WO2001013798A1 - Active structure reader - Google Patents

Active structure reader Download PDF

Info

Publication number
WO2001013798A1
WO2001013798A1 PCT/EP2000/006926 EP0006926W WO0113798A1 WO 2001013798 A1 WO2001013798 A1 WO 2001013798A1 EP 0006926 W EP0006926 W EP 0006926W WO 0113798 A1 WO0113798 A1 WO 0113798A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
acoustic
acoustic modules
elements
modules
reception
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/006926
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Eckard Glaser
Miroslaw Wrobel
Janet Grassmann
Original Assignee
Sonem Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sonem Gmbh filed Critical Sonem Gmbh
Priority to EP00956218A priority Critical patent/EP1204375A1/en
Priority to CA002376103A priority patent/CA2376103A1/en
Publication of WO2001013798A1 publication Critical patent/WO2001013798A1/en

Links

Classifications

    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/44Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device
    • A61B8/4483Constructional features of the ultrasonic, sonic or infrasonic diagnostic device characterised by features of the ultrasound transducer
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13Tomography
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/08Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings
    • A61B8/0833Detecting organic movements or changes, e.g. tumours, cysts, swellings involving detecting or locating foreign bodies or organic structures
    • AHUMAN NECESSITIES
    • A61MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61BDIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/12Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves in body cavities or body tracts, e.g. by using catheters

Definitions

  • the invention relates to an active structure reader for acquiring information about unknown structures in 3D mode.
  • the active structure reader sends transmission signals from any transmitter with any modulation function and receives the complete information content of the signals reflected by an unknown structure or weakened as a result of absorption.
  • This active structure reader can be used wherever an unknown structure is embedded in a medium, e.g. in medicine when examining the human or animal body.
  • Linear ultrasound heads are mostly used for this. These generally consist of individual piezo elements which are arranged next to one another and which successively emit a pulse with the same frequency on the organ to be examined. These individual pulses are reflected one after the other at acoustic boundary layers and the transit time of the pulses is measured. The depth of the boundary layer of an organ or a tumor is then determined from the transit time.
  • the representations generated in this way are also only two-dimensional.
  • a three-dimensional representation can only be generated from these signals if the structure to be examined is recorded from at least two different positions of the ultrasound heads and then a three-dimensional image is calculated.
  • the linear ultrasound heads already described are designed to be pivotable, and the structure is scanned in layers by pivoting the ultrasound head. The Individual layers are then converted into a three-dimensional image using a computer. Under these conditions it is also possible to show different phases of movement of a structure such as a fetus.
  • this method requires considerable computing effort and the images generated have the disadvantages already described.
  • Another disadvantage of this method is the low resolution of the structures shown.
  • the resolution improves with increasing frequency.
  • the penetration depth decreases with higher frequencies. This can only be increased by increasing the intensity.
  • the contradictory properties that the resolution is improved with increasing frequency and the depth of penetration decreases with increasing frequency presents particular difficulties, since the intensity of the ultrasound cannot always be increased arbitrarily.
  • a conventional transducer When examining human or animal bodies, a conventional transducer is often difficult and difficult to place near organs that are difficult to access. For example, the ultrasound scan of the prostate presents significant problems. Other, deeper organs are often difficult or impossible to detect.
  • the object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to propose an active detection device for the signals reflected on an unknown structure or weakened as it passes through it.
  • the acquisition unit is intended to provide information for images with a high resolution and to allow unknown structures to be acquired and displayed in 3D mode.
  • the acquisition unit for the information about an unknown structure in a medium should be designed in such a way that it can be placed as close as possible to an unknown structure or that it can as easily as possible the information about the location and size of an unknown structure receives.
  • the object of the invention is achieved with an active structure reader according to independent claims 1 to 4.
  • acoustic modules In a first exemplary embodiment of an active structure reader for acquiring information about structures embedded in a medium in 3D mode, two acoustic modules are provided, of which the first acoustic module contains a plurality of transmitting elements with a coherent PA and the second acoustic module contains a plurality of Contain receiver elements with a coherent reception room.
  • the acoustic modules are slidably arranged in at least three known non-colinear positions in a sensor unit.
  • the two acoustic modules lie in relation to one another in such a way that the sound reinforcement area of one acoustic module and the reception area of the other acoustic module overlap as completely as possible in all positions of the acoustic modules in the area of an unknown structure lying between the acoustic modules.
  • a transmit / receive cycle with any modulation function of the transmit signals is triggered between the acoustic modules, the transmit / receive cycle of the transmit signals being shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules.
  • the first acoustic module of this structure reader equipped with transmitter elements transmits a transmit signal to the structure in a first position of the acoustic modules to one another with any modulation function and a coherent PA system in the set frequency range, and the acoustic module with the receiver elements receives the echo signals or those that pass through the structure weakened by absorption signals with the complete information content for one dimension.
  • the position of the two acoustic modules is then changed twice to each other and the send / receive cycle is repeated in each position. With three cycles, the complete information content is available for all three dimensions and a 3D representation can be made.
  • the construction looks such that three acoustic modules are present, of which at least one and at most two acoustic modules contain a plurality of transmission elements , which form a coherent public address room, and the other acoustic module (s) is / are equipped with a large number of receiver elements, which form a coherent reception room.
  • the acoustic modules are slidably arranged in at least two mutually known non-colinear positions in a sensor unit. The non-colinear positions can also be achieved by shifting only one acoustic module.
  • Public address rooms of the transmission elements and the reception rooms of the receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure in both positions of the acoustic modules and in each position of the acoustic modules a transmission signal with any modulation function is triggered and the signals caused by the transmission signal in the medium from the receiver elements detected.
  • This transmission-reception cycle between the acoustic modules is repeated in each position of the acoustic modules with respect to one another with a transmission signal with any modulation function, the transmission-reception cycle being shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules.
  • the complete information content is available in one dimension in one cycle.
  • a second cycle in a second position of the acoustic modules is required in order to capture and display the entire information in three dimensions.
  • the acoustic modules are subjected to a change in position and the send / receive cycle is repeated in each position. Special conditions are therefore placed on the transmission signals.
  • the send / receive cycle must be completed before the acoustic modules change position.
  • the time from the start of the broadcast signal to the reception of all im Signals caused by the medium must therefore be shorter than the duration of the state of the acoustic modules in the current position.
  • this active structure reader for capturing the information about structures embedded in a medium in 3D mode with three acoustic modules can also be designed in such a way that the acoustic modules are arranged in known positions relative to one another, so that the sound reinforcement areas of the transmitting elements and the reception areas of the receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
  • a transmission signal with any modulation function is triggered by the transmission elements on an acoustic module and the signals from the medium are detected by the acoustic modules with receiver elements.
  • the active elements can also be switched.
  • An active structure reader for recording the information about structures embedded in a medium in 3D mode, in which three acoustic modules are present and in which the position of the acoustic modules is not changed, one of the acoustic modules has a multiplicity of transmission elements with a contiguous one Public address room and the other acoustic modules a variety of receiver elements with a coherent reception room.
  • the acoustic modules are arranged in known positions relative to one another in a sensor unit, and the sound reinforcement area of one acoustic module and the reception areas of the other acoustic modules overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
  • a transmit / receive cycle with any modulation function is triggered between the acoustic modules.
