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Title:
ULTRASONIC DEVICE FOR MEDICAL EXAMINATION BY MEANS OF ULTRASONIC WAVES
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2019/179675
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to an ultrasonic device for medical examination by means of ultrasonic waves, said device comprising a movable sound head (TP) which can be positioned on a body of a patient and which comprises a transducer array (TA) of electroacoustic transducers for transmitting ultrasonic signals into the body and for receiving ultrasonic echoes of the transmitted ultrasonic signals as analogue raw data (RDA). The sound head (TP) comprises an analogue-to-digital converter (CON) which is configured to generate digital raw data (RDD) in accordance with the received analogue raw data (RDA), the digital raw data (RDD) comprising measurement data sets (MD) for successive measurement time intervals. The sound head (TP) is coupled via a digital data interface (IF) to a separate computer device (COM) not belonging to the sound head (TP) and is configured such that it transmits the digital raw data (RDD) via the digital data interface (IF). The computer device (COM) comprises a raw data buffer memory (BF) in which each of the measurement data sets (MD) of the digital raw data (RDD) are buffered. Furthermore, the computer device (COM) is designed such that it carries out a digital beamforming process for each of the buffered measurement data sets (MD) in order to obtain a reconstructed image of the tissue sector, and such that it generates, on the basis of said reconstructed images, an image stream at a predetermined frame rate and supplies said image stream to a display means (DI) which reproduces the image stream.

Inventors:
HEID, Oliver (Luitpoldstr. 63, Erlangen, 91052, DE)
Application Number:
EP2019/051848
Publication Date:
September 26, 2019
Filing Date:
January 25, 2019
Export Citation:
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Assignee:
H-NEXT GMBH (Henkestr. 91, Erlangen, 91052, DE)
International Classes:
A61B8/00; G01S7/52; G10K11/34; A61B8/08; G01S15/89
Foreign References:
US20080110266A12008-05-15
US20140058266A12014-02-27
Other References:
None
Attorney, Agent or Firm:
FINK NUMRICH PATENTANWÄLTE PARTMBB (Wendl-Dietrich-Str. 14, München, 80634, DE)
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Claims:
Patentansprüche

1. Ultraschallvorrichtung zur medizinischen Untersuchung mittels Ultraschallwel- len, wobei

- die Ultraschallvorrichtung einen beweglichen Schallkopf (TP) umfasst, der an einen Körper eines Patienten positionierbar ist und ein Wandler-Array (TA) aus elektroakustischen Wandlern umfasst, um Ultraschallsignale in den Körper zu senden und als analoge Rohdaten (RDA) Ultraschallechos der ge- sendeten Ultraschallsignale zu empfangen;

- der Schallkopf (TP) einen Analog-Digital-Konverter (CON) umfasst, der dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von den empfangenen analogen Roh daten (RDA) digitale Rohdaten (RDD) zu generieren, wobei die digitalen Rohdaten (RDD) Messdatensätze (MD) für zeitlich aufeinander folgende Messzeitintervalle umfassen, wobei ein jeweiliger Messdatensatz (MD) Ult- raschallechos aus einem Gewebesektor des Körpers, die aus einem Sendevor gang von einem oder mehreren Ultraschallsignalen durch zumindest einen Wandler im Sendebetrieb resultieren, als Abtastwerte für Abtastzeitpunkte des jeweiligen Messzeitintervalls für eine Mehrzahl von Empfangskanälen aus jeweils zumindest einem Wandler im Empfangsbetrieb umfasst;

- der Schallkopf (TP) über eine digitale Datenschnittstelle (IF) mit einer sepa raten, nicht zum Schallkopf (TP) gehörigen Rechnereinrichtung (COM) ge koppelt ist und derart konfiguriert ist, dass er die digitalen Rohdaten (RDD) über die digitale Datenschnittstelle (IF) sendet;

- die Rechnereinrichtung (COM) einen Rohdaten-Pufferspeicher (BU) um fasst, in dem die jeweiligen Messdatensätze (MD) der digitalen Rohdaten (RDD) gepuffert werden;

- die Rechnereinrichtung (COM) derart ausgestaltet ist, dass sie für die gepuf ferten Messdatensätze (MD) jeweils eine digitale Strahlformung durch zeit verzögerte Addition von Abtastwerten durchführt, um Bildwerte für eine Vielzahl von Gewebepositionen in verschiedenen Gewebetiefen und mit mehreren Gewebepositionen für jede Gewebetiefe zu ermitteln und hierdurch ein rekonstruiertes Bild des Gewebesektors zu erhalten, und dass sie basie- rend auf den rekonstruierten Bildern einen Bildstrom aus aufeinander folgen den rekonstruierten Bildern oder aus daraus berechneten Bildern mit einer vorgegebenen Bildwiederholrate generiert und einem Anzeigemittel (DI) zu- führt, das den Bildstrom wiedergibt.

2. Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Roh- daten-Pufferspeicher (BU) zur gleichzeitigen Pufferung einer Vielzahl von auf- einander folgenden Messdatensätzen (MD) eingerichtet ist.

3. Ultraschallvorrichtung nach Anspruch 2, wobei die Rechnereinrichtung (COM) derart ausgestaltet ist, dass sie für mehrere der Vielzahl von gepufferten Mess- datensätzen (MD) parallel jeweilige rekonstruierte Bilder ermittelt.

4. Ultraschallvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (COM) derart ausgestaltet ist, dass die Bilder des Bildstroms jeweils als eine Mittelung aus mehreren aufeinander folgenden rekonstruierten Bildern berechnet werden.

5. Ultraschallvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die vorgegebene Bildwiederholrate bei 50 Hz oder mehr liegt.

6. Ultraschallvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die Rechnereinrichtung (COM) derart ausgestaltet ist, dass sie digitale Steuerdaten (CDD) ermittelt, basierend auf denen der Betrieb der Wandler des Wandler-Arrays (TA) zum Senden von Ultraschallsignalen und zum Empfangen von Ultraschallechos für die aufeinander folgenden Messzeit- intervalle festgelegt ist, wobei die Rechnereinrichtung (COM) einen Steuerda- ten-Pufferspeicher (BU) umfasst, in dem die digitalen Steuerdaten (CDD) ge- puffert werden, und wobei der Schallkopf (TP) derart ausgestaltet ist, dass er über die digitale Datenschnittstelle (IF) oder eine weitere digitale Datenschnitt stelle zwischen Schallkopf (TP) und Rechnereinrichtung (COM) die digitalen Steuerdaten (CDD) ausliest und basierend auf diesen ausgelesenen Steuerdaten die Wandler des Wandler-Arrays (TA) ansteuert.

7. Ultraschallvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die digitale Datenschnittstelle (IF) eine drahtgebundene Da- tenschnittstelle und/oder eine drahtlose Datenschnittstelle umfasst.

8. Ultraschallvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass die digitale Datenschnittstelle (IF) eine PCI-Express- Schnittstelle umfasst.

9. Ultraschallvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge- kennzeichnet, dass der Schallkopf (TP) einen Hochspannungssender (TR) um fasst, um Hochspannungssignale zu erzeugen, die dem Wandler-Array (TA) zur Erzeugung von Ultraschallwellen durch einen oder mehrere Wandler im Sende betrieb über ein Weichen-Array (SW) aus Sende-Empfangs-Weichen zugeführt werden, wobei die Wandler des Wandler-Arrays (TA) durch das Weichen-Array (SW) in den Sendebetrieb oder Empfangsbetrieb geschaltet werden können.

10. Ultraschallvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, dass der Schallkopf (TP) einen Vorverstärker (PA) umfasst, der dazu eingerichtet ist, die analogen Rohdaten (RDA) vor der Zuführung zum Analog-Digital-Konverter (CON) zu verstärken.

Description:
Ultraschallvorrichtung zur medizinischen Untersuchung mittels Ultraschallwellen

Beschreibung

Die Erfindung betrifft eine Ultraschallvorrichtung zur medizinischen Untersuchung mittels Ultraschallwellen. In der medizinischen Diagnostik werden häufig Ultraschallvorrichtungen verwendet, um menschliches bzw. tierisches Gewebe durch die Erfassung von Ultraschallechos zu untersuchen. Hierzu wird ein Schallkopf oberhalb des zu untersuchenden Gewebe- sektors angedrückt und über ein Array von elektroakustischen Wandlern Ultraschall- wellen in den Gewebesektor gesendet. Mittels der Wandler werden die daraus resul- tierenden Ultraschallechos erfasst, wobei aus diesen Ultraschallechos ein Bild des Ge- webesektors rekonstruiert wird, das je nach Anzahl und Anordnung der elektroakusti- schen Wandler zweidimensional oder dreidimensional sein kann.

Im Rahmen der Verarbeitung der erfassten Ultraschallechos werden die gewonnenen analogen Abtastwerte digitalisiert und einer sog. Strahlformung unterzogen, bei der die Abtastwerte der verschiedenen elektroakustischen Wandler geeignet zeitverscho- ben und addiert werden, um hierdurch die Position von Reflektoren in Richtung der Gewebetiefe sowie in Winkelrichtung relativ zu dem Array aus elektroakustischen Wandlern zu rekonstruieren. Üblicherweise erfolgt die Signalverarbeitung der über den Schallkopf erfassten Ultraschallechos in einer sperrigen Gerätebox, an der die ana- logen elektrischen Empfangssignale des Schallwandlers über ein Koaxialkabelbündel übertragen werden. Die Gerätebox kann z.B. kombiniert mit einer Tastatur und einer Anzeigeeinheit in einem Rollwagen eingebaut sein.

Die oben beschriebene Strahlformung wird derzeit synchron mit der Taktung des Ana- log-Digital-Konverters durchgeführt, mit dem die analogen Abtastwerte digitalisiert werden. Dabei besteht das Problem, dass im Rahmen eines Messvorgangs, der das Aussenden zumindest eines Ultraschallpulses sowie den Empfang seiner Echos über einen vorbestimmten Zeitraum umfasst, mittels der Strahlformung nur Gewebepositi- onen entlang eines Strahls in einer Winkelrichtung rekonstruiert werden können. Um somit ein Bild des gesamten Gewebesektors zu erhalten, müssen die gleichen Mess- vorgänge mehrmals wiederholt werden, wobei für jeden Messvorgang die Strahlfor mung entsprechend angepasst wird, um die Gewebepositionen in einer anderen Win kelrichtung zu rekonstruieren. Auf diese Weise erhält man einen Fächer von unter schiedlichen Winkelrichtungen, der das Bild ergibt. Zwar gibt es auch Ultraschallvor richtungen, die mehrere Strahlformungs-Recheneinheiten parallel für unterschiedliche Winkelrichtungen verwenden. Dies erhöht jedoch die Komplexität der Ultraschallvor richtung.

Zur Verkleinerung von Ultraschallvorrichtungen ist es aus dem Stand der Technik be kannt, in dem Schallkopf auch einen Teil der Signalverarbeitung zu integrieren, der üblicherweise in einer Gerätebox durchgeführt wird. Insbesondere ist es bekannt, ei nen Analog-Digital-Konverter in Kombination mit einer Strahlformungs-Rechenein- heit in dem Schallkopf zu verbauen und anschließend die aus der Strahlformung ge wonnenen Bilddaten über eine Datenschnittstelle an eine Bildformungs- und Anzeige- einheit zu übergeben. Dabei besteht jedoch das Problem, dass die Strahlformungs-Re- cheneinheit eine hohe Rechenleistung benötigt und somit zu einer starken Erwärmung führt, die in Schallköpfen, welche in der Regel von Hand durch einen Benutzer geführt werden, nicht erwünscht ist. Als Konsequenz wird nur eine geringe Anzahl von elekt- roakustischen Wandlern in dem Schallkopf verbaut, um hierdurch die benötigte Re- chenleistung für die Strahlformung zu begrenzen. Dies führt jedoch zu einer geringen Bildauflösung und geringen Bildwiederholraten. Darüber hinaus bleibt das Problem bestehen, dass ein Strahlformungsvorgang immer nur für eine Winkelrichtung des ent sprechenden Gewebesektors durchgeführt werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Ul traschal 1 vorri chtung zur medizinischen Untersu- chung mittels Ultraschallwellen zu schaffen, welche einfach aufgebaut und kosten günstig herzustellen ist und dabei Ultraschallbilder mit hoher Qualität liefert.

Diese Aufgabe wird durch die Ultraschallvorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Weiterbildung der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen definiert.

