DE69312423T2 - Ultraschallmessgerät mit Minimierung der Zahl der durch die Verarbeitungsmitteln verarbeiteten digitalen Daten - Google Patents

Description

• Die vorliegende Erfindung betrifft ein Ultraschall- Messgerät, das einen Ultraschallimpuls in Richtung eines Objektes mit Wandungen aussendet, das von diesen Wandungen ausgehende Echos empfängt, und das in der Folge Signale verarbeitet, die als Antwort auf diese Echos erzeugt werden, um die zeitliche Position der Wandungen zu bestimmen.
• Die Erfindung ist auf dem medizinischen Gebiet anwendbar und kann beispielsweise verwendet werden, um die zeitliche Entwicklung der Position der vorderen und hinteren Wandung eines Blutgefässes zu verfolgen, um Variationen des Innendurchmessers und die Variationen der Dicke der Wandungen des Blutgefässes in Abhängigkeit von der Zeit zu bestimmen. Obwohl diese Erfindung in Verbindung mit diesem Anwendungsbeispiel beschrieben wird, versteht es sich, dass die Erfindung nicht auf diese Anwendung beschränkt ist, und dass die Erfindung beispielsweise für die Messung der Dicke der Cornea-Linse oder für die nicht-invasive Messung anderer Organe verwendet werden kann.
• Figur 1 illustriert schematisch das bekannte Prinzip der Messung der Position einer beweglichen Wandung eines Blutgefässes. Diese Figur stellt einen Ultraschallwandler 1 dar, der auf der Haut 2 einer Person gegenüber einer im Querschnitt dargestellten Arterie 3 plaziert ist. Der Wandler 1 wird von einem elektronischen Schaltkreis gesteuert, um einen Ultraschallimpuls 4 auszusenden und um die Echos zu empfangen, die aus der Reflexion dieses Impulses an den Grenzflächen Arterie-Gewebe und Arterie-Blut resultieren, und um als Antwort darauf ein Echosignal zu erzeugen. Gemäss der Frequenz des Ultraschallwandlers kann man vier unterschiedliche Echos 5, 6, 7 und 8 erfassen, oder auch nur zwei Echos, die jeweils einer Kombination der Echos 5 und 6 bzw. einer Kombination der Echos 7 und 8 entsprechen.
• Man bestimmt die Bewegung jeder Grenzfläche auffolgende Art und Weise. Der Wandler 1 sendet einen Impuls 4 mit einer Wiederholungsfrequenz aus, die im allgemeinen zwischen 10 Hz und 5 kHz liegt. Um die Position der Echos zu verfolgen, die vom Wandler erfasst werden und deren Verzögerung von der Position jeder Grenzfläche abhängt, verwendet man ein zeitliches Fenster mit einer festgelegten Breite, das einen Zeitintervall definiert, in dem die Echos erwartet werden, und das nach jedem Zyklus derart eingestellt wird, dass die Echos im Zentrum dieses Fensters erfasst werden, wenn die Grenzfläche unbeweglich ist.
• Die Kenntnis der zeitlichen Position jeder Grenzfläche, sowie die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Impulses im Blut und in den Geweben ermöglichen es, durch Messen des Intervalls die Entwicklung des Innendurchmessers und den Wert der Dicke der vorderen und hinteren Wandung des Blutgefässes 3 in Abhängigkeit von der Zeit zu bestimmen.
• Figur 1 ist ein Prinzipschema. In der Praxis sind die Echos, welche aus der Reflexion eines Impulses an der vorderen und hinteren Wandung des Blutgefässes 3 resultieren, nicht so sauber, sondern weisen eine viel komplexere Form auf, wie dies durch die Elementarechos Eant und Epost in der Figur 2 dargestellt ist. Diese Deformation resultiert daraus, dass das Ultraschallsignal Gewebe mit verschiedenen Merkmalen durchläuft, und dass die Grenzfläche zwischen der Wandung eines Blutgefässes und dem umgebenden Gewebe nicht perfekt definiert ist, im Unterschied beispielsweise zu einer Grenzfläche zwischen einer Metallplatte und der umgebenden Luft.
• Insbesondere auf dem medizinischen Gebiet kann somit die diese Echos erzeugende Position der Grenzfläche nicht direkt und automatisch, ausgehend von der Form des Echosignals, bestimmt werden.
• Mehrere Techniken zur Erfassung der Position einer beweglichen Grenzfläche sind bekannt.
• Gemäss einer ersten Technik wird die Position einer Grenzfläche manuell bestimmt. Der Benutzer stellt das Echosignal auf einem Oszilloskop oder auf anderen Anzeigemitteln dar und wählt einen bestimmten Punkt auf dem Echosignal, auf welchen der Echoverfolger festlegt werden muss. Leider benotigt diese Technik von Seiten des Benutzers eine grosse Erfahrung, um den bestimmten Punkt des der Position der Grenzfläche entsprechenden Elementarechos zu bestimmen. In der Praxis wählt der Benutzer entweder die Spitze mit der grössten Amplitude oder die zentrale Spitze des Elementarechos. Es gibt keine Zusicherung, dass der gewählte Punkt tatsächlich der Position der Grenzfläche entspricht.