  • the transmitter elements of one acoustic module are switched into receiver elements and the receiver elements of at least one of the other acoustic modules are switched into transmitter elements and the transmit / receive cycle is repeated.
  • the send-receive cycle for the send signals must be shorter than the switchover cycle of the active elements of the acoustic modules.
  • the second send / receive cycle is started.
  • the transmission-reception cycle taking place between the acoustic modules also takes place here with a transmission signal with any modulation function, the transmission-reception cycle for the transmission signals being shorter than the switching cycle of the active elements of the acoustic modules.
  • acoustic modules there are at least four acoustic modules, of which at least one acoustic module is a plurality of transmission elements with a coherent PA system and at least three acoustic modules are one
  • a large number of receiving elements with a coherent reception room or at least one acoustic module has a large number of receiving elements with a coherent reception room and at least three acoustic modules have a large number of transmitting elements with a coherent public address room.
  • the acoustic modules are arranged in known positions relative to one another in a sensor unit.
  • the sound reinforcement rooms of the acoustic modules with transmitter elements and the reception rooms of the acoustic modules with receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
  • the transmission elements send out a transmission signal with any modulation function and the receiver elements record the signals from the medium which are reflected on a structure to be detected or are weakened when passing through this structure.
  • the entire information content about the structure can be acquired with a single cycle.
  • This embodiment also has the decisive advantage that the signals can be acquired in real time. With a fast computer, the structure can be displayed in an extremely short time, so that for the first time the cardiologist and many technicians are given a means of directly following the actual processes.
  • Another decisive advantage is that it is not the transit time of the signals that is used to represent the unknown structures, but frequency shifts dependent on the distance of the structure from the transmitter, from which the coordinates of the structures are correlated between those modulated with any modulation function Transmitted signals and the received signals can be determined.
  • the frequency and the length of the transmission signal modulated with any modulation function can be freely selected in the ultrasound area, depending on the area of application. Since the resolution and penetration depth are independent of the frequency, other criteria are important when choosing the frequency range, e.g. the lowest possible burden on a patient in medical applications.
  • the acoustic modules preferably have a curved surface and the transmitter elements and / or receiver elements can e.g. circular, cylindrical, elliptical or in another shape on these curved surfaces, so that in each case a coherent sound reinforcement room or a coherent reception room is created.
  • the construction of the transmitting and receiving elements on the acoustic module can be chosen so that the public address and the receiving room remain largely independent of the frequency. The active area of the transmitting and receiving elements is therefore made as small as possible.
  • the equipment of the acoustic modules with transmitter and / or receiver elements is not tied to a size and shape of the transmitter and receiver elements.
  • the transmitter and / or receiver elements can be arranged in different shapes, sizes and numbers on an acoustic module. In this way, the acoustic modules can be easily adapted to the respective task.
  • Special arrangements can be made, for example, for examining the female breast by using smaller transmitting and receiving elements for the area of the mamilla and larger ones for the rest of the breast.
  • the overlap of the sound reinforcement areas and reception volumes need not necessarily be contiguous for both areas, ie it is sufficient if this condition is met for each area of the breast.
  • the shape of the transmitter and receiver elements can be freely selected.
  • the shape can be flat, spherical or otherwise.
  • a particularly advantageous arrangement of the transmitter and / or receiver elements is formed when the active surfaces of the transmitting and recipient elements have a wabenfb '-shaped form and are closely abutted.
  • the round shape of the transmitter and receiver elements creates a balanced characteristic.
  • the transmitter elements and receiver elements e.g. Piezo elements because they can be switched both as transmitter and receiver elements. Depending on the area of application, these can then be individually adapted. It is also possible to switch the transmitter and receiver elements on an acoustic module so that several coherent public address rooms or reception rooms are created. The acoustic modules can then be used both as transmitters and receivers.
  • the acoustic modules it is necessary for the acoustic modules to be arranged in a known position relative to one another, since it is only possible to triangulate the transmit and receive signals from their position relative to one another in order to determine the coordinates of the structures. Because when using the active structure reader according to the invention, the position of the structure is not determined from the transit times of the impulses. Since each acoustic module represents either a transmitter or a receiver during the send / receive cycle, no conditions are imposed on the signal length. To determine the coordinates of the structure, it is first determined at which times the transmit and receive signals correlate and then are off the path of the transmission signals from the transmitter via the reflection points to the respective receiver determines the coordinates of the reflection points.
  • the reception signal has the same signal pattern as the transmission signal at the times when the transmission signal is reflected.
  • the ellipses or EUipsoids are determined, which are determined by the path of the transmission signal to the reflection points and further to the receivers, the transmitter and the receiver being in the focal points of the respective ellipses or EUipsoids.
  • the spatial coordinates of the reflection points ie the position of the unknown structure in the medium, result from the intersection points of the individual EUipsoids belonging to the receivers.
  • Another advantage of the inventive active structure reader is that, with a certain arrangement of the acoustic modules to one another, a shadow-free image of an unknown structure can be generated.
  • the acoustic modules with the transmitter elements then "illuminate" the structure from different positions and the acoustic modules with the receiver elements "look” at these structures as from a "viewing window”.
  • the user is also free to choose how many acoustic modules with transmitter elements and how many acoustic modules with receiver elements are arranged in an active structure reader.
  • For a three-dimensional representation either two acoustic modules with three transmit / receive cycles in three different arrangements of the acoustic modules that are not colinear to one another, or three acoustic modules with two transmit / receive cycles in two different arrangements of the acoustic modules are not colinear to each other.
  • the new position can also be generated by switching the transmitter elements and receiver elements.
  • at least one transmitter and three receivers or three transmitters and one receiver are required.
  • the acoustic modules Since the acquisition of information about the structure, the position of the transmitter and receiver elements is of crucial importance, it has proven to be advantageous to arrange the acoustic modules in a sensor unit so that they lie on an imaginary spherical surface the unknown structure is arranged so that the unknown structure lies approximately in the center of the imaginary sphere. With this arrangement of the acoustic modules, the triangulation is particularly simple and representation in polar coordinates is particularly favorable. However, any other form of arrangement of the acoustic modules can also be selected as long as the positions of the acoustic modules with respect to one another are known. If there are fewer than four acoustic modules, the positions of the acoustic modules must be changed with two successive transmit / receive cycles.
  • a spherical structure is produced on which there are a plurality of acoustic modules which are directed into the center of the spherical structure in which the organ to be examined or the unknown structure is located.
  • This spherical structure can then e.g. be placed on the female breast with a contact agent to detect structures.
  • a special "saddle” can be constructed, or part of a “cylinder” is formed which is placed against the body to examine the kidney, liver or heart.
  • These active structure readers can be of different sizes depending on the size of the patient.
  • contact means between the acoustic modules and the medium e.g. the human body.
  • the female breast can be examined in a container with water, in which the spherical structure, the sensor unit, is arranged with the acoustic modules.
  • This examination method has the further advantage that the breast is weightless due to the buoyancy and is therefore not subject to deformation.
  • the image of the breast can thus be much more meaningful than the representations from the previously known methods of ultrasound examination, in which the breast rests on the rib cage.