Die erfindungsgemäße Ultraschallvorrichtung dient zur medizinischen Untersuchung des menschlichen oder tierischen Körpers. Hierzu umfasst die Ultraschallvorrichtung einen beweglichen Schallkopf, der an einem Körper eines Patienten positionierbar ist. Der Patient kann dabei ein Mensch oder ein Tier sein. Vorzugsweise ist der bewegliche Schallkopf derart ausgestaltet, dass er durch die Hand eines Benutzers (insbesondere eines Arztes) gehalten und geführt werden kann. Hierdurch kann der Benutzer den Schallkopf an beliebige Positionen am Patientenkörper anordnen, um das darunter lie gende Gewebe mittels Ultraschallwellen zu untersuchen.

Der bewegliche Schallkopf umfasst einen Wandler-Array aus elektroakusti sehen Wandlern, um Ultraschallsignale in den Körper zu senden und als analoge Rohdaten Ultraschallechos der gesendeten Ultraschallsignale zu empfangen. Vorzugsweise han delt es sich bei den elektroakustischen Wandlern um Piezoelemente. Je nach Ausge staltung der Ultraschallvorrichtung kann die Anzahl der elektroakustischen Wandler variieren. Häufig werden Wandler-Arrays aus 128 elektroakustischen Wandlern ver wendet. Ein jeweiliger Wandler kann dabei Ultraschallwellen durch Zuführung elektrischer Spannung in einem Sendebetrieb erzeugen. Ferner kann jeder Wandler auch Ultraschallwellen in einem Empfangsbetrieb erfassen, in dem keine elektrische Spannung an die jeweiligen Wandler angelegt wird.

Der bewegliche Schallkopf der erfmdungsgemäßen Ultraschallvorrichtung umfasst ei- nen Analog-Digital-Konverter, der dazu konfiguriert ist, in Abhängigkeit von den empfangenen analogen Rohdaten digitale Rohdaten zu generieren, wobei die digitalen Rohdaten Messdatensätze für zeitlich aufeinander folgende Messzeitintervalle umfas- sen. Ein jeweiliger Messdatensatz umfasst Ultraschallechos aus einem (zweidimensi- onalen und ggf. auch dreidimensionalen) Gewebesektor des Körpers, wobei die Ultra- schallechos aus einem Sendevorgang von einem oder mehreren Ultraschallsignalen durch zumindest einen Wandler im Sendebetrieb resultieren. Die Ultraschallechos werden durch Abtastwerte für Abtastzeitpunkte des jeweiligen Messzeitintervalls für eine Mehrzahl von Empfangskanälen aus jeweils zumindest einem Wandler im Emp fangsbetrieb repräsentiert. In einer bevorzugten Variante der Erfindung entspricht die Anzahl der Empfangskanäle der Anzahl an Wandlern, d.h. jeder Wandler stellt einen Empfangskanal dar, über den im Empfangsbetrieb ein entsprechender Abtastwert auf grund von reflektierten Ultraschallechos erfasst wird. In einer Variante der Erfindung wird im Rahmen des Sendevorgangs nur ein einzelner Wandler zum Aussenden von Ultraschallechos genutzt. In der Regel werden über die aufeinander folgenden Mess zeitintervalle unterschiedliche Wandler zum Senden genutzt. Üblicherweise werden nach dem Sendevorgang alle Wandler des Arrays in den Empfangsbetrieb geschaltet.

Die erfmdungsgemäße Ultraschallvorrichtung umfasst ferner eine digitale Daten schnittstelle, über die der Schallkopf mit einer separaten, nicht zum Schallkopf gehö rigen Rechnereinrichtung gekoppelt ist. Mit anderen Worten ist die Rechnereinrich tung ein von dem beweglichen Schallkopf separiertes Bauteil. Der Schallkopf ist fer ner derart konfiguriert, dass er die digitalen Rohdaten, vorzugsweise direkt ohne Puf ferung, über die digitale Datenschnittstelle sendet. Mit anderen Worten werden die digitalen Rohdaten mittels des Schallkopfs über die digitale Datenschnittstelle gestre- amt. Vorzugsweise liegt die Datenrate zum Senden der Rohdaten über diese Daten schnittstelle bei mindestens 1 GB/s.

Die separate Rechnereinrichtung, welche Bestandteil der erfindungsgemäßen Ultra- schallvorrichtung ist, umfasst einen Rohdaten-Pufferspeicher, in dem die jeweiligen Messdatensätze der digitalen Rohdaten gepuffert werden. Mit anderen Worten ist jeder über die digitale Datenschnittstelle übertragene Messdatensatz für eine bestimmte Zeitspanne in dem Rohdaten-Pufferspeicher zwischengespeichert, wobei die Zeit spanne von der Größe des Pufferspeichers abhängt. In einer bevorzugten Variante wird als Pufferspeicher ein sog. Ringpuffer genutzt.

Die separate Rechnereinrichtung ist ferner derart ausgestaltet, dass sie für die gepuf ferten Messdatensätze jeweils eine digitale Strahlformung durch zeitverzögerte Addi tion von Abtastwerten durchführt, um Bildwerte von einer Vielzahl von Gewebeposi tionen in verschiedenen Gewebetiefen und mit mehreren Gewebepositionen für jede Gewebetiefe, d.h. für unterschiedliche Winkelrichtungen und unterschiedliche Gewe betiefen, zu ermitteln. Vorzugsweise decken die Gewebepositionen den gesamten Ge webesektor ab. Auf diese Weise wird ein rekonstruiertes Bild des Gewebesektors er halten. Je nach Ausgestaltung des Schallkopfs kann dabei z.B. ein zweidimensionales oder dreidimensionales Bild rekonstruiert werden.

Mit anderen Worten läuft die digitale Strahlformung aufgrund der Verwendung des Rohdaten-Pufferspei chers entkoppelt von der Taktung des Analog-Digital-Konverters und somit asynchron zu dieser Taktung ab. Dabei kann die digitale Strahlformung auf grund der Pufferung der jeweiligen Messdatensätze mehrmals für den entsprechenden Messdatensatz für unterschiedliche Winkelrichtungen durchgeführt werden, so dass mit einem Messdatensatz ein rekonstruiertes Bild des gesamten Gewebesektors er zeugt werden kann. Die in der erfindungsgemäßen Ultraschallvorrichtung verwendete Rechnereinrichtung ist ferner derart ausgestaltet, dass sie basierend auf den rekonstruierten Bildern einen Bildstrom aus zeitlich aufeinander folgenden rekonstruierten Bildern oder aus daraus berechneten Bildern mit einer vorgegebenen Bildwiederholrate generiert und einem Anzeigemittel (insbesondere einem Display) zuführt, das den Bildstrom wiedergibt. Mit anderen Worten kann die Wiedergabe der Bilder geeignet auf die Dauer der Strahl formung abgestimmt werden, so dass ein Bildstrom mit einer gewünschten Bildwie- derholrate erzeugt und angezeigt werden kann. Das Anzeigemittel ist dabei Bestandteil der erfindungsgemäßen Ultraschallvorrichtung.

