovibratoren 1a-1h des Ultraschall-Prüfkopfes 1 zugeführt. Somit werden die Abstrahl-Mikrovibratoren 1a-1h angesteuert, und die Dauerstrich-Ultraschallwellen in Richtung des zu untersuchenden Objektes abgestrahlt.

Die vom zu untersuchenden Objekt kommenden Echosignale, welche jeweils von den Empfangs-Mikrovibratoren 1i-1p des Ultraschall-Prüfkopfes 1 empfangen werden, werden jeweils in Übereinstimmung mit ihren Ablenkwinkeln und Konvergenzzuständen verzögert, und werden danach durch die Verzögerungs-Addiereinrichtung 8 aufaddiert. Das Echosignal wird, nach Durchführung der Addition, die von der Verzögerungs-Addiereinrichtung 8 ausgegeben wird, einer Orthogonal- Erfassung durch die Orthogonal-Erfassungseinrichtung 9 unterzogen, so dass ein Dopplersignal erfasst wird. Das erfasste Dopplersignal wird einer Frequenzanalyse durch die Frequenz-Analyseeinrichtung 10 unterzogen und das Analyseergebnis der Frequenz-Analyseeinrichtung 10 wird von der Anzeigeeinheit 11 angezeigt.

Wie zuvor erwähnt, wird beim Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät der Ausführungsform, da die Dauerstrich-Ultraschallwelle unter Verwendung des Sinuswellensignals erzeugt wird, von dem die harmonische Komponente des von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 erzeugten Taktsignals entfernt wurde, die harmonische Komponente nicht vom Sendesystem in das Empfangssy¬ stem eingemischt. Eine Beeinträchtigung des Dynamikbereiches des Empfangssy¬ stems kann verhindert werden.

Wie in Fig. 4 dargestellt, unterscheidet sich ein Dauerstrich-Ultraschall-Doppler- Blutströmungsmessgerät gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung vom Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät gemäß der in Fig. 2 dar¬ gestellten ersten Ausführungsform der Erfindung in Bezug auf folgende Punkte.

(a) Jede der (M + 1) Addiereinrichtungen, aus denen eine Addierergruppe 55 besteht, wendet feste Gewichtungen auf die ersten und zweiten Sinuswellensignale X, Y der ersten und zweiten Sinuswellen-Wandlereinrichtungen 4a, 4b an und addiert diese danach auf. Somit werden (M + 1) Synthese-Sinuswellensignale φ&sub0;-φM erzeugt, deren Phasen mit regelmäßigen Intervallen verschoben sind.

(b) Eine Matrix-Schalteinrichtung 12, welche die (M + 1) Synthese- Sinuswellensignale φ&sub0;-φM von der Addierergruppe 55 in eine Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignale T&sub0;-Tn umwandelt, ist zwischen der Addierergruppe 55 und der Ansteuereinheit 7 vorgesehen.

(c) Eine Datenerzeugungseinheit 13 ist vorgesehen, welche Verbindungsdaten zur Bestimmung eines Verbindungszustandes der Matrix-Schalteinrichtung 12 erzeugt.

Und zwar weist, wie in Fig. 5A dargestellt, eine m-te Addiereinrichtung 55m, welche die Addierergruppe 55 aufbaut, auf Eine erste Multipliziereinrichtung 55bm, welche eine Multiplikation des von der ersten Sinuswellen-Wandlereinrichtung 4a kommenden ersten Sinuswellensignals X mit einem ersten festen Koeffizienten Kxm durchführt; eine zweite Multipliziereinrichtung 55cm, welche eine Multiplikation des von der zweiten Sinuswellen-Wandlereinrichtung 4b kommenden zweiten Si¬ nuswellensignals Y mit einem zweiten festen Koeffizienten Kym durchführt; und eine Addiereinrichtung 55am, welche ein Ausgangssignal der ersten Multipliziereinrichtung 55bm und ein Ausgangssignal der zweiten Multipliziereinrichtung 55cm ad¬ diert. Ein m-tes Synthese-Sinuswellensignal φm wird von der Addiereinrichtung 55am erzeugt. Der erste feste Koeffizient Kxm und der zweite feste Koeffizient Kym werden durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