  • the range of use of the active structure reader can be expanded considerably if at least one acoustic module of the sensor unit can be manually inserted into the predetermined position of the individual acoustic modules in relation to one another.
  • Arrangement can e.g. in the case of a medical examination of an unknown structure in a human or animal body, an acoustic module is brought to the structure endoscopically or laparoscopically and the other acoustic modules can then be brought to this acoustic module either in a specific position relative to one another in a specific position.
  • the acoustic modules are arranged individually outside or inside the body.
  • the first step of the method then consists in detecting the positions of the individual acoustic modules relative to one another and entering them in the subsequent computer for the calculation of the coordinates, so that an error-free correlation and triangulation can be carried out.
  • a special position transmitter can be provided and a special memory area for the coordinates of the acoustic modules can be present in the computer.
  • the acoustic modules can then be attached to the most favorable locations in relation to the structures to be examined in the medium. It is always important that the sound reinforcement areas and the reception volume of the receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
  • Structure readers have been created, which not only make it possible to deliver clear images with a high resolution, but these images can also be displayed in real time, which is particularly important for the cardiologist.
  • This active structure reader is particularly important because the resolution is independent of the frequency of the transmission signal.
  • the frequency and the energy of the transmitted signal can be reduced, because possible late consequences of the previously used examination methods with ultrasound around 13 MHz are not yet known.
  • the sensor unit can also be arranged in a minimal arrangement with e.g. two or three acoustic modules are used, the positions of which are changed relative to one another in order to record the complete information content of the structures.
  • FIG. 2 shows a second embodiment of an active structure reader according to the present invention
  • 3 shows a third embodiment of an active structure reader according to the present invention
  • Fig. 4 shows an acoustic module with transmitter or receiver elements on a spherical
  • 8A and 8B acoustic module 2 with different transmitting and / or receiving elements in shape and size:
  • 9 shows a hemispherical structure reader
  • 10 shows a saddle-shaped structure reader
  • FIG. 11 shows an examination device with a structure reader according to the present invention.
  • the active structure reader 8 for capturing information about structures 6 embedded in a medium in 3D mode consists of two acoustic modules 1, of which one acoustic module 1 contains a plurality of transmission elements 2, which form a coherent sound reinforcement room 3, and the other acoustic module 1 contains a plurality of receiver elements 4, which form a coherent reception room 5.
  • the acoustic modules 1 are slidably arranged in at least three known positions that are not co-linearly to one another in a structure reader 8.
  • the public address room 3 of the one acoustic module 1 and the reception room 5 of the receiver elements 4 of the other acoustic module 1 overlap as completely as possible in the area of an unknown structure 6 lying between the acoustic modules 1 in all positions AA, BB, and CC of the acoustic modules 1.
  • a transmission signal with any modulation function is triggered and the signals caused by the transmission signal in the medium are detected by the receiver elements 4.
  • the send / receive cycle is completed before positions AA or BB are changed.
  • the active structure reader 8 for capturing the information about structures 6 embedded in a medium in 3D mode in accordance with this exemplary embodiment has three acoustic modules 1, of which one acoustic module 1 contains a multiplicity of transmission elements 2, which form a coherent public address room 3, and the other acoustic modules are equipped with a plurality of receiver elements 4, which form a coherent reception room 5.
  • the acoustic modules 1 are displaceably arranged in the structure reader 8 in at least two known positions A-A-A and B-B-B which are not co-linearly with one another.
  • the public address rooms 3 of the one acoustic module 1 and the reception rooms 5 of the other acoustic modules 1 completely overlap in the area of the unknown structure 6 in both positions AAA and BBB of the acoustic modules 1 and in each position AAA and BBB of the acoustic modules 1 there is a transmission signal triggered with any modulation function.
  • the signals caused by the transmission signal in the medium are detected by the receiver elements 5.
  • the transmission-reception cycle of the transmission signals is shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules 1.
  • the active structure reader 8 for recording the information about structures 6 embedded in a medium in 3D mode in accordance with this exemplary embodiment consists of five acoustic modules 1, of which in this case two acoustic modules 1 contain a multiplicity of transmission elements 2 which form a coherent public address room 3 form, and the other acoustic modules 1 are with a plurality of receiver elements 4, one form coherent reception room 5, equipped.
  • the acoustic modules 1 are arranged in a known position relative to one another in a structure reader 8.
  • the public address rooms 3 of the one acoustic module 1 and the reception rooms 5 of the other acoustic modules 1 completely overlap in the area of the unknown structure 6. In this case, structure 6 is smaller than overlap 7 of FIG.
  • the transmission elements 2 emit a transmission signal with any modulation function into the medium and the signals caused by the structures 6 in the medium are detected by the receiver elements 4.
  • the transmitter elements 2 of at least one acoustic module 1 can be switched into receiver elements 4 and the receiver elements 4 of at least one acoustic module 1 can be switched into transmitter elements 2.
  • the send / receive cycle for the send signals is shorter than the switchover cycle of the acoustic modules 1.
  • the send / receive cycle must be ended before the switchover in order to achieve a clear recognition of structure 6 in the medium.
  • FIG. 1 For the acoustic modules 1 there is at least one acoustic module 1 with a multiplicity of transmission elements 2, which each form a coherent PA system 3, or with a multiplicity of
  • the acoustic module 1 with the transmission elements 2 emits a transmission signal with any modulation function, and the signals which are thereby caused on structures 6 in the medium are emitted by the acoustic modules 1 from the “sonicated” directions that correspond to the reception rooms 5. detected.
  • acoustic module 1 shows an acoustic module 1 with transmitter or receiver elements 2, 4 on a spherical surface.
  • the acoustic module 1 can be made very small and can therefore be guided endoscopically or laparoscopically into the body as far as the organ to be examined, for example the prostate or the pancreas.
  • FIG. 5 shows an acoustic module 1 with honeycomb-shaped transmitter and / or receiver elements 2, 4. These can be placed close together on the spherical surface of the acoustic modules 1. This creates a largely constant sound reinforcement room 3 or reception room 5.
  • oval transmitter or receiver elements 2, 4 are arranged on an acoustic module 1.
  • 7 shows an acoustic module 1 with a cylindrical surface. Round transmitter or receiver elements 2, 4 are arranged on this cylindrical surface.
  • the figures 8A and 8B show acoustic modules 1 transmitter and / or receiver elements 2, 4, which have different shapes and sizes.
  • 8A shows an acoustic module 1, on which the transmitter and / or receiver elements 2, 4 have different shapes and sizes.
  • the acoustic module 1 has round transmitter and / or receiver elements of different sizes. With these arrangements it is possible e.g. to obtain a medium resolution from an organ and a higher resolution from certain areas of the organ. Since the shapes and sizes of the active elements essentially determine the resolution, these acoustic modules 1 are produced in accordance with the respective field of application.
  • the figures 9 and 10 show two exemplary embodiments for structure readers 8 according to the present invention, in which the acoustic modules 1 are each situated on an imaginary spherical surface in certain known positions relative to one another.
  • it could be a container which is filled with a contact means and into which the female breast is held.
  • the main advantage here is that the breasts are boosted by the fluid becomes weightless and is therefore not subject to deformation.
  • the resulting three-dimensional images, which are also available in low-noise quality, allow much better conclusions to be drawn about the individual structures than previously known recording methods.