Die erfmdungsgemäße Ultraschallvorrichtung weist den Vorteil auf, dass durch die Entkopplung der Strahlformung von der Digitalisierung der Rohdaten keine besonde- ren Echtzeit-Anforderungen an die Rechnereinrichtung gestellt werden müssen. Es können somit handelsübliche PC-Komponenten für die Rechnereinrichtung genutzt werden, wobei der Vorgang der Strahlformung und der Erzeugung des Bildstroms durch Software realisiert werden kann, die auf einem Prozessor eines handelsüblichen PC-Motherboards läuft. Darüber hinaus wird durch die erfmdungsgemäße Ultraschall- vorrichtung sichergestellt, dass der Vorgang der Strahlformung nicht im Schallkopf durchgeführt wird, wodurch Anforderungen an eine möglichst geringe Wärmeent wicklung im Schallkopf erfüllt werden können.

In einer bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Ultraschallvorrichtung wird als Anzeigemittel ein synchronisierbares Display verwendet, dessen Bildwiederholrate variiert werden kann. Auf diese Weise können etwaige Schwankungen in der Bildwie derholrate des generierten Bildstroms ausgeglichen werden und hierdurch Bildarte fakte vermieden werden, die bei nicht-synchronisierbaren Displays auftreten können. Beispiele von synchronisierbaren Displays sind unter dem Namen AMD Freesync o- der Nvidia G-Sync bekannt.

In einer besonders bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Ultraschallvor richtung ist der Rohdaten-Pufferspeicher zur gleichzeitigen Pufferung einer Vielzahl von aufeinander folgenden Messdatensätzen eingerichtet, d.h. es werden gleichzeitig mehrere Messdatensätze in dem Rohdaten-Pufferspeicher vorgehalten. Vorzugsweise wird diese Variante mit einer Rechnereinrichtung kombiniert, welche derart ausgestal- tet ist, dass sie für mehrere der Vielzahl von gepufferten Messdatensätzen zeitlich pa- rallel jeweilige rekonstruierte Bilder ermittelt. Auf diese Weise kann die Ermittlung der rekonstruierten Bilder beschleunigt werden und somit eine höhere Bildwiederhol- rate erreicht werden.

In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Ultraschallvorrichtung ist die Rechnereinrichtung derart ausgestaltet, dass die Bilder des Bildstroms jeweils als eine Mittelung aus mehreren zeitlich aufeinander folgenden rekonstruierten Bildern berechnet werden. Hierdurch kann die Bildqualität verbessert werden.

In einer weiteren bevorzugten Variante liegt die vorgegebene Bildwiederholrate des Bildstroms bei 50 Hz oder mehr, z.B. bei 60 Hz oder 75 Hz. Bei diesen Frequenzen ist sichergestellt, dass die Bilder des Bildstroms für das menschliche Auge ineinander verschmelzen, so dass kein Flimmern bzw. Flackern wahrgenommen wird.

In einer weiteren bevorzugten Variante der erfindungsgemäßen Ultraschallvorrichtung ist die Rechnereinrichtung ferner derart ausgestaltet, dass sie digitale Steuerdaten er mittelt, basierend auf denen der Betrieb der Wandler des Wandler-Arrays zum Senden von Ultraschall Signalen und zum Empfangen von Ultraschallechos für die aufeinander folgenden Messzeitintervalle festgelegt ist. Die Rechnereinrichtung umfasst dabei ei- nen Steuerdaten-Pufferspeicher (vorzugsweise einen Ringpuffer), in dem die digitalen Steuerdaten gepuffert werden. Ferner ist der Schallkopf derart ausgestaltet, dass er über die digitale Datenschnittstelle oder eine weitere digitale Datenschnittstelle zwi- schen Schallkopf und Rechnereinrichtung die digitalen Steuerdaten, vorzugsweise di- rekt ohne Pufferung, ausliest und basierend auf diesen ausgelesenen Steuerdaten die Wandler des Wandler-Arrays ansteuert. Die Steuerdaten werden somit vorab mit der Rechnereinrichtung ermittelt und dann im Rahmen der Ansteuerung der Wandler genutzt. Durch die Verwendung des Steu- erdaten-Pufferspeichers ist dabei die Generierung der Steuerdaten entkoppelt von de- ren Verwendung im Schallkopf. Auf diese Weise wird es wiederum möglich, die Steu- erdaten durch eine Rechnereinrichtung ohne besondere Echtzeit- Anforderungen zu ge- nerieren. Insbesondere kann zur Erzeugung der Steuerdaten ein herkömmlicher PC verwendet werden, auf dessen Prozessor eine Software läuft, welche die Steuerdaten erzeugt. Vorzugsweise liegt die Datenrate zum Auslesen der Steuerdaten über die ent sprechende digitale Datenschnittstelle bei mindestens 1 GB/s.

Je nach Ausgestaltung kann die digitale Datenschnittstelle eine drahtgebundene Da- tenschnittstelle und/oder eine drahtlose Datenschnittstelle umfassen bzw. darstellen. In gleicher Weise kann auch die obige weitere digitale Datenschnittstelle ausgestaltet sein. In einer bevorzugten Ausführungsform umfasst bzw. ist die digitale Datenschnitt stelle und/oder die weitere digitale Datenschnittstelle eine an sich bekannte PCI- Express-Schnittstelle. Über eine solche Schnittstelle können hohe Datenraten erreicht werden. Der PCI Express Standard ist hinlänglich aus dem Stand der Technik bekannt und die PCI-Express-Schnittstelle ist dabei nicht auf eine bestimmte Version des Stan dards bzw. der dabei verwendeten Datenleitungen beschränkt.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der Schallkopf der erfindungs- gemäßen Ul traschal 1 vorri chtung einen Hochspannungssender, um Hochspannungssig nale zu erzeugen, die dem Wandler- Array zur Erzeugung von Ultraschallwellen durch einen oder mehrere Wandler im Sendebetrieb über ein Weichenarray aus Sende-Emp- fangs-Weichen zugeführt werden, wobei die Wandler des Wandler- Array s durch das Weichen- Array in den Sendebetrieb oder den Empfangsbetrieb geschaltet werden kön nen. Wird in dieser Variante die oben beschriebene Pufferung der Steuerdaten verwen det, so werden die Steuerdaten durch den Hochspannungssender verarbeitet, der ba sierend auf diesen Steuerdaten entsprechende Hochspannungssignale generiert. Ferner bewirken die Steuerdaten, dass das Weichen-Array derart geschaltet wird, dass alle Wandler im Empfangsbetrieb von dem Hochspannungssender entkoppelt sind. In einer weiteren Ausgestaltung der erfmdungsgemäßen Ultraschallvorrichtung um fasst der Schallkopf einen Vorverstärker, der dazu eingerichtet ist, die analogen Roh daten vor der Zuführung zum Analog-Digital-Konverter zu verstärken. Der Analog- Digital-Konverter digitalisiert in diesem Fall die verstärkten Rohdaten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der beigefügten Fi guren detailliert beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer medizinischen Ultraschallvorrichtung ge mäß dem Stand der Technik; und Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform einer erfmdungsgemä ßen Ultraschallvorrichtung.