• Gemäss einer zweiten Technik bereitet man das Echosignal auf, um das Rauschen zu unterdrücken, indem man einzig den Teil des Signals beibehält, welcher aus der Reflexion des Ultraschallsignals an jeder Grenzfläche resultiert. Diese Technik weist jedoch den Nachteil auf, dass das behandelte numerische Signal nicht in Realzeit ausgeführt werden kann. Mit den jetzigen zur Verfügung stehenden Berechnungsmitteln beansprucht nämlich die Verarbeitung der während der Öffnung des zeitlichen Fensters empfangenen Signale 0,1 bis 5 Sekunden, während die Wiederholungsfrequenz des Impulses bei 500 Hz liegt, und die benötigte Zeit, um das Echosignal zu verarbeiten und um die damit verknüpften Arbeitsgänge, wie das Ablesen und Steuern der peripheren Anordnungen, auszuführen, in der Grössenordnung von 0,002 Sekunden liegt.
• Es ist also notig, in zwei Etappen vorzugehen: in einer ersten Etappe digitalisiert und speichert man in Realzeit die zu untersuchenden Echosignale, und in einer zweiten Etappe verarbeitet man diese Echosignale. Es ist zu bemerken, dass diese Technik drei Nachteile aufweist, nämlich die Notwendigkeit, über ein erhebliches Speichervolumen zu verfügen, die Verarbeitungsdauer der Echosignale und das Fehlen der Kontrolle der Daten in Realzeit während deren Gewinnung.
• Das am 31. März 1993 publizierte europäische Patent Nr. 534 217 beschreibt ein Ultraschall-Messgerät, dessen Ziel es ist, die durch diese zweite Technik verursachten Probleme zu beheben. Dieses Gerät sendet einen ersten Ultraschallimpuls in Richtung eines Blutgefässes aus, wandelt das Echosignal, welches ausgehend von den durch den Wandler erfassten Echos erzeugt wird, in eine Serie von numerischen Werten um (erzeugt während der Öffnung des zeitlichen Fensters), die dann gespeichert werden. In einer Initialisierungsetappe werden diese gespeicherten numerischen Werte verarbeitet, um einen Referenzpunkt in jedem Elementarecho des Echosignals auszuwählen. Man bestimmt für jedes Elementarecho die zeitliche Position jeder Grenzfläche, die das Elementarecho erzeugt, und man berechnet für jedes Elementarecho den Zeitintervall zwischen der Position des Referenzpunktes dieses Elementarechos und der zeitlichen Position der durch die Verarbeitung erhaltenen Grenzfläche.
• Parallel zu dieser Verarbeitung entsteht eine Assimilierungsphase, in welcher die numerischen Werte, die aus der Erfassung der aus späteren Ultraschallimpulsen herrührenden Echosignale resultieren, verarbeitet werden, um die Position der zeitlichen Position der aus jedem Echosignal herrührenden Referenzpunkte zu verfolgen.
• Darauffolgt eine Gewinnungsphase, in welcher die zeitliche Position jeder Grenzfläche, die jedem Elementarecho jedes aus den der Assimilierungsphase nachfolgenden Ultraschallimpulsen resultierenden Echos ignals entspricht, verfolgt und gespeichert wird. Schliesslich folgt eine Verwertungsetappe, im Laufe derer die in der Gewinnungsetappe gespeicherten Daten dazu verwendet werden, um dem Benutzer Informationen zu liefern, wie die Anzeige des Durchmessers des Blutgefässes in Abhängigkeit von der Zeit.
• Für den Fachmann ist es verständlich, dass andere Techniken im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung verwendet werden können, um die Position einer Grenzfläche mit Hilfe von Echosignalen zu bestimmen.
• Während die im europäischen Patent Nr. 534 217 beschriebene Technik die Notwendigkeit umgeht, jedes digitalisierte Echosignal zu verarbeiten, um die Position jeder Grenzfläche in jedem Elementarecho jedes Echosignals in Realzeit zu bestimmen, ist jedoch eine Verarbeitung jedes digitalisierten Echosignals zwischen den aufeinanderfolgenden Ultraschall impulsen erforderlich.
• Gemäss dieser Technik erfordert jedes während der Öffnung des zeitlichen Fensters digitalisierte Echosignal behandelt zu werden, um die in den Elementarechos ausgewählten Referenzpunkte zu verfolgen. Um die Ausführung dieses Verfolgens zu ermöglichen, muss jeder Referenzpunkt in jenen Teil des Echosignals fallen, der während der Öffnung des zeitlichen Fensters digitalisiert wird.