  • FIG. 10 shows a saddle-shaped structural reader 8 which can be used in particular for examining the prostate.
  • the “saddle” is placed between the patient's legs, so that the acoustic modules 1 are arranged between the anus and testicles.
  • These acoustic modules 1 can only be populated with receiver elements 4, but this is not a condition.
  • Transmitting elements 2 can be arranged in a known position on the lower abdomen or, due to the small size of the acoustic modules 1, laparoscopically directly on the prostate. This results in an essential advantage of the structure reader 8 according to the present invention compared to the previously conventional arrangements for examining the prostate.
  • the structure reader 8 consists in this case of an acoustic module 1 with transmitter elements 2 and four acoustic modules 1 with receiver elements 4 (left in the picture).
  • the received signals which arise in response to the transmission signal on the structures, are received by the receiver elements 4 and fed to a processing device 9.
  • the transmit and receive signals are correlated and the coordinates of the structures 6 are determined by triangulation.
  • the individual structures 6 are shown on the display 10.

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Medical Informatics (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Heart & Thoracic Surgery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Gynecology & Obstetrics (AREA)
  • Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
  • Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)

Abstract

The invention relates to an active structure reader for recording, in 3D-mode, information regarding unidentified structures. The active structure reader emits emission signals with any modulation function from an emitter and receives, in their complete information content, the signals which are reflected by an unidentified structure or which pass through the same and are attenuated due to absorption. This active structure reader can be used in any location where an unidentified structure is embedded in a medium, e.g. in the field of medicine for examining the human or animal body. The active structure reader is characterized in that acoustic modules having emitting and receiving elements are arranged in known positions with regard to one another so that their acoustic irradiation spaces and receive spaces overlap on the structure to be examined.

Description

AKTIVER STRUKTURREADER ACTIVE STRUCTURAL READER
Beschreibungdescription
Die Erfindung betrifft einen aktiven Strukturreader zum Erfassen von Informationen über unbekannte Strukturen im 3D-Modus. Der aktive Strukturreader sendet von einem Sender Sendesignale mit beliebiger Modulationsfunktion aus und nimmt die an einer unbekannten Struktur reflektierten oder durch sie hindurchgehenden infolge Absorption geschwächten Signale in ihrem vollständigen Informationsgehalt auf. Dieser aktive Strukturreader ist überall dort einsetzbar, wo eine unbekannte Struktur in einem Medium eingebettet ist, wie z.B. in der Medizin bei der Untersuchung des menschlichen oder tierischen Körpers.The invention relates to an active structure reader for acquiring information about unknown structures in 3D mode. The active structure reader sends transmission signals from any transmitter with any modulation function and receives the complete information content of the signals reflected by an unknown structure or weakened as a result of absorption. This active structure reader can be used wherever an unknown structure is embedded in a medium, e.g. in medicine when examining the human or animal body.
Die Untersuchung von Organen im menschlichen Körper mittels Ultraschall ist seit langem bekannt. Dazu werden zumeist lineare Ultraschallköpfe eingesetzt. Diese bestehen im allgemeinen aus einzelnen nebeneinander angeordneten Piezoelementen, die nacheinander einen Impuls mit derselben Frequenz auf das zu untersuchende Organ abgeben. Diese einzelnen Impulse werden nacheinander an akustischen Grenzschichten reflektiert und die Laufzeit der Impulse wird gemessen. Aus der Laufzeit wird dann die Tiefe der Grenzschicht eines Organs oder eines Tumors bestimmt.The examination of organs in the human body using ultrasound has long been known. Linear ultrasound heads are mostly used for this. These generally consist of individual piezo elements which are arranged next to one another and which successively emit a pulse with the same frequency on the organ to be examined. These individual pulses are reflected one after the other at acoustic boundary layers and the transit time of the pulses is measured. The depth of the boundary layer of an organ or a tumor is then determined from the transit time.
Da die unbekannte Struktur nur in Ausnahmefallen in einem homogenen Medium eingebettet ist, entstehen an den Inhomogenitäten des Mediums Echoimpulse und deshalb in den meisten Fällen sehr unscharfe Abbildungen, d.h. die bildhaften Darstellungen aus den Echoimpulsen sind mehr oder weniger stark verrauscht. Bei der Untersuchung an lebenden Geweben ist deshalb eine umfangreiche Erfahrung erforderlich, um den Charakter der zu untersuchenden Strukturen zu bestimmen.Since the unknown structure is only embedded in a homogeneous medium in exceptional cases, echo impulses occur at the inhomogeneities of the medium and therefore in most cases very fuzzy images, i.e. the pictorial representations from the echo pulses are more or less noisy. Extensive experience is therefore required when examining living tissues in order to determine the character of the structures to be examined.
Die auf diese Weise erzeugten Darstellungen sind außerdem nur zweidimensional. Eine dreidimensionale Darstellung kann aus diesen Signalen nur erzeugt werden, wenn die zu untersuchende Struktur mindestens aus zwei unterschiedlichen Positionen der Ultraschallköpfe aufgenommen wird und dann ein dreidimensionales Bild berechnet wird. Dazu werden die bereits beschriebenen linearen Ultraschallköpfe schwenkbar ausgeführt, und die Struktur durch Schwenken des Ultraschallkopfes schichtweise abgetastet. Die einzelnen Schichten werden dann mit Hilfe eines Computers in ein dreidimensionales Bild umgerechnet. Unter diesen Bedingungen ist es auch möglich, verschiedene Bewegungsphasen einer Struktur wie z.B. eines Fötus darzustellen. Jedoch erfordert diese Methode einen erheblichen Rechenaufwand und die erzeugten Bilder besitzen die bereits beschriebenen Nachteile.The representations generated in this way are also only two-dimensional. A three-dimensional representation can only be generated from these signals if the structure to be examined is recorded from at least two different positions of the ultrasound heads and then a three-dimensional image is calculated. For this purpose, the linear ultrasound heads already described are designed to be pivotable, and the structure is scanned in layers by pivoting the ultrasound head. The Individual layers are then converted into a three-dimensional image using a computer. Under these conditions it is also possible to show different phases of movement of a structure such as a fetus. However, this method requires considerable computing effort and the images generated have the disadvantages already described.
Ein weiterer Nachteil dieses Verfahrens besteht in der geringen Auflösung der dargestellten Strukturen. Die Auflösung wird mit steigender Frequenz verbessert. Mit höheren Frequenzen nimmt jedoch die Eindringtiefe ab. Diese kann nur mit Erhöhung der Intensität vergrößert werden. Die sich widersprechenden Eigenschaften, dass die Auflösung mit steigender Frequenz verbessert wird und die Eindringtiefe mit steigender Frequenz abnimmt, bereitet dabei besondere Schwierigkeiten, da die Intensität des Ultraschalls nicht in jedem Fall beliebig erhöht werden kann.Another disadvantage of this method is the low resolution of the structures shown. The resolution improves with increasing frequency. However, the penetration depth decreases with higher frequencies. This can only be increased by increasing the intensity. The contradictory properties that the resolution is improved with increasing frequency and the depth of penetration decreases with increasing frequency presents particular difficulties, since the intensity of the ultrasound cannot always be increased arbitrarily.