Bevor eine Ausführungsform einer erfmdungsgemäßen Ultraschallvorrichtung be schrieben wird, erfolgt zunächst die Beschreibung des Aufbaus einer an sich bekann- ten Ultraschallvorrichtung, die in Fig. 1 gezeigt ist.

Die Ultraschallvorrichtung gemäß Fig. 1 umfasst einen bewegbarer Schallkopf TP (TP = Transducer Probe), der durch die Hand eines Benutzers geführt und auf die Haut eines Patienten gesetzt werden kann, um mittels Ultraschall die unter der Haut liegen- den Körperteile zu untersuchen. Hierzu enthält der Schallkopf einen Wandler-Array TA aus einer Vielzahl von elektroakustischen Wandlern (z.B. 128 Wandler), wobei dieses Array lediglich schematisch durch die Darstellung eines einzelnen Wandlers angedeutet ist. In der Regel sind die elektroakustischen Wandler als Piezoelemente ausgestaltet, über welche durch Anlegen einer Hochspannung Ultraschallsignale aus- gesendet werden können. Ebenso können über die Piezoelemente entsprechende Ult- raschallechos empfangen werden. Die Ultraschallsignale werden dabei als Schallpulse mit einer Wiederholrate von mehreren kHz emittiert. Das Schalten zwischen einem Sendebetrieb und einem Empfangsbetrieb eines entspre- chenden Piezoelements bzw. Wandlers wird über ein Weichen-Array aus Sende-Emp- fangs-Weichen ermöglicht, welches in Fig. 1 mit Bezugszeichen SW bezeichnet ist und weiter unten näher erläutert wird. Aus Übersichtlichkeitsgründen ist das Weichen- Array lediglich durch eine Weiche angedeutet.

Der bewegliche Schallkopf TP ist über ein Koaxialkabelbündel CX an eine Gerätebox SB angeschlossen, welche im Folgenden auch als Scannerbox bezeichnet wird. Bei dieser Gerätebox handelt es sich um ein sperriges Bauteil, das die wesentlichen Kom ponenten zur Signalverarbeitung der über den Schallkopf TP empfangenen Ultraschal - lechos beinhaltet. An die Gerätebox ist ein Rechner bzw. Computer COM in der Form eines PCs angeschlossen, der wiederum mit einem Display DI verbunden ist. In der Regel bilden die Scannerbox, der Computer und das Display eine Einheit, die z.B. in einem Rollwagen integriert ist. Darüber hinaus kann der Computer auch Bestandteil der Gerätebox sein.

Die Scannerbox SB umfasst drei Anschlüsse Tl, T2 und T3, die an einen Multiplexer MX gekoppelt sind, über den einer dieser Anschlüsse ausgewählt werden kann. An jeden Anschluss kann ein separater Schallkopf über ein entsprechendes Koaxialkabel bündel angeschlossen werden. Über den Multiplexer MX wird derjenige Schallkopf ausgewählt, der zur Erfassung der Ultraschallechos aktuell genutzt werden soll. In Fig.

1 ist lediglich ein einzelner Schallkopf TP gezeigt, der an dem Anschluss T3 ange schlossen ist und dort über den Multiplexer MX mit den weiteren Komponenten der Scannerbox SB verbunden ist. An den Multiplexer MX schließt sich das bereits erwähnte Weichen-Array SW an, wobei dieses Array mehrere Sende-Empfangs-Weichen umfasst, deren Anzahl der An zahl von Wandlern in den Wandler-Array TA entspricht. Mit anderen Worten ist für jeden Wandler eine Sende-Empfangs-Weiche vorgesehen. Durch Schalten einer ent- sprechenden Sende-Empfangs-Weiche in den Sendebetrieb wird der zugeordnete Wandler mit einem Hochspannungssender TR verbunden, über den durch Zuführung entsprechender Hochspannungssignale zum Wandler Ultraschallwellen erzeugt wer den. Ist demgegenüber die entsprechende Weiche im Empfangsbetrieb geschaltet, wer den vom Schallkopf TP erfasste Abtastwerte von Ultraschallechos auf einen Emp- fangspfad umfassend einen Vorverstärker PR, einen Analog-Digital-Konverter CON und einen Strahlformer BF gegeben.

