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EP0248623B1

Ultrasound scanning apparatus.

Abstract

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EP0248623B1, drawing sheet 1
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Expired 1 June 2007, 19.3 years ago.

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7 claims: 7 independent, 0 dependent

  1. 1
    Apparatus for deriving signals indicating a condition of tissue within a volume of a body in real time, comprising scanner means (2) for launching pulses of supersonic pressure waves along a plurality of known paths into a body under examination and receiving backscatter echoes from locations along said plurality of known paths, converter means (6) for detecting the power of each successive pulse of supersonic waves scattered including means for converting each successive pulse of backscatter echoes reflected from matter within a volume of said body into electrical signals, and means for deriving directly from said signals a pulsed signal proportional to the integrated backscatter from said volume of the body, indicative of the condition of the tissue within it, wherein said pulsed signal is formed by means for deriving amplitude signals proportional to the amplitudes of components of said electrical signals in either the time or frequency domain, means coupled to said latter means for deriving the squares of the amplitude signals, and means for summing said squares, and wherein the pulsed signal is fed to video processing means (10) where it is converted to a video signal which is displayed as a real time video output (12). Appareil de dérivation en temps réel de signaux indiquant une condition d'un tissu à l'intérieur du volume d'un corps, comprenant un moyen de balayage (2) pour lancer des impulsions d'ondes supersoniques de pression le long d'une série de trajets connus dans un corps en examen et recevoir des échos de rétrodiffusion à partir d'emplacements situés le long de la série dite série de trajets connus, un moyen convertisseur (6) pour détecter la puissance de chaque impulsion successive d'ondes supersoniques diffusées incluant un moyen de conversion, en signaux électriques, de chaque impulsion successive d'échos de rétrodiffusion réfléchis à partir d'une matière située dans un volume dudit Corps, et un moyen servant à dériver directement desdits signaux un signal pulsé proportionnel à la rétrodiffusion intégrée à partir dudit volume du corps, indicatif de la condition du tissu à l'intérieur de lui, dans lequel ledit signal pulsé est formé par un moyen de dérivation de signaux d'amplitude proportionnels aux amplitudes de composantes desdits signaux électriques, soit dans le domaine des temps, soit dans le domaine des fréquences, un moyen couplé à ce dernier moyen de manière à dériver les carrés des signaux d'amplitude, et un moyen de sommation desdits carrés, et dans lequel le signal pulsé est appliqué à un moyen de traitement vidéo (10) où il est converti en un signal vidéo qui est affiché sous forme de sortie vidéo en temps réel (12). Vorrichtung, um in Echtzeit Signale herzuleiten, die auf den Zustand von Gewebe innerhalb eines Volumens eines Körpers hinweisen, umfassend eine Abtasteinrichtung (2) zum Abgeben von Impulsen von Ultraschall-Druckwellen entlang einer Vielzahl bekannter Wege in einen zu untersuchenden Körper und zum Empfangen von Rückstrahlechos von Stellen entlang dieser Vielzahl bekannter Wege, eine Umwandlungseinrichtung (6) zum Erfassen der Stärke eines jeden aufeinanderfolgenden Impulses von gestreuten Ultraschallwellen, beinhaltend eine Einrichtung zum Umformen jedes aufeinanderfolgenden Impulses von Rückstrahlechos, die von Substanz innerhalb eines Volumens des Körpers reflektiert wurden, in elektrische Signale, und eine Einrichtung, um von den Signalen direkt ein zu der integrierten Rückstrahlung von dem Volumen des Körpers proportionales impulsförmiges Signal herzuleiten, das auf den Zustand des Gewebes innerhalb dieses Volumens hinweist, wobei das pulsförmige Signal durch eine Einrichtung gebildet wird, die zum Herleiten von Amplitudensignalen proportional zu den Amplituden von Komponenten des elektrischen Signals entweder im Zeitbereich oder Frequenzbereich dient, eine Einrichtung, die mit letztgenannter Einrichtung verbunden ist, um die Quadrate der Amplitudensignale herzuleiten, und eine Einrichtung zum Summieren der Quadrate, wobei in der Vorrichtung das pulsförmige Signal an eine Videoverarbeitungseinrichtung (10) geliefert wird, wo es in ein Videosignal umgewandelt wird, das als eine Echtzeit-Vidoeausgabe (12) angezeigt wird.