• Die Anzeige jedes empfangenen Echosignals kann zugleich vor und während den Initialisierungs-, Assimilierungs- und Verarbeitungsetappen geliefert werden, so dass der Benutzer die korrekte Positionierung des Wandlers auf der Haut der Person überprüfen und die Form der Echosignale kontrollieren kann. Die Verarbeitungsmittel überprüfen diese Anzeige in Realzeit. Jeder numerische Wert, der jedem Echosignal entspricht, erfordert es, dass er aus einer Speicheradresse abgelesen wird, und dass er zwischen den Merkmalen, wie Verzögerung und Verschiebung, eingestellt wird. Die Verarbeitungsmittel müssen ebenfalls eine Kurve mit bestmöglicher Einstellung für diese digitalisierten Werte erzeugen.
• Eine periphere Anordnung, wie zum Beispiel eine Tastatur, kann ebenfalls verwendet werden, um eine Benutzerkontrolle über die Anzeige jedes Echosignals und über jede zugeordnete graphische Information, die ebenfalls angezeigt wird, zu liefern. Die Verarbeitungsmittel müssen die Tastaturkontrolle liefern, um das Eingeben von Signalen zu ermöglichen, die ausgehend von einer solchen Anordnung abgelesen werden müssen. Weitere Messausrüstungen, wie zum Beispiel ein Sphygmomanometer, ein Plethysmograph oder ein Doppler-Detektor, können den Verarbeitungsmitteln angeschlossen sein. Die von dieser Ausrüstung kommenden Signale können es erforderlich machen, dass sie gleichzeitig mit jedem vom Ultraschallwandler empfangenen Echosignal abgetastet, abgelesen und angezeigt werden. Ferner müssen Verarbeitungsmittel alle Funktionen steuern, die dem Speicher zugeordnet sind, in welchem die numerischen Werte gespeichert sind.
• Es ist ebenfalls nötig, einen gewissen Zeitraum zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen vorzusehen, um die für jede der Initialisierungs-, Assimilierungs- und Verarbeitungsetappen benotigten Berechnungen auszuführen.
• Die zur Ausführung der oben beschriebenen Verarbeitung erforderliche Zeit ist abhängig von der Geschwindigkeit der Verarbeitungsmittel und von der Anzahl der Werte, die ausgehend von jedem Echosignal während der Öffnung des zeitlichen Fensters digitalisiert werden. Die Geschwindigkeit, mit der ein Echosignal abgetastet wird, um seine genaue Rekonstruktion zu ermöglichen, wird durch die Grundfrequenz des Echosignals bestimmt. Im Falle von Echosignalen, die aus der Reflexion von Impulsen resultieren, die keine Ultraschallimpulse sind und aus Blutgefässen stammen, wie zum Beispiel eine Abtastfrequenz, so kann diese bei 100 MHz liegen, d.h., dass das Echosignal alle 10 Nanosekunden abgetastet wird.
• Eine Oberarmschlagader kann einen Durchmesser aufweisen, der nur 4 mm beträgt. Die von den Wandungen einer Oberarmschlagader herrührenden Echos entstehen also relativ schnell nacheinander. Es hat sich gezeigt, dass ein aus einer solchen Schlagader resultierendes Echo mindestens 500 numerische Werte mit einer Abtastfrequenz von 100 MHz erfordert, um eine genaue Rekonstruktion zu ermöglichen. Oberschenkel- oder Halsschlagadern können jedoch einen maximalen Durchmesser von 1 cm aufweisen. Die von diesen Wandungen herrührenden Echos sind somit weiter entfernt voneinander, und mehr als 1500 numerische Werte können erforderlich sein, um auf genaue Art und Weise das entsprechende Echosignal zu rekonstruieren.
• Die zur Verarbeitung dieser digitalisierten Werte verwendeten Verarbeitungsmittel können durch einen Mikroprozessor geliefert werden, wobei der leistungsfähigste, den man gegenwärtig erhalten kann, mit 32 MHz funktioniert. Die für einen Befehlszyklus (im allgemeinen etwa 10 Maschinenzyklen) benötigte Zeit in solchen Mikroprozessoren beträgt etwa 0,4 Mikrosekunden, und mehrere Befehlszyklen sind nötig, um jeden numerischen Wert auf die oben beschriebene Art und Weise zu verarbeiten. Wenn der durch den Wandler erzeugte Ultraschallimpuls bei einer Frequenz von 500 Hz wiederholt wird, können weniger als 6000 Befehlszyklen zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen ausgeführt werden.
• Es wird deutlich, dass für grosse Schlagadern die existierenden Mikroprozessoren nicht fähig sind, eine genügend grosse Anzahl von numerischen Werten, die von einem Echosignal herrühren, in jener Zeit zu verarbeiten, die zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen verstreicht, welche Impulse die durch die Wandungen der Schlagader erzeugten Elementarechos umfassen. Das Verfolgen der Referenzpunkte der Echosignale, die Anzeige der Echosignale, die benötigte Benutzerkontrolle und die Verarbeitung des Echosignals kann somit nicht korrekt ausgeführt werden. Während in diesen Anwendungen ein leistungsfähigerer Computer verwendet werden könnte, sind die Mehrkosten solcher Computer unerschwinglich.