Üblicherweise werden den Wandlern mittels des Hochspannungssenders TR Spannun gen zwischen ±10 V bis ±l00V zugeführt. Der Hochspannungssender ist dabei mit einem Wellenformspeicher WM und einem sog. Puls-Sequencer PS verbunden. Der Puls-Sequencer stellt eine Ablaufsteuerung dar, mit der das Senden von Ultraschall pulsen und das Empfangen von Ultraschallechos in entsprechenden Messzeitinterval len festgelegt werden. Für auszusendende Ultraschallpulse liest der Puls-Sequencer die Wellenform des entsprechen Pulses aus dem Wellenformspeicher in der Form ei- nes Spannungsmusters aus Hochspannungen aus. Dieses Spannungsmuster wird dem Hochspannungssender zur Generierung der entsprechenden Hochspannungen zuge führt. Darüber hinaus steuert der Puls-Sequencer die Weichen des Weichen- Array s SW, um hierdurch die jeweiligen Weichen gemäß dem gewünschten Messablauf in den Sende- bzw. Empfangszustand zu schalten. Der Puls-Sequencer PS ist beispiels- weise als FPGA (FPGA = Field Programmable Gate Array) ausgestaltet. Der Puls- Sequencer ist mit dem Prozessor PRO (d.h. der CPU) des Computers COM verbunden. Über den Prozessor werden Kommandos zur Durchführung von Ultraschallmessungen an den Puls-Sequencer gegeben. Die durch den Schallkopf TP empfangenen Ultraschallechos werden über den Vorver stärker PA (PA = Pre-Amplifier) verstärkt. Der Verstärker enthält dabei für jeden ein zelnen Wandler ein Vorverstärkerelement, das die Empfangssignale des entsprechen den Wandlers verstärkt. Die im Vorverstärker PA empfangenen Daten stellen analoge Rohdaten dar, welche aufeinander folgende Messdatensätze enthalten. Ein jeweiliger Messdatensatz bezieht sich dabei auf eine einzelne, mit dem Schallkopf TP durchge führte Messung. Bei einer solchen einzelnen Messung werden gemäß einem vorbe stimmten Schema ein oder mehrere Ultraschallsignale durch einen oder mehrere Wandler des Wandler-Arrays TA ausgesendet und anschließend werden innerhalb ei nes vorbestimmten Messzeitintervalls die Ultraschallechos erfasst, die durch Reflexi onen in dem Gewebesektor hervorgerufen werden, in den die Ultraschallsignale durch den Schallkopf TP eingestrahlt wurden. Über die Länge des Messzeitintervalls kann dabei die Gewebetiefe festgelegt werden, bis zu der Ultraschallechos empfangen und weiterverarbeitet werden sollen.

Üblicherweise werden nach dem Aussenden von Ultraschallsignalen alle Wandler mit tels des Weichen-Arrays SW in den Empfangsbetrieb geschaltet. Demzufolge werden für jeden Wandler Abtastwerte erhalten, die für eine Vielzahl von Abtastzeitpunkten entsprechend einer Abtastfrequenz innerhalb des Messzeitintervalls erhalten werden. Für ein jeweiliges Messzeitintervall umfassen die Rohdaten somit einen entsprechen den Messdatensatz, der für eine Vielzahl von Abtastzeitpunkten jeweils Abtastwerte für alle Wandler umfasst, wobei ein jeweiliger Abtastwert das empfangene Ultra schallecho zu einem Abtastzeitpunkt repräsentiert.

Die verstärkten analogen Rohdaten werden einem Analog-Digital-Konverter CON zu geführt, der für die Abtastwerte jedes elektroakustischen Wandlers ein A/D-Wand lerelement umfasst. In den einzelnen A/D-Wandlerelementen werden die verstärkten Abtastwerte digitalisiert. Der Analog-Digital-Konverter CON ist mit einer vorgegebe nen Frequenz getaktet und erzeugt eine der Anzahl von elektroakustischen Wandlern entsprechende Anzahl von digitalen Datenströmen, die Ultraschallechos aus zuneh- mender Gewebetiefe für jeweilige Messzeitintervalle darstellen. Die digitalen Daten ströme des Analog-Digital-Konverters werden anschließend einer Strahlformungs-Re- cheneinheit BF (BF = Beam Forming) zugeführt, die im Folgenden auch als Strahlfor mer bezeichnet wird und beispielsweise als FPGA ausgestaltet ist. In diesem Strahl- former werden in an sich bekannter Weise die Abtastwerte der unterschiedlichen elekt- roakustischen Wandler nach Art eines Phased-Arrays derart zeitverzögert, dass die zeitverzögerten Abtastwerte den Empfang eines Ultraschallechos ausgehend vom glei chen Reflexionspunkt im Gewebe darstellen. Die entsprechend zeitverzögerten Ab tastwerte werden addiert und repräsentieren eine Position im untersuchten Gewebe in einer vorbestimmten Winkelrichtung und in einer vorbestimmten Gewebetiefe ausge hend von dem Wandler-Array. Die entsprechende Position stellt in dem später erzeug ten Ultraschallbild einen Bildpunkt dar.

Als Ergebnis der im Strahlformer BF durchgeführten Strahlformung erhält man schließlich für jedes Messzeitintervall Bildpunktwerte (d.h. die Summe entsprechend zeitverzögerter Abtastwerte), und zwar für unterschiedliche Zeitpunkte und damit un terschiedliche Gewebetiefen, jedoch nur in einer einzelnen Winkelrichtung. Dies liegt daran, dass die Strahlformung des Strahlformers BF synchron mit der Erzeugung der digitalen Daten durch den Analog-Digital-Konverter CON durchgeführt wird, so dass der Strahlformer immer nur eine Zeitverzögerung für die jeweiligen Abtastwerte ein stellen und somit nur Bildpunktwerte für eine Winkelrichtung ermitteln kann. Demzu folge ist es zur Rekonstruktion eines zweidimensionalen und ggf. auch dreidimensio nalen Bilds des gesamten Gewebesektors erforderlich, dass mehrmalig hintereinander die gleiche Messung durch Aussenden entsprechender Ultraschallsignale durchgeführt wird, wobei für jede Messung die Strahlformung durch Anpassung der Zeitverzöge rung für eine unterschiedliche Winkelrichtung durchgeführt wird. Optional besteht auch die Möglichkeit, mehrere Strahlformer BF parallel in der Gerätebox SB zu ver bauen, was jedoch erheblichen Mehraufwand und erhebliche Mehrkosten verursacht. Die durch den Strahlformer BF erhaltenen Bildpunktwerte werden schließlich zu dem Computer COM übertragen, der in an sich bekannter Weise mittels einer Bildfor- mungs-Einheit IMF (IMF = Image Former) ein entsprechendes Bild auf dem Display DI generiert. Die Funktion der Bildformungs-Einheit wird in der Regel durch den Gra- phikchip des Computers COM realisiert, der ggf. auch Bestandteil des zentralen Pro- zessors PRO sein kann. Üblicherweise werden für die Darstellung auf dem Display DI Bilder verwendet, die eine Mittelung von mehreren aufeinander folgenden Bildern dar stellen, die über die Strahlformung erhalten wurden. Die Bildwiederholrate des Dis- plays DI ist dabei fest vorgegeben, so dass die dargestellte Bildfolge unter Bildarte- fakten, wie itter und Tearing (Umschaltung zwischen Bildern während des Bildauf- baus), leiden kann.