Kxm = cosθm ...(3)

Kym = sinθm ...(4)

wobei: θm = m · 360º/(M + 1)

Wie zuvor erwähnt, reicht es aus, dass die ersten und zweiten Multipliziereinrichtungen 55bm, 55cm, welche die Addiereinrichtung 55m aufbauen, Multiplikationen der festen Koeffizienten und der Sinuswellensignale durchführen, und es besteht keine Notwendigkeit, dass eine analog arbeitende Multiplikationsfunktion vorhanden ist, und es reicht aus, einen festen Verstärker zu verwenden, dessen Verstärkungsfaktor genauso groß ist wie der feste Koeffizient.

Nachfolgend wird die Funktionsweise des Dauerstrich-Ultraschall-Doppler- Blutströmungsmessgerätes der Ausführungsform beschrieben.

Die Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 ist aus einer Erzeugungseinrichtung wie beispielsweise einem Quarzoszillator oder dergleichen aufgebaut, welche ein Taktsignal von vorbestimmter Frequenz und großer Genauigkeit erzeugt. Zwei Taktsignale aus Rechteckwellen, deren Phasen sich voneinander um 90º unterscheiden, werden durch die Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 und die 90º- Phasenverschiebungseinrichtung 3 erzeugt. Bei den ersten und zweiten Sinuswellen-Wandlereinrichtungen 4a, 4b werden harmonische Komponenten aus dem von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 kommenden Taktsignal und aus dem von der 90º-Phasenverschiebungseinrichtung 3 kommenden Taktsignal mittels Filtern entfernt. Somit werden die zwei Taktsignale zu den ersten und zweiten Sinuswellen¬ signalen X, Y, deren Phasen sich voneinander um 90º unterscheiden.

In der Addierergruppe 55 werden, da die zuvor erwähnten Prozesse unter Verwen¬ dung der ersten und zweiten Sinuswellensignale X, Y und der ersten und zweiten Koeffizienten Kx0-KxM, ky0-kyM ausgeführt werden, (M + 1) Synthese- Sinuswellensignale φ&sub0;-φM erzeugt. Die (M + 1) Synthese-Sinuswellensignale φ&sub0;-φM werden jeweils so erzeugt, dass sie Phasendifferenzen mit regelmäßigen Intervallen aufweisen. Die (M + 1) Synthese-Sinuswellensignale φ&sub0;-φM werden durch die Matrix-Schalteinrichtung 12 jeweils in eine Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignale T&sub0;-Tn umgewandelt. Eine derartige Umwandlung erfolgt dadurch, dass Kontaktschalter der Matrix-Schalteinrichtung 12 in Übereinstimmung mit Daten geschlossen werden, die von der Datenerzeugungseinheit 13 erzeugt werden (in Fig. 4 sind geschlossene Schalter durch schwarze Punkte dargestellt).

Wie in Fig. 6 dargestellt, weist die Datenerzeugungseinheit 13 auf Eine Verzögerungszeit-Erzeugungseinheit 13a, welche eine Verzögerungszeit Td in Übereinstimmung mit einem Ablenk- und Konvergenzzustand der zu sendenden Ultraschallwelle berechnet; und eine Phasenumwandlungstabelle 13b, welche die von der Verzögerungszeit-Erzeugungseinheit 13a erzeugte Verzögerungszeit Td in eine Phase φ der zu sendenden Ultraschallwelle umwandelt, und zwar auf Basis der folgenden relationalen Gleichung.

φ = 2πfTd ...(5)

Mit f: Frequenz der zu sendenden Ultraschallwelle (erste und zweite Sinuswellensignale X, Y)

Wie zuvor erwähnt können, dadurch, dass die Verzögerungszeit Td, die durch die Verzögerungszeit-Erzeugungseinheit 13a erzeugt wurde, auf Basis der Phasenum¬ wandlungstabelle 13 in die Phase φ umgewandelt wird, an die Matrix- Schalteinrichtung 12 auszugebende Daten basierend auf der Verzögerungszeit Td erzeugt werden, die ungeachtet der Frequenz der zu sendenden Ultraschallwelle berechnet wird.