Bei der Untersuchung am menschlichen oder tierischen Körpern ist ein herkömmlicher Schallkopf häufig nur mit großen Schwierigkeiten und erheblichen Nachteilen in die Nähe von schwer zugänglichen Organen anzubringen. So besitzt z.B. die Ultraschallabtastung der Prostata erhebliche Probleme. Auch andere, tiefer liegende Organe sind häufig nur schwer oder gar nicht zu erfassen.When examining human or animal bodies, a conventional transducer is often difficult and difficult to place near organs that are difficult to access. For example, the ultrasound scan of the prostate presents significant problems. Other, deeper organs are often difficult or impossible to detect.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine aktive Erfassungsvorrichtung für die an einer unbekannten Struktur reflektierten oder beim Durchgang durch sie geschwächten Signale vorzuschlagen. Die Erfassungseinheit soll Informationen für Bilder mit einer hohen Auflösung liefern und gestatten, unbekannte Strukturen im 3D-Modus zu erfassen und darzustellen. Die Erfassungseinheit für die Informationen über eine unbekannte Struktur in einem Medium soll so gestaltet sein, dass sie so einfach wie möglich in die Nähe einer unbekannten Struktur angebracht werden kann bzw. dass sie so einfach wie möglich die Informationen über die Lage und Größe einer unbekannten Struktur aufnimmt. Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem aktiven Strukturreader entsprechend den unabhängigen Ansprüchen 1 bis 4 gelöst.The object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to propose an active detection device for the signals reflected on an unknown structure or weakened as it passes through it. The acquisition unit is intended to provide information for images with a high resolution and to allow unknown structures to be acquired and displayed in 3D mode. The acquisition unit for the information about an unknown structure in a medium should be designed in such a way that it can be placed as close as possible to an unknown structure or that it can as easily as possible the information about the location and size of an unknown structure receives. The object of the invention is achieved with an active structure reader according to independent claims 1 to 4.
In einem ersten Ausführungsbeispiel eines aktiven Strukturreaders zum Erfassen von Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus, sind zwei akustische Module vorhanden, von denen das erste akustische Modul eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und das zweite akustische Modul eine Vielzahl von Empfängerelementen mit einem zusammenhängenden Empfangsraum enthalten. Die akustischen Module sind verschiebbar in mindestens drei bekannte nicht kolinear liegende Positionen in einer Sensoreinheit angeordnet. Die beiden akustischen Module liegen so zueinander, dass sich der Beschallungsraum des einen akustischen Moduls und der Empfangsraum des anderen akustischen Moduls im Bereich einer zwischen den akustischen Modulen liegenden unbekannten Struktur in allen Positionen der akustischen Module möglichst vollständig überlappen. In jeder Position der akustischen Module wird zwischen den akustischen Modulen ein Sende-Empfangs-Zyklus mit einer beliebigen Modulationsfunktion der Sendesignale ausgelöst, wobei der Sende- Empfangs-Zyklus der Sendesignale kürzer ist, als der Zyklus zum Positionswechsel der akustischen Module.In a first exemplary embodiment of an active structure reader for acquiring information about structures embedded in a medium in 3D mode, two acoustic modules are provided, of which the first acoustic module contains a plurality of transmitting elements with a coherent PA and the second acoustic module contains a plurality of Contain receiver elements with a coherent reception room. The acoustic modules are slidably arranged in at least three known non-colinear positions in a sensor unit. The two acoustic modules lie in relation to one another in such a way that the sound reinforcement area of one acoustic module and the reception area of the other acoustic module overlap as completely as possible in all positions of the acoustic modules in the area of an unknown structure lying between the acoustic modules. In each position of the acoustic modules, a transmit / receive cycle with any modulation function of the transmit signals is triggered between the acoustic modules, the transmit / receive cycle of the transmit signals being shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules.
Das mit Sendeelementen ausgerüstete erste akustische Modul dieses Strukturreaders sendet in einer ersten Position der akustischen Module zueinander ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfünktion und einem zusammenhängenden Beschallungsraum im eingestellten Frequenzbereich auf die Struktur aus und das akustische Modul mit den Empfangerelementen empfängt die Echosignale oder die beim Durchgang durch die Struktur durch Absorption geschwächten Signale mit dem vollständigen Informationsgehalt für eine Dimension. Danach wird die Position der beiden akustischen Module zueinander zweimal geändert und der Sende-Empfangs-Zyklus in jeder Position wiederholt. Mit drei Zyklen liegt der vollständige Informationsgehalt für alle drei Dimensionen vor und es kann eine 3D-Darstellung vorgenommen werden. In einer anderen Ausführungsform der Erfindung des aktiven Strukturreaders zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus, sieht die Konstruktion so aus, dass drei akustische Module vorhanden sind, von denen mindestens ein und höchstens zwei akustische Module eine Vielzahl von Sendeelementen, die einen zusammenhängenden Beschallungsraum bilden, enthalten und das/die andere(n) akustische(n) Modul(e) mit einer Vielzahl von Empfangerelementen, die einen zusammenhängenden Empfangsraum bilden, ausgerüstet ist/sind. Die akustischen Module sind verschiebbar in mindestens zwei zueinander bekannte nicht kolinear liegende Positionen in einer Sensoreinheit angeordnet. Die nicht kolinearen Positionen können auch durch die Verschiebung nur eines akustischen Moduls erreicht werden. DieThe first acoustic module of this structure reader equipped with transmitter elements transmits a transmit signal to the structure in a first position of the acoustic modules to one another with any modulation function and a coherent PA system in the set frequency range, and the acoustic module with the receiver elements receives the echo signals or those that pass through the structure weakened by absorption signals with the complete information content for one dimension. The position of the two acoustic modules is then changed twice to each other and the send / receive cycle is repeated in each position. With three cycles, the complete information content is available for all three dimensions and a 3D representation can be made. In another embodiment of the invention of the active structure reader for capturing the information about structures embedded in a medium in 3D mode, the construction looks such that three acoustic modules are present, of which at least one and at most two acoustic modules contain a plurality of transmission elements , which form a coherent public address room, and the other acoustic module (s) is / are equipped with a large number of receiver elements, which form a coherent reception room. The acoustic modules are slidably arranged in at least two mutually known non-colinear positions in a sensor unit. The non-colinear positions can also be achieved by shifting only one acoustic module. The
Beschallungsräume der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfängerelemente überlappen sich im Bereich der unbekannten Struktur in beiden Positionen der akustischen Module möglichst vollständig und in jeder Position der akustischen Module wird ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion ausgelöst und die von dem Sendesignal im Medium verursachten Signale von den Empfangerelementen erfaßt. Dieser Sende-Empfangs-Zyklus zwischen den akustischen Modulen wird in jeder Position der akustischen Module zueinander mit einem Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion wiederholt, wobei der Sende-Empfangs-Zyklus kürzer ist, als der Zyklus zum Positionswechsel der akustischen Module.Public address rooms of the transmission elements and the reception rooms of the receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure in both positions of the acoustic modules and in each position of the acoustic modules a transmission signal with any modulation function is triggered and the signals caused by the transmission signal in the medium from the receiver elements detected. This transmission-reception cycle between the acoustic modules is repeated in each position of the acoustic modules with respect to one another with a transmission signal with any modulation function, the transmission-reception cycle being shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules.