• Die Erfindung hat also zum Ziel, ein Ultraschall- Messgerät zu liefern, das die Nachteile des Standes der Technik behebt.
• Zu diesem Zweck ist also Gegenstand der Erfindung ein Ultraschall-Messgerät, umfassend einen Ultraschallwandler zum Aussenden eines Ultraschallimpulses mit einer vorbestimmten Wiederholungsfrequenz auf ein Objekt mit einer Mehrzahl von Wandungen, um von den Wandungen ausgehende Echos zu empfangen, und um ein Echosignal mit einer Mehrzahl von Elemetarechokomponenten zu erzeugen, Digitalisiermittel zum Digitalisieren des Echosignals in eine Serie von numerischen Werten, einen Pufferspeicher für das Speichern der von den Digitalisiermitteln kommenden numerischen Werte, Steuermittel für das Transferieren der von den Digitalisiermitteln kommenden numerischen Werte in den Pufferspeicher, Speichermittel für das Speichern der von dem Pufferspeicher kommenden numerischen Werte, und Verarbeitungsmittel für das Transferieren der in dem Pufferspeicher gespeicherten Serie von numerischen Werten in die Speichermittel zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, dadurch gekennzeichnet, dass die Verarbeitungsmittel ferner ausgebildet sind, um aus den numerischen Werten zwecks Nichtverarbeitung eine Gruppe der digitalisierten numerischen Werte zwischen aufeinanderfolgenden Elementarechokomponenten, die zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen zu verarbeiten sind, zu entnehmen.
• Die Anzahl der numerischen Werte, die von jedem Echosignal kommen, das in Realzeit zwischen Ultraschallimpulsen verarbeitet werden muss, ist also herabgesetzt, und die Palette der Blutgefässdurchmesser, die durch existierende Geräte gemessen werden kann, ist auf entsprechende Art und Weise erweitert.
• Die nachfolgende Beschreibung nimmt näher im einzelnen Bezug auf Merkmale des Ultraschall-Messgerätes der vorliegenden Erfindung. Um das Verständnis der vorliegenden Erfindung zu erleichtern, wird in der Beschreibung auf die beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen ein Ultraschall-Messgerät in einer bevorzugten Ausführungsform illustriert ist. Es versteht sich von selbst, dass das Ultraschall-Messgerät der vorliegenden Erfindung nicht auf die bevorzugte Ausführungsform beschränkt ist, die in den Zeichnungen illustriert ist, in welchen:
• - die bereits beschriebene Figur 1 das Prinzip der Ultraschallmessung der Grenzflächenposition der vorderen und hinteren Wandung eines Blutgefässes darstellt;
• - die bereits beschriebene Figur 2 die zeitliche Form eines Echosignals darstellt, das zwei durch die vordere und hintere Wandung eines Blutgefässes erzeugte Elementarechos darstellt;
• - Figur 3 schematisch eine Ausführungsform eines Ultraschall-Messgerätes gemäss der vorliegenden Erfindung darstellt;
• - Figur 4 die Darstellung der numerischen Werte zeigt, die einem durch das Gerät der Figur 3 empfangenen Echosignal entspricht; und
• - Figur 5 die Darstellung der Figur 4 zeigt, nachdem eine Gruppe von numerischen Werten, die sich zwischen Elementarechos befinden, zurückgezogen worden ist.
• In Figur 3 ist schematisch ein Ultraschall-Messgerät 20 mit einem Ultraschallwandler 21 und einer Rechneranordnung 22 wiedergegeben. Der Ultraschallwandler 21 umfasst eine Ultraschallsonde 23 für das Aussenden eines Ultraschallsignals und für das Empfangen der aus der Reflexion dieser Ultraschallwelle resultierenden Echos, eine Steuerschaltung 24 für das Steuern der Ultraschallsonde 23 und einen Taktgeber 25. Dieser letztere liefert an die Steuerschaltung 24 ein Signal, welches die Wiederholungsfrequenz des von der Ultraschallsonde 23 ausgesandten Abfragesignals bestimmt.
• Die Steuerschaltung 24 umfasst eine Senderschaltung, welche einen elektrischen Impuls abgibt, der von der Ultraschallsonde 23 in ein entsprechendes Ultraschallsignal umgewandelt wird, und eine Empfangsschaltung, welche das elektrische Signal empfängt, das von der Ultraschallsonde entsprechend dem von der Sonde 23 empfangenen Ultraschallechosignal abgegeben wird. Die Steuerschaltung 24 und die Ultraschallsonde 23 sind von herkömmlicher Bauart. Die zentrale Frequenz des Ultraschallimpulses wird in Abhängigkeit von der angestrebten Anwendung gewählt. Sie beträgt beispielsweise 2 bis 20 MHz.