Die Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen T&sub0;-Tn werden jeweils durch die Ansteuereinheit 7 verstärkt und werden danach den Abstrahl-Mikrovibratoren 1a- 1h des Ultraschall-Prüfkopfes 1 zugeführt. Auf diese Weise werden die Abstrahl- Mikrovibratoren 1a-1h angesteuert und die Dauerstrich-Ultraschallwellen in Richtung des zu untersuchenden Objektes abgestrahlt. Die von dem zu untersuchenden Objekt kommenden Echosignale, welche jeweils von den Empfangs- Mikrovibratoren 1i-1p des Ultraschall-Prüfkopfes 1 empfangen werden, werden jeweils in Übereinstimmung mit ihren Ablenkwinkeln und Konvergenzzuständen verzögert und werden danach durch die Verzögerungs-Addiereinrichtung 8 aufaddiert. Das Echosignal wird nach erfolgter Addition, die durch die Verzögerungs- Addiereinrichtung 8 durchgeführt wird, einer Orthogonal-Erfassung durch die Orthogonal-Erfassungseinrichtung 9 unterzogen, so dass das Dopplersignal erfasst wird. Das erfasste Dopplersignal wird durch die Frequenz-Analyseeinrichtung 10 einer Frequenzanalyse unterzogen und das Analyseergebnis der Frequenz- Analyseeinrichtung 10 wird auf der Anzeigeeinheit 11 angezeigt.

Wie zuvor erwähnt, wird gemäß dem Dauerstrich-Ultraschall-Doppler- Blutströmungsmessgerät der Ausführungsform, da das Sendesignal unter Verwendung des Sinuswellensignals erzeugt wird, von dem die harmonische Komponente des von der Bezugssignal-Erzeugungseinrichtung 2 erzeugten Taktsignals entfernt wurde, die harmonische Komponente nicht vom Sendesystem in das Empfangssystem eingemischt und eine Beeinträchtigung des Dynamikbereiches des Empfangssystems kann verhindert werden. Da das Synthese-Sinuswellensignal unter Verwendung der festen Koeffizienten erzeugt wird, kann ein Vielphasen-Sinuswellensignal von großer Genauigkeit durch den einen festen Verstärkungsfaktor aufweisenden Verstärker erzeugt werden.


Anspruch[de]

1. Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät, welches eine Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel ablenken und die Welle in einen Organismus senden kann, wodurch die Blutströmungsgeschwindigkeit des Organismus gemessen wird, aufweisend:

eine Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung (2, 3, 4a, 4b), welche zwei Dauerstrich-Sinuswellensignale unterschiedlicher Phasen erzeugt;

eine Koeffizientenerzeugungseinrichtung (6), welche eine Mehrzahl von Sätzen von Koeffizientenpaaren erzeugt;

eine Synthese-Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung (5), welche eine Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen erzeugt, indem sie einen eines jeden der Paare von Koeffizienten mit einem der zwei Sinuswellensignale multipliziert, und den anderen eines jeden der Paare von Koeffizienten mit dem anderen der zwei Sinuswellensignale multipliziert, und die zwei Sinuswellensignale nach der Multiplikation addiert; und

eine Mehrzahl von Mikrovibratoren (1a-1h), die mittels der Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen angesteuert wird, wobei jeder der Mikrovibratoren die Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel ablenkt und die Welle in den Organismus überträgt.

2. Messgerät nach Anspruch 1, bei welchem die Phasen der zwei Sinuswellensignale sich voneinander um 90º unterscheiden.

3. Messgerät nach Anspruch 1, bei welchem der eine von dem Paar von Koeffizienten durch cosθ und der andere durch sinθ ausgedrückt ist.