  2. 2
    Apparatus as set forth in claim 1, wherein said means for deriving said amplitude signals is comprised of sampling means (14) for deriving samples corresponding to the amplitudes of successive samples of the electrical signals, arithmetic means (16) coupled to said sampling means for deriving the squares of each sample, a summer (18) having two inputs and an output, one input being coupled to the output of said arithmetic means (16), a FIFO delay (20) coupled to the output of said arithmetic means, a subtractor (22) for subtracting a signal applied to a first input thereof from a signal applied to a second input thereof, said first input being coupled to said FIFO delay (20) and said second input being coupled to the output of said summer (18), and the output of said subtractor (22) being coupled to the other input of said summer (18), whereby the signal proportional to the integrated backscatter appears at the output of said subtractor (22). Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de dérivation desdits signaux d'amplitude comprend un moyen d'échantillonnage (14) servant à dériver des échantillons correspondant aux amplitudes d'échantillons successifs des signaux électriques, un moyen arithmétique (16) couplé audit moyen d'échantillonnage pour dériver les carrés de chaque échantillon, un additionneur (18) à deux entrées et à une sortie, une entrée étant couplée à la sortie dudit moyens arithmétique (16), un retard "premier entré premier sorti" ou FIFO (20) couplé à la sortie dudit moyen arithmétique, un soustracteur (22) servant à soustraire d'un signal appliqué à une deuxième de ses entrées un signal appliqué à une première de ses entrées, ladite première entrée étant couplée audit retard FIFO (20) et ladite deuxième entrée étant couplée à la sortie dudit additionneur (18), et la sortie dudit soustracteur (22) étant couplée à l'autre entrée dudit additionneur (18), grâce à quoi le signal proportionnel à la rétrodiffusion intégrée apparaît à la sortie dudit soustracteur (22). Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Einrichtung zum Herleiten der Amplitudensignale folgende Elemente umfaßt:eine Abtastungseinrichtung (14) zum Erlangen von Abtastungen entsprechend den Amplituden von aufeinanderfolgenden Abtastungen der elektrischen Signale, eine Arithmetikeinrichtung (16), die mit der Abtastungseinrichtung (14) verbunden ist, um die Quadrate jeder Abtastung herzuleiten, einen Summierer (18), der zwei Eingänge und einen Ausgang besitzt, wobei ein Eingang mit dem Ausgang der Arithmetikeinrichtung (16) verbunden ist, eine FIFO-Verzögerungseinrichtung (20), die mit dem Ausgang der Arithmetikeinrichtung (16) verbunden ist, eine Subtrahiereinrichtung (22) zum Subtrahieren eines an deren ersten Eingang angelegten Signals von einem an deren zweiten Eingang angelegten Signal, wobei der erste Eingang mit der FIFO-Verzögerungseinrichtung (20) und der zweite Eingang mit dem Ausgang des Summierers (18) verbunden ist, und der Ausgang der Subtrahiereinrichtung (22) mit dem anderen Eingang des Summierers (18) verbunden ist, wodurch das zu der integrierten Rückstrahlung proportionale Signal am Ausgang der Subtrahiereinrichtung (22) erscheint.
  3. 3
    Apparatus as set forth in claim 1, wherein said means for deriving said amplitude signals is comprised of sampling means (14) for deriving samples respectively corresponding to amplitudes of samples of the electrical signals, arithmetic means (16) coupled to the output of said sampling means for deriving the squares of said samples, said means for summing the squares comprising a subtractor (22) for subtracting a signal applied to a first input thereof from a signal applied to a second input thereof, said second input being coupled to the output of said arithmetic means (16), a FIFO delay (20) coupled between said arithmetic means (16) and said first input of said subtractor (22), and a summer (18) having one input coupled to the output of said subtractor (22) and an output coupled to another input thereof, whereby the signal proportional to the integrated backscatter appears at the output of said summer. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de dérivation desdits signaux d'amplitude comprend un moyen d'échantillonnage (14) servant à dériver des échantillons correspondant respectivement aux amplitudes d'échantillons des signaux électriques, un moyen arithmétique (16) couplé à la sortie dudit moyen d'échantillonnage pour dériver les carrés desdits échantillons, ledit moyen de sommation des carrés comprenant un soustracteur (22) servant à soustraire d'un signal appliqué à une deuxième de ses entrées un signal appliqué à une première de ses entrées, ladite deuxième entrée étant couplée à la sortie dudit moyen arithmétique (16), un retard FIFO (20) couplé entre ledit moyen arithmétique (16) et ladite première entrée dudit soustracteur (22), et un additionneur (18) dont une entrée est couplée à la sortie dudit soustracteur (22) et dont une sortie est couplée à une autre de ses entrées, grâce à quoi le signal proportionnel à la rétrodiffusion intégrée apparaît à la sortie dudit additionneur. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Einrichtung zum Herleiten der Amplitudensignale folgende Elemente umfaßt:eine Abtastungseinrichtung (14) zum Herleiten von Abtastungen, die jeweils Amplituden von Abtastungen des elektrischen Signales entsprechen, eine Arithmetikeinrichtung (16), die mit dem Ausgang der Abtastungseinrichtung verbunden ist, um die Quadrate der Abtastungen zu bilden, wobei die Einrichtung zum Summieren der Quadrate eine Subtrahiereinrichtung (22) zum Subtrahieren eines an einen ersten Eingang der Subtrahiereinrichtung (22) angelegten Signales von einem an einen zweiten Eingang der Subtrahiereinrichtung angelegten Signales umfaßt, und der zweite Eingang mit dem Ausgang der Arithmetikeinrichtung (16) verbunden ist, eine FIFO-Verzögerungseinrichtung (20), die zwischen der Arithmetikeinrichtung (16) und dem ersten Eingang der Subtrahiereinrichtung (22) eingeschaltet ist, und einen Summierer (18), der einen mit dem Ausgang der Subtrahiereinrichtung (22) verbundenen Eingang und einen mit einem anderem Eingang der Subtrahiereinrichtung (22) verbunden Ausgang besitzt, wodurch das zu der integrierten Rückstrahlung proportionale Signal an dem Ausgang des Summierers (18) erscheint.