• Das von der Steuerschaltung 24 abgegebene elektrische Echosignal wird von der Rechneranordnung 22 über einen Analog- Digital-Wandler 26 empfangen&sub5; Hierfür kann man ein Erzeugnis vom Typ STR 8100 der Fa. SONIX Inc. (Springfield, VA, USA) verwenden, bei dem es sich um einen Analog-Digital-Wandler mit 8 Bits handelt, der bis zu 108 Abtastwerte pro Sekunde verarbeiten kann. Der Analog-Digital-Wandler umfasst Digitalisiermittel 27, einen Pufferspeicher 28 und einen Prozessor 29. Die Digitalisiermittel 27 wandeln das empfangene analoge Echosignal, das vom Steuerschaltkreis herrührt, in eine Serie von numerischen Werten um, die im Pufferspeicher 28 gespeichert werden. Der Prozessor 29 steuert den Betrieb der Digitalisiermittel 27, die Speicherung der numerischen Werte im Pufferspeicher 28 und die übertragung der gespeicherten numerischen Werte zu der Rechneranordnung 22.
• Die Rechneranordnung 22 umfasst einen Echoverfolger, der in herkömmlicher Weise verwendet wird, um die zeitliche Position jedes Elementarechosignals des Echosignals relativ zu dem ausgesandten Ultraschallsignal zu verfolgen. Diese zeitliche Position, d.h. schliesslich die Verzögerung jedes Elementarechosignals bezüglich des ausgesandten Ultraschallimpulses, ändert sich mit dem Abstand zwischen der Ultraschallsonde und den beweglichen Wandungen, an denen der Ultraschallimpuls reflektiert wird. Um diese Verfolgung zu realisieren, empfängt der Echoverfolger der Rechneranordnung 22 das durch den Taktgeber 25 erzeugte Taktsignal und liefert an den Analog-Digital-Wandler 26 ein Verzögerungssignal zum Beginnen der Digitalisierung des Echosignals zu einem angemessenen Zeitpunkt. Der Echoverfolger ist vorzugsweise vom Typ der Extremwerterfassung (positiv oder negativ) des digitalisierten Echosignals. Dieser Extremwert ist nicht der korrekte Wert zum Abschätzen der Bewegung der beweglichen Wandungen, da die Distanz zwischen zwei Abtastpunkten gleich c/(2.f) ist, worin c = 1540 m/s (Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle in dem Milieu), und f = 100 MHz ist die Abtastfrequenz. Es ermöglicht nur grob die Verfolgung der Echoverlagerung.
• Gemass einer Variante könnte der Echoverfolger vom Typ der Nulldurchgangserfassung sein, wie in den Dokumenten EP-A- 337 297 und EP-A-356 629 beschrieben.
• Die Rechneranordnung 22 führt das Messverfahren gemäss der Erfindung aus, um die zeitliche Position der Grenzflächen des Blutgefässes 3 zu bestimmen. Zu diesem Zweck umfasst sie hauptsächlich Verarbeitungsmittel 30 und Speichermittel 31. Die Verarbeitungsmittel 30 bestehen vorteilhafterweise aus einem Persgflalcomputer mit einem Prozessor aus den Familien des Typus 80X387 oder 80X486. Diverse periphere Ausrüstungen können hinzugefügt werden, wie Anzeigemittel 32, Druckmittel 33 und ein Eingangs/Ausgangsschaltkreis 34, wobei dieser letztere es dem Benutzer ermöglicht, den Betrieb des Messgerätes 20 über eine Tastatur 35 oder über eine andere Benutzer-Eingangsvorrichtung zu steuern. Dieser Eingangs/Ausgangsschaltkreis 34 kann ebenfalls mit dem Taktgeber 25 verbunden sein, um die Wiederholungsfrequenz des von der Rechneranordnung 22 kommenden Taktsignals zu steuern. Er kann ferner auch dazu dienen, andere Messvorrichtungen zu synchronisieren, wie einen Sphygmomanometer, einen Plethysmographen oder eine Dopplersonde, um den Blutdruck und die Blutgeschwindigkeit zu messen.
• Nun soll der Betrieb des Ultraschall-Messgerätes 20 zur Bestimmung des Innendurchmessers in Abhängigkeit von der Zeit und der Dicke der Wandungen des Blutgefässes 3 beschrieben werden.
• Vor Beginn der eigentlichen Messungen wählt der Benutzer die Parameter des Gerätes, wie die Wiederholungsfrequenz und den Erfassungstyp, d.h. die zentrale Frequenz des Ultraschallimpulses. Diese Parameter können über die Tastatur oder automatisch über die Verarbeitungsmittel 30 in Abhängigkeit von der vom Benutzer gewählten Anwendung ausgewählt werden. Beispielsweise ist im Falle der Messung des Innendurchmessers und der Dicke einer Wandung eines Blutgefässes die Wiederholungsfrequenz in der Grössenordnung von 10 Hz bis 5 kHz für die Messung der Halsschlagader. Die Dauer der zum Analog-Digital-Wandler 26 ausgesandten Verzögerung wird ebenfalls eingestellt, manuell oder automatisch, so dass die Elementarechos der Echosignale innerhalb des zeitlichen Fensters plaziert werden können, und dass jedes Echo korrekt durch den Echoverfolger verfolgt wird.