Mit einem Zyklus liegt bei diesem aktiven Strukturreader der vollständige Informationsgehalt in zwei Dimensionen vor. Es ist ein zweiter Zyklus in einer zweiten Position der akustischen Module erforderlich, um die gesamten Informationen in drei Dimensionen zu erfassen und darzustellen.With this active structure reader, the complete information content is available in one dimension in one cycle. A second cycle in a second position of the acoustic modules is required in order to capture and display the entire information in three dimensions.
In beiden Ausführungsbeispielen werden die akustischen Module einem Positionswechsel unterzogen und der Sende-Empfangs-Zyklus in jeder Position wiederholt. An die Sendesignale werden deshalb besondere Bedingungen gestellt. Der Sende-Empfangs- Zyklus muß abgeschlossen sein, bevor der Positionswechsel der akustischen Module erfolgt. Die zeitliche Dauer vom Beginn des Sendesignals bis zum Empfang aller im Medium verursachten Signale muß also kürzer sein, als die Dauer des Zustandes der akustischen Module in der augenblicklichen Position.In both exemplary embodiments, the acoustic modules are subjected to a change in position and the send / receive cycle is repeated in each position. Special conditions are therefore placed on the transmission signals. The send / receive cycle must be completed before the acoustic modules change position. The time from the start of the broadcast signal to the reception of all im Signals caused by the medium must therefore be shorter than the duration of the state of the acoustic modules in the current position.
Dieser aktive Strukturreader zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus mit drei akustischen Modulen kann in einer weiteren Ausführungsform auch so gestaltet sein, dass die akustischen Module in bekannten Positionen zueinander angeordnet sind, so dass sich die Beschallungsräume der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfängerelemente im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen. Von den Sendeelementen auf einem akustischen Modul wird ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion ausgelöst und die Signale aus dem Medium werden von den akustischen Modulen mit Empfängerelementen erfaßt. Statt der Positionsänderung eines oder weiterer akustischen Module kann auch eine Umschaltung der aktiven Elemente vorgenommen werden.In another embodiment, this active structure reader for capturing the information about structures embedded in a medium in 3D mode with three acoustic modules can also be designed in such a way that the acoustic modules are arranged in known positions relative to one another, so that the sound reinforcement areas of the transmitting elements and the reception areas of the receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure. A transmission signal with any modulation function is triggered by the transmission elements on an acoustic module and the signals from the medium are detected by the acoustic modules with receiver elements. Instead of changing the position of one or more acoustic modules, the active elements can also be switched.
Ein aktiver Strukturreader zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus, in dem drei akustische Module vorhanden sind und in dem keine Änderung der Position der akustischen Module vorgenommen wird, besitzt eines der akustischen Module eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und die anderen akustischen Module eine Vielzahl von Empfängerelementen mit einem zusammenhängenden Empfangsraum. Die akustischen Module sind in bekannten Positionen zueinander in einer Sensoreinheit angeordnet und der Beschallungsraum des einen akustischen Moduls und die Empfangsräume der anderen akustischen Module überlappen sich im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig. Zwischen den akustischen Modulen wird ein Sende-Empfangs-Zyklus mit einer beliebigen Modulationsfunktion ausgelöst. NachAn active structure reader for recording the information about structures embedded in a medium in 3D mode, in which three acoustic modules are present and in which the position of the acoustic modules is not changed, one of the acoustic modules has a multiplicity of transmission elements with a contiguous one Public address room and the other acoustic modules a variety of receiver elements with a coherent reception room. The acoustic modules are arranged in known positions relative to one another in a sensor unit, and the sound reinforcement area of one acoustic module and the reception areas of the other acoustic modules overlap as completely as possible in the area of the unknown structure. A transmit / receive cycle with any modulation function is triggered between the acoustic modules. To
Beendigung des Sende-Empfangs-Zyklus werden die Sendeelemente des einen akustischen Moduls in Empfängerelemente und die Empfangerelemente mindestens eines der anderen akustischen Module in Sendeelemente umgeschaltet und der Sende-Empfangszyklus wiederholt. Der Sende-Epfangs-Zyklus für die Sendesignale muß dabei kürzer sein, als der Umschaltzyklus der aktiven Elemente der akustischen Module. In einem anderen Ausführungsbeispiel des aktiven Strukturreaders dieser Art, in dem keine Positionsänderungen der akustischen Module vorgenommen werden, in dem jedoch zwei akustische Module mit Sendeelemente ausgerüstet sind und nur ein akustisches Modul Empfängerelemente besitzt, müssen nur die Sendeelemente eines akustischen Moduls in Empfangerelemente umgeschaltet werden. Nach dem Umschalten der aktiven Elemente wird dann der zweite Sende-Empfangs-Zyklus gestartet. Der zwischen den akustischen Modulen ablaufende Sende-Empfangs-Zyklus erfolgt auch hier mit einem Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion, wobei der Sende-Empfangs-Zyklus für die Sendesignale kürzer ist, als der Umschaltzyklus der aktiven Elemente der akustischen Module.At the end of the transmit / receive cycle, the transmitter elements of one acoustic module are switched into receiver elements and the receiver elements of at least one of the other acoustic modules are switched into transmitter elements and the transmit / receive cycle is repeated. The send-receive cycle for the send signals must be shorter than the switchover cycle of the active elements of the acoustic modules. In another embodiment of the active structure reader of this type, in which no changes in the position of the acoustic modules are made, but in which two acoustic modules are equipped with transmitter elements and only one acoustic module has receiver elements, only the transmitter elements of an acoustic module have to be switched over to receiver elements. After switching the active elements, the second send / receive cycle is started. The transmission-reception cycle taking place between the acoustic modules also takes place here with a transmission signal with any modulation function, the transmission-reception cycle for the transmission signals being shorter than the switching cycle of the active elements of the acoustic modules.
In einem weiteren Ausfuhrungsbeispiel des aktiven Strukturreaders entsprechend der vorliegenden Erfindung sind mindestens vier akustische Module vorhanden, von denen mindestens ein akustisches Modul eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und mindestens drei akustische Module eineIn a further exemplary embodiment of the active structure reader according to the present invention, there are at least four acoustic modules, of which at least one acoustic module is a plurality of transmission elements with a coherent PA system and at least three acoustic modules are one
Vielzahl von Empfangselemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzen oder mindestens ein akustisches Modul eine Vielzahl von Empfangselementen mit einem zusammenhängenden Empfangsraum und mindestens drei akustische Module eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum besitzen. Die akustischen Module sind in bekannten Positionen zueinander in einer Sensoreinheit angeordnet. Die Beschallungsräume der akustischen Module mit Sendeelementen und die Empfangsräume der akustischen Module mit Empfängerelementen überlappen sich im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig. Die Sendeelemente senden ein Sendesignal mit beliebiger Modulationsfunktion aus und die Empfängerelemente erfassen die Signale aus dem Medium, die an einer zu erfassenden Struktur reflektiert werden oder beim Durchgang durch diese Struktur abgeschwächt werden.Have a large number of receiving elements with a coherent reception room or at least one acoustic module has a large number of receiving elements with a coherent reception room and at least three acoustic modules have a large number of transmitting elements with a coherent public address room. The acoustic modules are arranged in known positions relative to one another in a sensor unit. The sound reinforcement rooms of the acoustic modules with transmitter elements and the reception rooms of the acoustic modules with receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure. The transmission elements send out a transmission signal with any modulation function and the receiver elements record the signals from the medium which are reflected on a structure to be detected or are weakened when passing through this structure.