  4. 4
    Apparatus as set forth in claim 1, wherein in said means for deriving said amplitude signals is comprised of sampling means (14) for deriving samples respectively corresponding to the amplitudes of successive samples of the electrical signals, said means for deriving the squares comprising computation means (26) having first and second inputs and an output, said means providing at its output a signal equal to the square of a signal applied to its first input less the square of a signal applied to its second input, said first input being coupled to the output of said sampling means, a FIFO delay (20) coupled between said sampling means (14) and said second input of said computation means, and summer (24) having first and second inputs and an output, said first input being coupled to the output of said computation means (26) and said second input being coupled to its output, whereby the signal proportional to the integrated backscatter appears at the output of said summer. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de dérivation desdits signaux d'amplitude comprend un moyen d'échantillonnage (14) pour dériver des échantillons correspondant respectivement aux amplitudes d'échantillons successifs des signaux électriques, ledit moyen de dérivation des carrés comprenant un moyen de calcul (26) comportant une première et une deuxième entrées et une sortie, ledit moyen produisant à sa sortie un signal égal au carré d'un signal appliqué à sa première entrée diminué du carré d'un signal appliqué à sa deuxième entrée, ladite première entrée étant couplée à la sortie dudit moyen d'échantillonnage, un retard FIFO (20) couplé entre ledit moyen d'échantillonnage (14) et ladite deuxième entrée dudit moyen de calcul, et un additionneur (24) comportant une première et une deuxième entrées et une sortie, ladite première entrée étant couplée à la sortie dudit moyen de calcul (26) et ladite deuxième entrée étant couplée à sa sortie, grâce à quoi le signal proportionnel à la rétrodiffusion intégrée apparaît à la sortie de l'additionneur. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Einrichtung zum Herleiten der Amplitudensignale folgende Elemente umfaßt:eine Abtastungseinrichtung (14) zum Herleiten von Abtastungen, die jeweils den Amplituden aufeinanderfolgender Abtastungen des elektrischen Signales entsprechen, wobei die Einrichtung zum Herleiten der Quadrate eine Berechnungseinrichtung (26) umfaßt, die einen ersten und einen zweiten Eingang und einen Ausgang besitzt, und diese Einrichtung an ihrem Ausgang ein Signal gleich dem Quadrat eines an deren ersten Eingang angelegten Signals abzüglich des Quadrates eines an deren zweiten Eingang angelegten Signales liefert, und der erste Eingang mit dem Ausgang der Abtastungseinrichtung (14) verbunden ist, eine FIFO-Verzögerungseinrichtung (20), die zwischen der Abtastungseinrichtung (14) und dem zweiten Eingang der Berechnungseinrichtung (26) eingeschaltet ist, und einen Summierer (24), der einen ersten und einen zweiten Eingang und einen Ausgang besitzt, wobei der erste Eingang mit dem Ausgang der Berechnungseinrichtung (26) und der zweite Eingang mit dem eigenen Ausgang verbunden ist, wodurch das zu der intergrierten Rückstrahlung proportionale Signal am Ausgang des Summierers erscheint.