• Die Anzeigemittel 32 können verwendet werden, um dem Benutzer bei der Auswahl dieser Parameter zu helfen. Wie dies aus der Figur 4 hervorgeht, ist eine Spur eines vom Analog- Digital-Wandler 26 empfangenen Echosignals für den Benutzer dargestellt, um ihm zu helfen, den Ultraschallwandler 21 korrekt relativ zum Blutgefäss 3 zu positionieren. Wenn die horizontale Verstärkung der Spur 50 in angemessener Weise eingestellt ist, kann jeder der numerischen Werte innerhalb einer Palette, die durch die Rechneranordnung 22 zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen verarbeitet werden kann, angezeigt werden. In Abhängigkeit von der Spur 50 kann der Benutzer die Verzögerung ab dem Aussenden des Ultraschallimpulses einstellen, bis der Analog-Digital-Wandler 26 die Digitalisierung des Echosignals beginnt, womit die linke senkrechte Achse 51 der Spur 50 definiert wird.
• Wenn die Zeit zwischen der Erfassung der von der vorderen Wandung und der hinteren Wandung des Blutgefässes 3 kommenden Elementarechos zu lang ist, kann das eine oder andere der Elementarechos Eant und Epost, wie dies teilweise auf der Spur 50 sichtbar ist, ausserhalb der Palette der numerischen Werte fallen, welche Palette durch die Rechnervorrichtung 22 zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen verarbeitet werden kann (wie dies auf der Figur 4 illustriert ist). Um dieses Problem zu lösen, ist das Gerät 20 derart ausgebildet, dass es dem Benutzer ermöglicht wird, eine Gruppe von numerischen Werten auszuwählen, die nicht behandelt werden. Eine Linie 52 wird auf den Anzeigemitteln 32 entlang der horizontalen Achse 53 der Spur 50 angezeigt, welche Linie die Visualisierung der Gruppe von numerischen Werten ermöglicht, welche aus der Spur 50 herausgenommen werden müssen. Die Länge der Linie 52 kann durch den Benutzer eingestellt werden.
• Indem in angemessener Weise die Länge der Linie 52 und die Verzdgerung bis zum Beginn der Digitalisierung der Echosignale durch den Analog-Digital-Wandler gewählt wird, kann ein gewünschter Teil der Spur 50 zurückgezogen werden. Es versteht sich, dass die Anzeige der Spur 50 und der Linie 52 einfach eine praktische Art darstellt, wie der Benutzer eine Gruppe von numerischen Werten aus den nicht zu behandelnden Signalen auf der Basis der Trennung zwischen den Elementarechos und den Echosignalen auswählen kann.
• Sobald der Teil der Spur 50, der zurückgezogen werden muss, gewählt worden ist, werden Informationen, die diesen gewählten Teil identifizieren, von der Rechneranordnung 22 zum Prozessor 29 des Analog-Digital-Wandlers 26 ausgesandt. Nach der vorbestimmten Verzögerung, die dem Aussenden jedes Ultraschallimpulses folgt, beginnen die Digitalisiermittel 27, das vom Steuerschaltkreis 24 kommende Echosignal zu digitalisieren. Jeder so erzeugte numerische Wert wird durch den Prozessor 29 an einem getrennten Ort innerhalb des Pufferspeichers 28 gespeichert. Beim numerischen Wert, der dem Anfang des von der Spur 50 zurückzuziehenden Teils entspricht, unterbricht der Prozessor 29 vorübergehend seine Speicherung. Während diesem vorübergehenden Unterbruch setzen die Digitalisiermittel die Digitalisierung des Echosignals fort, aber die so erzeugten numerischen Werte werden nicht gespeichert. Beim numerischen Wert, der dem Ende des zurückzuziehenden Teils entspricht, speichert der Prozessor 29 wieder die von den Digitalisiermitteln 27 kommenden numerischen Werte in getrennten Speicherstellen im Pufferspeicher 28. Das zeitliche Fenster, während dem die Echos erwartet werden, bleibt also während einer festgelegten Gesamtzeit geöffnet, aber dieses tatsächliche Schliessen und dieses Wiederöffnen des Fensters ermöglicht das Positionieren der Elementarechos Eant und Epost innerhalb des zeitlichen Fensters.