In dieser Ausführungsform kann mit einem einzigen Zyklus der gesamte Informationsgehalt über die Struktur erfaßt werden. Diese Ausführungsform besitzt darüber hinaus den entscheidenden Vorteil, dass die Erfassung der Signale in Echtzeit erfolgen kann. Mit einem schnellen Rechner kann die Darstellung der Struktur in extrem kurzer Zeit erfolgen, so dass auch dem Kardiologen und vielen Technikern erstmals ein Mittel in die Hand gegeben wird, die tatsächlichen Vorgänge unmittelbar zu verfolgen.In this embodiment, the entire information content about the structure can be acquired with a single cycle. This embodiment also has the decisive advantage that the signals can be acquired in real time. With a fast computer, the structure can be displayed in an extremely short time, so that for the first time the cardiologist and many technicians are given a means of directly following the actual processes.
Ein weiterer entscheidender Vorteil besteht darin, dass nicht die Laufzeit der Signale für die Darstellung der unbekannten Strukturen zur Anwendung kommt, sondern von der Entfernung der Struktur vom Sender abhängige Frequenzverschiebungen, aus denen die Koordinaten der Strukturen durch eine Korrelation zwischen den mit einer beliebigen Modulationsfunktion modulierten Sendesignalen und den Empfangssignalen ermittelt werden. Die Frequenz und die Länge des mit einer beliebigen Modulationsfunktion modulierten Sendesignals ist je nach Anwendungsgebiet frei im Ultraschallgebiet wählbar. Da die Auflösung und die Eindringtiefe unabhängig von der Frequenz sind, stehen für die Wahl des Frequenzbereiches andere Kriterien im Vordergrund, wie z.B. in medizinischen Einsatzgebieten die geringstmögliche Belastung eines Patienten.Another decisive advantage is that it is not the transit time of the signals that is used to represent the unknown structures, but frequency shifts dependent on the distance of the structure from the transmitter, from which the coordinates of the structures are correlated between those modulated with any modulation function Transmitted signals and the received signals can be determined. The frequency and the length of the transmission signal modulated with any modulation function can be freely selected in the ultrasound area, depending on the area of application. Since the resolution and penetration depth are independent of the frequency, other criteria are important when choosing the frequency range, e.g. the lowest possible burden on a patient in medical applications.
In dem aktiven Strukturreader besitzen die akustischen Module vorzugsweise eine gekrümmte Oberfläche und die Sendeelemente und/oder Empfangerelemente können z.B. kreisförmig, zylinderförmig, elliptisch oder in einer anderen Form auf diesen gekrümmten Oberflächen angeordnet werden, so dass jeweils ein zusammenhängender Beschallungsraum oder ein zusammenhängender Empfangsraum entsteht. Die Konstruktion der Sende- und Empfangselemente auf dem akustischen Modul kann so gewählt werden, dass der Beschallungsraum und der Empfangsraum weitestgehend unabhängig von der Frequenz konstant bleiben. Die aktive Fläche der Sende- und Empfangselemente wird deshalb möglichst klein gemacht.In the active structure reader, the acoustic modules preferably have a curved surface and the transmitter elements and / or receiver elements can e.g. circular, cylindrical, elliptical or in another shape on these curved surfaces, so that in each case a coherent sound reinforcement room or a coherent reception room is created. The construction of the transmitting and receiving elements on the acoustic module can be chosen so that the public address and the receiving room remain largely independent of the frequency. The active area of the transmitting and receiving elements is therefore made as small as possible.
Die Ausrüstung der akustischen Module mit Sende- und/oder Empfängerelementen ist nicht an eine Größe und Form der Sende- und Empfängerelemente gebunden. Die Sende- und/oder Empfängerelemente können in unterschiedlicher Form, Größe und Anzahl auf einem akustischen Modul angeordnet werden. Auf diese Weise können die akustischen Module einfach an die jeweilige Aufgabe angepaßt werden. Spezielle Anordnungen können z.B. für die Untersuchung der weiblichen Brust hergestellt werden, indem für den Bereich der Mamilla kleinere Sende- und Empfangerelemente und für den übrigen Teil der Brust größere verwendet werden. Wobei die Überlappung der Beschallungsgebiete und Empfangsvolumina nicht notwendigerweise zusammenhängend für beide Bereiche sein muß, d.h. es ist hinreichend, wenn diese Bedingung jeweils für jeden Bereich der Brust erfüllt ist.The equipment of the acoustic modules with transmitter and / or receiver elements is not tied to a size and shape of the transmitter and receiver elements. The transmitter and / or receiver elements can be arranged in different shapes, sizes and numbers on an acoustic module. In this way, the acoustic modules can be easily adapted to the respective task. Special arrangements can be made, for example, for examining the female breast by using smaller transmitting and receiving elements for the area of the mamilla and larger ones for the rest of the breast. The overlap of the sound reinforcement areas and reception volumes need not necessarily be contiguous for both areas, ie it is sufficient if this condition is met for each area of the breast.
Die Form der Sende- und Empfängerelemente ist frei wählbar. Die Form kann eben, ballig oder anderweitig sein. Eine besonders günstige Anordnung der Sende- und/oder Empfängerelemente entsteht, wenn die aktiven Flächen der Sende- und Empfangerelemente eine wabenfb'rmige Form besitzen und eng aneinander angelegt sind. Bei der runden Form der Sende- und Empfängerelemente entsteht hingegen eine ausgewogene Charakteristik.The shape of the transmitter and receiver elements can be freely selected. The shape can be flat, spherical or otherwise. A particularly advantageous arrangement of the transmitter and / or receiver elements is formed when the active surfaces of the transmitting and recipient elements have a wabenfb '-shaped form and are closely abutted. However, the round shape of the transmitter and receiver elements creates a balanced characteristic.
Vorteilhafterweise stellen die Sendeelemente und Empfangerelemente z.B. Piezoelemente dar, da diese sowohl als Sende- als auch als Empfängerelemente geschaltet werden können. Je nach Einsatzgebiet können diese dann individuell angepaßt werden. Es ist auch möglich, die Sende- und Empfangerelemente auf einem akustischen Modul so zu schalten, dass mehrere zusammenhängende Beschallungsräume oder Empfangsräume entstehen. Die akustischen Module können dann sowohl als Sender als auch als Empfänger eingesetzt werden.Advantageously, the transmitter elements and receiver elements e.g. Piezo elements because they can be switched both as transmitter and receiver elements. Depending on the area of application, these can then be individually adapted. It is also possible to switch the transmitter and receiver elements on an acoustic module so that several coherent public address rooms or reception rooms are created. The acoustic modules can then be used both as transmitters and receivers.