Die Schallgeschwindigkeit im biologischen Gewebe beträgt etwa 1450 m/s, so dass ein Ultraschallecho aus z.B. 15 cm Tiefe eine Laufzeit von ca. 200 pm besitzt. Somit können für diese Gewebetiefe pro Sekunde 5000 Messungen durchgeführt werden. Eine Datenerfassung für einen Gewebesektor mit z.B. 125 Winkelrichtungen dauert damit abhängig von der eingestellten maximalen Messtiefe, der Anzahl an Winkel- richtungen und der Anzahl an zur Mittelung herangezogenen Bildern zwischen z.B. 1 ms und mehr als 100 ms.

Wie sich aus der obigen Beschreibung ergibt, hat die herkömmliche Ultraschallvor richtung gemäß Fig. 1 den Nachteil, dass mehrere Messungen benötigt werden, um ein Bild eines Gewebesektors mittels Strahlformung zu rekonstruieren. Dies liegt daran, dass die mit der Taktung des Analog-Digital-Konverters synchronisierte Strahlfor mung pro Messung immer nur Bildpunkte aus einer Winkelrichtung berechnen kann. Zwar können zur Umgehung dieses Problems mehrere Strahlformer eingesetzt wer den, was jedoch sehr aufwändig und kostenintensiv ist. Darüber hinaus können bei der Anzeige des Bildstroms Bildartefakte auftreten. Ferner sind die Abmessungen der Ult raschallvorrichtung sehr groß, da zur Signalverarbeitung eine Gerätebox in Kombina tion mit einem Computer benötigt wird. Die obigen Nachteile werden durch die in Fig. 2 gezeigte Ausführungsform einer er findungsgemäßen Ultraschallvorrichtung behoben. Diese Ultraschallvorrichtung um fasst genauso wie die Vorrichtung der Fig. 1 einen beweglichen Schallkopf TP mit einem Wandler-Array TA aus elektroakustischen Wandlern. Analog zum Schallwand ler der Fig. 1 wird auch der Schallwandler der Fig. 2 händisch an den zu untersuchen den Patientenkörper angedrückt, um mittels Ultraschallwellen das Gewebe unter der Andrückposition des Schallwandlers zu untersuchen.

Im Unterschied zum Schallkopf der Fig. 1 enthält der Schallkopf der Fig. 2 neben dem Wandler-Array TA weitere Komponenten, die in der Ausführungsform der Fig. 1 Teil der Scannerbox SB sind. Es handelt sich hierbei um das Weichen- Array SW, den Sen der TR sowie den Vorverstärker PA und den Analog-Digital-Konverter CON. Diese Komponenten funktionieren analog wie in Fig. 1, so dass sie nicht nochmals im Detail beschrieben werden. Im Besonderen werden die über das Weichen-Array ausgegebe nen analogen Rohdaten, die in Fig. 2 mit RDA bezeichnet sind, zunächst über den Vorverstärker PA verstärkt und dann in dem Analog-Digital-Konverter CON digitali siert.

Erfindungswesentlich ist nunmehr, dass die durch den Analog-Digital-Konverter er zeugten digitalen Daten nicht unmittelbar einer Strahlformung unterzogen werden, sondern zunächst gepuffert werden, um die Strahlformung anschließend asynchron zur Taktung des Analog-Digital-Konverters auf den gepufferten Daten durchzuführen. Um dies zu ermöglichen, werden die von dem Analog-Digital-Konverter CON ausge gebenen digitalen Rohdaten direkt (d.h. ohne Pufferung) auf eine digitale Daten schnittstelle IF gegeben, welche die Daten in den Pufferspeicher BU schreibt, der vor zugsweise ein Ringpuffer ist. Die über die digitale Datenschnittstelle IF übertragenen Rohdaten sind in Fig. 2 mit dem Bezugszeichen RDD bezeichnet. Diese Rohdaten enthalten jeweilige Messdatensätze für entsprechende Messzeitintervalle, wobei die Struktur der Messdatensätze bereits oben erläutert wurde. Die Messdatensätze sind in Fig. 2 allgemein mit dem Bezugszeichen MD bezeichnet. Der Pufferspeicher BU ist Bestandteil einer separaten Rechnereinrichtung COM, die vorzugsweise ein herkömm licher PC ist. Die Rechnereinrichtung ist somit eine separate Einheit, die nicht zu dem Schallkopf gehört.

Als digitale Datenschnittstelle IF wird in der hier beschriebenen Ausführungsform eine bidirektionale Schnittstelle basierend auf dem Standard PCI Express verwendet. Sofern die Datenrate der durch den Analog-Digital-Konverter ausgegebenen Rohdaten erreicht wird, kann jede Version dieses Standards eingesetzt werden, wobei derzeit die Versionen 1.0/1.1, 2.0/2.1, 3.0/3.1, 4.0 und 5.0 bekannt sind. Ebenso kann die Anzahl der zur Datenübertragung genutzten Leitungen verschieden gewählt werden, wobei derzeit die Verwendung von einer, zwei, vier, acht und sechszehn Leitungen bekannt ist. Beispielsweise kann als Datenschnittstelle PCIe3 x 16 (PCI Express Version 3.0/3.1 mit 16 Leitungen) bzw. PCIe2 x 8 (PCI Express Version 2.0/2.1 mit acht Lei- tungen) verwendet werden. In der hier beschriebenen Ausführungsform wird die PCI- Express-Schnittstelle auch zu der weiter unten beschriebenen Übertragung von digita len Steuerdaten CDD von dem Computer COM hin zu dem Hochspannungssender TR genutzt. Der Datenübertragungsmechanismus über die Schnittstelle IF hat direkte Lese- und Schreibfähigkeit in den Pufferspeicher BET und auch in den weiter unten beschriebenen Pufferspeicher BU'. Auf diese Weise hängen die Datenübertragungsra- ten sowie die Übertragungslatenz nicht von Antwortzeiten des Betriebssystems der Rechnereinrichtung COM ab.

Der Pufferspeicher BU hat eine Größe, so dass eine Vielzahl von aufeinander folgen den Messdatensätzen MD gleichzeitig darin gespeichert ist. Die gespeicherten Mess datensätze werden dabei blockweise verarbeitet. Im Rahmen dieser Verarbeitung wird mit einer auf dem Prozessor PRO der Rechnereinrichtung COM laufenden Software BIF (BIF = Beam and Image Former) eine Strahlformung sowie die Erzeugung von rekonstruierten Bildern zur Anzeige auf dem Display DI durchgeführt.