• Sobald die maximale Anzahl der numerischen Werte, kommend von jedem Echosignal, das durch die Rechneranordnung 22verarbeitet werden kann, gespeichert worden ist, werden diese numerischen Werte in die Rechneranordnung 22 transferiert und in den Speichermitteln 31 gespeichert. Die Verarbeitungsmittel 30 bewirken dann durch die Anzeigemittel 32 die Anzeige der in den Speichermitteln 31 gespeicherten numerischen Werte, wie dies in Figur 5 dargestellt ist. Man erkennt, dass durch eine geeignete Auswahl des aus der Spur 50 zurückzuziehenden Teils und durch die Verzögerung bis zum Beginn der Digitalisierung die numerischen Werte, die zugleich den Echosignalen Eant und Epost entsprechen, in diesen numerischen Werten, die durch die Rechneranordnung 22 verarbeitet werden können, eingeschlossen sein können. Die Form der Echosignale kann somit während dem Betrieb des Gerätes 20 überprüft und gesteuert werden. Der Echoverfolger ermöglicht ebenfalls einen korrekten Betrieb und verfolgt automatisch die Referenzpunkte auf den Echosignalen, während das Messverfahren durch das Gerät 20 ausgeführt wird.
• Gemäss einer Variante können die durch die Digitalisiermittel 27 erzeugten numerischen Werte, die von den Echosignalen kommen, im Pufferspeicher 100 gespeichert werden, wobei zuerst eine ausgewählte Gruppe von numerischen Werten zwischen den Elementarechos zurückgezogen wird. Die Verarbeitungsmittel 30 können derart ausgebildet sein, dass sie diese ausgewählte Gruppe nicht transferieren, wenn andere numerische Werte vom Pufferspeicher 28 zu den Speichermitteln 31 transferiert werden. Diese kompliziertere übertragung würde jedoch die den Verarbeitungsmitteln 30 zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen zur Verfügung stehende Zeit einschränken, während der die numerischen Werte verarbeitet werden müssen.
• Gemäss einer anderen Variante kann man einfach die empfangenen numerischen Werte, die von den Digitalisiermitteln 27 kommen, im Pufferspeicher 28 speichern und diese numerischen Werte vom Pufferspeicher zu den Speichermitteln 31 transferieren, ohne eine Gruppe von numerischen Werten zwischen den Elementarechos zurückzuziehen. In diesem Fall können die Verarbeitungsmittel 30 derart ausgebildet sein, dass sie auf wirksame Art und Weise eine ausgewählte Gruppe von nicht zu verarbeitenden numerischen Werten ignorieren. Die für die Verarbeitung zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen benötigte Zeit ist jedoch wieder reduziert, und zwar wegen der vergrösserten Anzahl von numerischen Werten, die transferiert werden müssen, und wegen der komplizierteren und folglich langsameren Art, mit der die so in den Speichermitteln 31 gespeicherten numerischen Werte verarbeitet werden müssen.
• Der Benutzer kann dann zur Messung der Position der Grenzfläche eines Blutgefässes schreiten, indem er das Gerät 20 benutzt, um das im schweizerischen Patent Nr. 2871/91 beschriebene Messverfahren auszuführen. Dieses Messverfahren wird hier nicht näher im einzelnen beschrieben, aber es kann in drei Etappen aufgeteilt werden, nämlich in eine Initialisierungsetappe, eine Gewinnungsetappe und eine Verarbeitungsetappe. In der Initialisierungsetappe werden die in die Speichermittel 31 transferierten und darin gespeicherten numerischen Werte verarbeitet, um einen Referenzpunkt in jedem Elementarecho des Echosignals auszuwählen, indem für jedes Elementarecho die zeitliche Position jeder dieses Elementarecho erzeugenden Grenzfläche bestimmt wird, und indem für jedes Elementarecho der Zeitintervall zwischen der Position des Referenzpunktes dieses Elementarechos und der zeitlichen Position der durch die Verarbeitung erhaltenen Grenzfläche berechnet wird.
• Parallel zu dieser Verarbeitung läuft die Assimilierungsphase ab, während welcher die numerischen Werte, welche aus der Erfassung der von nachfolgenden Ultraschallimpulsen kommenden Echos ignale resultieren, verarbeitet werden, um die zeitliche Position der von jedem Echosignal kommenden Referenzpunkte zu verfolgen.
• Darauffolgt die Gewinnungsphase, während welcher die zeitliche Position jeder Grenzfläche, die jedem Elementarecho jedes aus den der Assimilierungsphase nachfolgenden Ultraschallimpulsen resultierenden Echos ignals entspricht, verfolgt und gespeichert wird. Schliesslich vollzieht sich eine Auswertungsetappe, während welcher die in der Gewinnungsphase gespeicherten Daten dazu verwendet werden, um dem Benutzer Information zu liefern, wie beispielsweise die Anzeige des Durchmessers des Blutgefässes in Abhängigkeit von der Zeit.
• Schliesslich versteht es sich, dass verschiedene Abänderungen und/oder Anfügungen am Ultraschall-Messgerät ausgeführt werden können, ohne vom Umfang der durch die beigefügten Patentansprüche definierten vorliegenden Erfindung abzuweichen.