  5. 5
    Apparatus as set forth in claim 1, wherein said means for deriving said amplitude signals is comprised of sampling means (14) for deriving samples corresponding to the amplitude of successive samples of the electrical signals, said means for deriving the squares comprising an FFT (28) coupled to said sampling means (14) said FFT supplying real and imaginary components of each of a plurality of frequencies represented by said samples, arithmetic means (30) for deriving signals equal to the sum of the squares of all of said real and imaginary components appearing at the output of said FFT at given times, and an integrator (34) for integrating the signals at the output of said arithmetic means (30) over the usable bandwidth of the frequency components t the output of said FFT, whereby the signal representing the integrated backscatter appears at the output of said integrator. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de dérivation des signaux d'amplitude comprend un moyen d'échantillonnage (14) pour dériver des échantillons correspondant à l'amplitude d'échantillons successifs des signaux électriques, ledit moyen de dérivation des carrés comprend un dispositif de transformation rapide de Fourier ou FFT (28) couplé audit moyen d'échantillonnage (14), ledit dispositif de transformation rapide de Fourier produisant des composantes réelle et imaginaire de chaque fréquence d'une série de fréquences représentées par lesdits échantillons, un moyen arithmétique (30) servant à calculer des signaux égaux à la somme des carrés de toutes lesdites composantes réelles et imaginaires apparaissant à la sortie dudit dispositif de transformation rapide de Fourier à des instants donnés, et un intégrateur (34) servant à intégrer les signaux à la sortie dudit moyen arithmétique (30) dans la largeur de bande utilisable des composantes de fréquence à la sortie dudit dispositif de transformation rapide de Fourier, grâce à quoi le signal représentant la rétrodiffusion intégrée apparaît à la sortie dudit intégrateur. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Einrichtung zum Herleiten der Amplitudensignale folgende Elemente umfaßt:eine Abtastungseinrichtung (14) zum Herleiten von Abtastungen entsprechend der Amplitude aufeinanderfolgender Abtastungen des elektrischen Signales, wobei die Einrichtung zum Erlangen der Quadrate eine Einrichtung (28) für eine schnelle Fouriertransformation umfaßt, die mit der Abtastungseinrichtung (14) verbunden ist und Real- und Imaginärteile einer jeden Frequenz aus einer Vielzahl Frequenzen bereitstellt, die durch die Abtastungen repräsentiert werden, eine Arithmetikeinrichtung (30) zum Erlangen von Signalen gleich der Summe der Quadrate all der Real- und Imaginärteile sind, die an dem Ausgang der Einrichtung (28) für eine schnelle Fouriertransformation zu gegebenen Zeiten erscheinen, und einen Integrator (34), der die Signale an dem Ausgang der Arithmetikeinrichtung (30) über die nutzbare Bandbreite der Frequenzkomponenten am Ausgang der Einrichtung für eine schnelle Fouriertransformation integriert, wodurch das die integrierte Rückstrahlung repräsentierende Signal an dem Ausgang des Integrators erscheint.
  6. 6
    Apparatus as set forth in claim 5, having at least one other series combination of an FFT (28'), an arithmetic means (30') and an integrator (34') connected to the output of said sampling means whereby said signal for a range overlapping said range appears to the output of said latter integrator. Appareil selon la revendication 5, comprenant au moins une autre combinaison en série d'un dispositif de transformation rapide de Fourier (28'), d'un moyen arithmétique (30') et d'un intégrateur (34') reliée à la sortie dudit moyen d'échantillonnage, grâce à quoi ledit signal concernant une plage recouvrant en partie ladite plage apparaît à la sortie dudit dernier intégrateur. Vorrichtung gemäß Anspruch 5, die mindestens eine andere Serienkombination aus einer Einrichtung (28') für eine schnelle Fouriertransformation , eine Arithmetikeinrichtung (30') und einen Integrator (34') besitzt, die mit dem Ausgang der Abtastungseinrichtung (14) verbunden ist, wodurch das Signal für eine Bereichsüberlappung mit dem Bereich am Ausgang des Integrators erscheint.
  7. 7
    Apparatus as set forth in claim 1, wherein said means or deriving said amplitude signals is comprised of a spectrum analyzer (40), and an integrator (34) is provided coupled to the output of said spectrum analyzer whereby the signal proportional to the integrated backscatter appears at the output of said integrator. Appareil selon la revendication 1, dans lequel ledit moyen de dérivation de signaux d'amplitude comprend un analyseur spectral (40,) et un intégrateur (34) est couplé à la sortie dudit analyseur spectral, grâce à quoi le signal proportionnel à la rétrodiffusion intégrée apparaît à la sortie dudit intégrateur. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, in welcher die Einrichtung zum Herleiten der Amplitudensignale einen Spektrumanalysator (40) und einen mit dem Ausgang des Spektrumanalysators verbundenen Integrator (34) umfaßt, wodurch das zu der integrierten Rückstrahlung proportionale Signal an dem Ausgang des Integrators (34) erscheint.