Die Strahlformung erfolgt nach dem gleichen Prinzip wie in dem Strahlformer BF der Fig. 1, jedoch kann im Rahmen der Strahlformung mehrmals auf die Abtastwerte der jeweiligen gepufferten Messdatensätze zurückgegriffen werden, da diese für einen ge wissen Zeitraum in dem Pufferspeicher BU gepuffert sind. Demzufolge wird im Rah men der Strahlformung für einen jeweiligen Messdatensatz ein rekonstruiertes Bild des gesamten Gewebesektors mit einer Vielzahl von unterschiedlichen Winkelrichtun gen und Gewebetiefen erhalten. Mit anderen Worten wird somit nur ein einziger Mess datensatz zur Rekonstruktion eines Bilds des gesamten Gewebesektors benötigt, wo hingegen in der Ultraschallvorrichtung der Fig. 1 mehrere Messdatensätze erforderlich sind, um ein rekonstruiertes Bild des Gewebesektors zu erhalten.

Die mittels der Strahlformung rekonstruierten Bilder werden anschließend mit der Software BIF in einen Bildstrom gewandelt. Vorzugsweise werden dabei mehrere zeit lich aufeinander folgende rekonstruierte Bilder gemittelt und als ein einzelnes Bild auf dem Display DI wiedergegeben. Die auf dem Display DI wiedergegebene Bilderfolge hat vorzugsweise eine Bildwiederholfrequenz, die oberhalb der Flickerfrequenz des menschlichen Auges liegt, z.B. eine Bildwiederholfrequenz von 60 Hz oder 75 Hz. Als Display DI wird ein synchronisierbares Display verwendet, dessen Bildwiederholrate angepasst werden kann. Hierdurch können kurzfristige begrenzte Schwankungen der Bildrate des Bildstroms ausgeglichen werden. Solche synchronisierbaren Displays sind an sich bekannt. Beispielsweise handelt es sich um Displays vom Typ AMD Free- sync oder Nvidia G-Sync.

Die Ultraschallvorrichtung der Fig. 2 unterscheidet sich von der Vorrichtung der Fig. 1 ferner dahingehend, dass die Steuerdaten CDD, über welche das Senden und Emp fangen der elektroakustischen Wandler für die aufeinander folgenden Messungen ein gestellt werden, auch in der Rechnereinrichtung COM generiert werden. Hierzu wird die Software TDG (TDG = Transmit Data Generator) genutzt, die auf dem Prozessor PRO der Rechnereinrichtung COM läuft. Diese Steuerdaten werden in einem Puffer speicher BU' gepuffert, der wie der Pufferspeicher BU als Ringpuffer ausgestaltet sein kann. Die Steuerdaten CDD werden aus dem Puffer BU 1 durch den Hochspannungs sender TR direkt ohne weitere Pufferung über die Schnittstelle IF ausgelesen. Gemäß den Steuerdaten erzeugt der Hochspannungssender dann die Hochspannungen, die zum Aussenden eines Ultrasignals durch die jeweiligen Wandler im Sendebetrieb be- nötigt werden. Die Steuerdaten spezifizieren auch, welche Wandler zu welchen Zeit- punkten im Sendebetrieb bzw. Empfangsbetrieb laufen sollen. Gemäß diesen Informa- tionen werden dann die Weichen des Weichen-Arrays SW durch Signale des Hochfre- quenzsenders TR geschaltet. Durch die Verwendung des Puffers BU' ist die Übertra- gung der Steuerdaten CDD nicht mehr abhängig von Antwortzeiten des Betriebssys- tems der Rechnereinrichtung COM.

Eine übliche Ausgestaltung einer Ultraschallvorrichtung umfasst 128 elektroakusti- sche Wandler, wobei beispielsweise ein Abtastwert der Ultraschallechos von 2 Byte und eine Abtastrate von 15 MHz für ein Messzeitintervall von 200 ps verwendet wer den. Dies führt zu einer Datenmenge von 750 kB und somit zu einer Datenrate von ca. 4 GB/s. Demzufolge sollte in einem solchen Fall die Datenrate der Datenschnittstelle IF in Richtung hin zum Puffer BU bei 4 GB/s oder mehr liegen. Bei der Speicherung von 125 Messdatensätzen muss der Pufferspeicher BU dabei mehrere 100 MB groß sein. Eine übliche Abtastrate zum Ansteuern der Wandler liegt bei 15 MHz mit einem Abtastwert für jeden Wandler von 2 Bit. Hieraus ergibt sich ebenfalls eine Datenrate von 4 GB/s, die in einem solchen Fall durch die Schnittstelle IF in Richtung hin zum Hochfrequenzsender TR mindestens bereitzustellen ist.

Die im Vorangegangenen beschriebene Ausführungsform der Erfindung weist eine Reihe von Vorteilen auf. Insbesondere verarbeitet ein zentrales Rechenwerk in der Form eines Rechners COM asynchron und entkoppelt von den laufenden Messungen des Schallkopfs die zwischengespeicherten Empfangsdaten blockweise zu Bildern. Die Abwesenheit einer messsynchronen Taktung eines Strahlformers ermöglicht die Implementierung der Strahlformung basierend auf Software mittels Standard-Hard- warekomponenten, die üblicherweise in PCs verbaut sind. In der Software kann dabei die Strahlformung mit der Bildformung zur Erzeugung der Bilder auf dem Display vereint werden. Die Zwischenspeicherung der digitalisierten Rohdaten in einem Pufferspeicher ermög- licht den mehrmaligen Rückgriff und damit eine sequentielle Rekonstruktion einer vollständigen Bildinformation eines Gewebesektors, d.h. für eine Vielzahl von Win kelrichtungen und Gewebetiefen. Somit kann aus einem einzelnen Messdatensatz ein vollständiges zwei- oder ggf. auch dreidimensionales Bild ohne eine Vervielfachung von Strahlformungs-Rechenwerten erreicht werden.

Darüber hinaus erfolgt die oben beschriebene Bildrekonstruktion aus Daten eines glei tenden Zeitintervalls. Hierdurch kann eine weitestgehend konstante Bildrate erreicht werden, die unabhängig von der Zeitsteuerung der parallel mit dem Schallkopf durch geführten Messungen ist. Vorteilhaft ist eine Bildrate oberhalb der Flickerfrequenz des menschlichen Auges, wie bereits oben erwähnt wurde. Ferner wird vorzugsweise ein synchronisierbares Display zur Anzeige der Bildfolge verwendet, um kurzfristige Schwankungen der Bildrate ausgleichen zu können.