Claims (5)

1. Ultraschall-Meßgerät, umfassend:

- einen Ultraschallwandler (21) zum Aussenden eines Ultraschallimpulses mit einer vorbestimmten Wiederholungsfrequenz auf ein Objekt mit einer Mehrzahl von Wandungen, um von den Wandungen ausgehende Echos zu empfangen, und um ein Echosignal mit einer Mehrzahl von Elementarechokomponenten (Eant, Epost) zu erzeugen,

- Digitalisiermittel (27) zum Digitalisieren des Echosignals in eine Serie von numerischen Werten,

- einen Pufferspeicher (28) für das Speichern der von den Digitalisiermitteln (27) kommenden numerischen Werte,

- Steuermittel (29) für das Transferieren der von den Digitalisiermitteln (27) kommenden numerischen Werte in den Pufferspeicher (28),

- Speichermittel (31) für das Speichern der von dem Puffer-speicher (28) kommenden numerischen Werte,

- Verarbeitungsmittel (30) für das Transferieren der in dem Pufferspeicher (28) gespeicherten Serie von numerischen Werten in die Speichermittel (31) zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (31) ferner ausgebildet sind, um aus den numerischen Werten zwecks Nichtverarbeitung eine Gruppe der digitalisierten numerischen Werte zwischen den aufeinanderfolgenden Elementarechokomponenten (Eant, Epost), die zwischen aufeinanderfolgenden Impulsen zu verarbeiten sind, zu entnehmen.

2. Ultraschall-Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (30) ferner ausgebildet sind, um aus der Serie von numerischen Werten die genannte Gruppe von numerischen Werten zurückzuziehen, bevor die numerischen Werte in den Speichermitteln (31) gespeichert werden.

3. Ultraschall-Meßgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungsmittel (30) ferner ausgebildet sind, um aus der Serie von numerischen Werten die genannte Gruppe von numerischen Werten zurückzuziehen, bevor die numerischen Werte in dem Pufferspeicher (28) gespeichert werden.

4. Ultraschall-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner umfaßt:

- Eingabemittel (35) für das Auswählen der Gruppe numerischer Werte.

5. Ultraschall-Meßgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß es ferner umfaßt:

- Anzeigemittel (32) für das Anzeigen der Serie von numerischen Werten, um die Visualisierung (50) des Echosignals zu ermöglichen, welche Anzeigemittel ausgebil et sind, um ferner die ausgewählte Gruppe numerischer Werte (52) vor der Rücknahme der numerischen Werte anzuzeigen, die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen verarbeitet werden.