4. Messgerät nach Anspruch 1, welches weiter aufweist:

eine Mehrzahl von weiteren Mikrovibratoren (1i-1p), welche jeweils Echosignale als vom Inneren des Organismus kommende Reflexionswellen der von der Mehrzahl von Mikrovibratoren gesendeten Dauerstrich- Ultraschallwellen empfangen;

eine Verzögerungs-Addier-Einrichtung (8), welche jeweils zum Verzögern der Mehrzahl von empfangenen Echosignalen in Übereinstimmung mit ihren Ablenkwinkeln und Konvergenzzuständen, und zum Addieren der Mehrzahl von verzögerten Echosignalen dient;

eine Erfassungseinrichtung (9), welche zum Erfassen eines Ausgangssignals der Verzögerungs-Addier-Einrichtung dient, um ein Dopplersignal zur erfassen; und

eine Frequenzanalyseeinrichtung (10), welche eine Frequenzanalyse des Dopplersignals durchführt.

5. Dauerstrich-Ultraschall-Doppler-Blutströmungsmessgerät, welches eine Dauerstrich-Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel ablenken und die Welle in einen Organismus senden kann, wodurch die Blutströmungsge¬ schwindigkeit des Organismus gemessen wird, aufweisend:

eine Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung (2, 3, 4a, 4b), welche zwei Dauerstrich-Sinuswellensignale unterschiedlicher Phasen erzeugt;

eine Synthese-Sinuswellensignal-Erzeugungseinrichtung (55), welche eine Mehrzahl Sätze von Paaren fester Koeffizienten aufweist, um einen eines jeden der Paare von festen Koeffizienten mit einem der zwei Sinuswellensignale zu multiplizieren und den anderen eines jeden der Paare von festen Koeffizienten mit dem anderen der zwei Sinuswellensignale zu multiplizieren, und die zwei Sinuswellensignale nach der Multiplikation zu addieren, um eine Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen zu erzeugen;

eine Schalteinrichtung (12, 13), die eine Mehrzahl von Schaltern aufweist, die jeweils zum Wählen einer beliebigen der Mehrzahl von Synthese- Sinuswellensignalen in Übereinstimmung mit einem Ablenk- und Konvergenzzustand der zu sendenden Dauerstrich-Ultraschallwelle dient;

eine Mehrzahl von Mikrovibratoren (1a-1h), die mittels der Mehrzahl von Synthese-Sinuswellensignalen angesteuert wird, welche von der Schalteinrichtung gewählt werden, wobei jeder der Mikrovibratoren die Dauerstrich- Ultraschallwelle in einem beliebigen Winkel ablenkt und die Welle in den Organismus überträgt.

6. Messgerät nach Anspruch 5, bei welchem Phasen der zwei Sinuswellensignale sich voneinander um 90º unterscheiden.

7. Messgerät nach Anspruch 6, bei die Schalteinrichtung (12, 13) aufweist:

eine Verzögerungszeit-Berechnungseinrichtung (13a), welche zum Berech¬ nen einer Verzögerungszeit gemäß der Ablenkung und dem Konvergenzzu¬ stand der zu sendenden Dauerstrich-Ultraschallwelle dient; und

eine Verzögerungszeit-Phasenumwandlungseinrichtung (13b), welche zum Umwandeln der berechneten Verzögerungszeit in eine Phase der zu senden¬ den Dauerstrich-Ultraschallwelle dient.

8. Messgerät nach Anspruch 5, welches weiter aufweist:

eine Mehrzahl von weiteren Mikrovibratoren (1i-1p), welche jeweils Echosignale als vom Inneren des Organismus kommende Reflexionswellen der von der Mehrzahl von Mikrovibratoren gesendeten Dauerstrich- Ultraschallwellen empfangen;

eine Verzögerungs-Addier-Einrichtung (8), welche jeweils zum Verzögern der Mehrzahl von empfangenen Echosignalen in Übereinstimmung mit ihren Ablenkwinkeln und Konvergenzzuständen, und zum Addieren der Mehrzahl von verzögerten Echosignalen dient;

eine Erfassungseinrichtung (9), welche zum Erfassen eines Ausgangssignals der Verzögerungs-Addier-Einrichtung dient, um ein Dopplersignal zur erfassen; und

eine Frequenzanalyseeinrichtung (10), welche eine Frequenzanalyse des Dopplersignals durchführt.







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B Arbeitsverfahren; Transportieren
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