Es ist entsprechend der vorliegenden Erfindung erforderlich, dass die akustischen Module in einer bekannten Position zueinander angeordnet werden, da nur aus ihrer Lage zueinander eine Triangulation der Sende- und Empfangssignale möglich ist, um die Koordinaten der Strukturen zu bestimmen. Denn beim Einsatz des erfindungsgemäßen aktiven Strukturreaders wird die Lage der Struktur nicht aus den Laufzeiten der Impulse ermittelt. Da jedes akustische Modul während des Sende-Empfangs-Zyklus entweder ein Sender oder ein Empfänger darstellt, werden an die Signallänge keine Bedingungen gestellt. Für die Bestimmung der Koordinaten der Struktur wird zunächst festgestellt, zu welchen Zeitpunkten die Sende- und Empfangssignale korrelieren und dann werden aus dem Weg der Sendesignale vom Sender über die Reflexionspunkte zum jeweiligen Empfänger die Koordinaten der Reflexionspunkte ermittelt. Ausgenutzt wird, dass bei einem beliebig modulierten Sendesignal das Empfangssignal zu den Zeitpunkten mit dem Sendesignal gleiche Signalmuster aufweist, wenn das Sendesignal reflektiert wird. Daraus werden die Ellipsen bzw. EUipsoiden ermittelt, die durch den Weg des Sendesignals bis zu den Reflexionspunkten und weiter zu den Empfängern bestimmt werden, wobei der Sender und die Empfänger in den Brennpunkten der jeweiligen Ellipsen bzw. EUipsoiden liegen. Aus den Schnittpunkten der einzelnen zu den Empfängern gehörenden EUipsoiden ergeben sich die Raumkoordinaten der Reflexionspunkte, d.h. die Lage der unbekannten Struktur im Medium.According to the present invention, it is necessary for the acoustic modules to be arranged in a known position relative to one another, since it is only possible to triangulate the transmit and receive signals from their position relative to one another in order to determine the coordinates of the structures. Because when using the active structure reader according to the invention, the position of the structure is not determined from the transit times of the impulses. Since each acoustic module represents either a transmitter or a receiver during the send / receive cycle, no conditions are imposed on the signal length. To determine the coordinates of the structure, it is first determined at which times the transmit and receive signals correlate and then are off the path of the transmission signals from the transmitter via the reflection points to the respective receiver determines the coordinates of the reflection points. This takes advantage of the fact that, in the case of a transmission signal of any modulation, the reception signal has the same signal pattern as the transmission signal at the times when the transmission signal is reflected. From this, the ellipses or EUipsoids are determined, which are determined by the path of the transmission signal to the reflection points and further to the receivers, the transmitter and the receiver being in the focal points of the respective ellipses or EUipsoids. The spatial coordinates of the reflection points, ie the position of the unknown structure in the medium, result from the intersection points of the individual EUipsoids belonging to the receivers.
Ein weiterer Vorteil des erfinderischen aktiven Strukturreaders liegt darin, dass bei einer bestimmten Anordnung der akustischen Module zueinander eine schattenfreie Abbildung einer unbekannten Struktur erzeugt werden kann. Die akustischen Module mit den Sendeelementen „beleuchten" dann die Struktur aus verschiedenen Positionen und die akustischen Module mit den Empfängerelementen „betrachten" diese Strukturen dann wie aus einem „Sichtfenster".Another advantage of the inventive active structure reader is that, with a certain arrangement of the acoustic modules to one another, a shadow-free image of an unknown structure can be generated. The acoustic modules with the transmitter elements then "illuminate" the structure from different positions and the acoustic modules with the receiver elements "look" at these structures as from a "viewing window".
Es ist dem Anwender auch freigestellt, wie viele akustische Module mit Sendeelementen und wie viele akustische Module mit Empfangerelementen in einem aktiven Strukturreader angeordnet werden. Für eine dreidimensionale Darstellung sind entweder zwei akustische Module mit drei Sende-Empfangs-Zyklen in drei verschiedenen Anordnungen der akustischen Module, die nicht kolinear zueinander sind, oder drei akustische Module mit zwei Sende-Empfangs-Zyklen in zwei verschiedenen Anordnungen der akustischen Module, die nicht kolinear zueinander sind, erforderlich. Bei drei akustischen Modulen kann die neue Position auch durch eine Umschaltung der Sendeelemente und Empfangerelemente erzeugt werden. Um eine dreidimensionale Darstellung in Echtzeit zu erhalten, sind mindestens ein Sender und drei Empfänger oder drei Sender und ein Empfanger erforderlich. Da für die Erfassung der Informationen über die Struktur, die Lage der Sende- und Empfängerelemente eine ausschlaggebende Bedeutung besitzt, hat sich als vorteilhaft erwiesen, die akustischen Module in einer Sensoreinheit so zueinander anzuordnen, dass sie auf einer gedachten sphärischen Oberfläche liegen, die so um die unbekannte Struktur angeordnet wird, dass die unbekannte Struktur etwa im Zentrum der gedachten Sphäre liegt. Bei dieser Anordnung der akustischen Module wird die Triangulation besonders einfach und eine Darstellung in Polarkoordinaten besonders günstig. Es kann aber auch jede andere Form der Anordnung der akustischen Module gewählt werden, solange die Positionen der akustischen Module zueinander bekannt sind. Sind weniger als vier akustische Module vorhanden, müssen die Positionen der akustischen Module mit zwei aufeinander folgenden Sende-Empfangs-Zyklen zueinander geändert werden. Es dürfen dabei keine kolineare Positionen der akustischen Module gewählt werden, damit die Informationen für alle drei Dimensionen erfaßt werden können. Die gleiche Wirkung wird erzielt, wenn wie bereits beschrieben wurde, je nach Anordnung der Sende- und/oder Empfangselemente auf dem akustischen Modulen eine Umschaltung der aktiven Elemente erfolgt. Wird nur eine zweidimensionale Darstellung gewünscht, kann diese bei Einsatz von drei Modulen mit einem Sende-Empfangs-Zyklus erzeugt werden.The user is also free to choose how many acoustic modules with transmitter elements and how many acoustic modules with receiver elements are arranged in an active structure reader. For a three-dimensional representation, either two acoustic modules with three transmit / receive cycles in three different arrangements of the acoustic modules that are not colinear to one another, or three acoustic modules with two transmit / receive cycles in two different arrangements of the acoustic modules are not colinear to each other. With three acoustic modules, the new position can also be generated by switching the transmitter elements and receiver elements. In order to obtain a three-dimensional representation in real time, at least one transmitter and three receivers or three transmitters and one receiver are required. Since the acquisition of information about the structure, the position of the transmitter and receiver elements is of crucial importance, it has proven to be advantageous to arrange the acoustic modules in a sensor unit so that they lie on an imaginary spherical surface the unknown structure is arranged so that the unknown structure lies approximately in the center of the imaginary sphere. With this arrangement of the acoustic modules, the triangulation is particularly simple and representation in polar coordinates is particularly favorable. However, any other form of arrangement of the acoustic modules can also be selected as long as the positions of the acoustic modules with respect to one another are known. If there are fewer than four acoustic modules, the positions of the acoustic modules must be changed with two successive transmit / receive cycles. Colinear positions of the acoustic modules must not be selected so that the information can be recorded for all three dimensions. The same effect is achieved if, as has already been described, depending on the arrangement of the transmitting and / or receiving elements on the acoustic modules, the active elements are switched over. If only a two-dimensional representation is required, this can be generated with the use of three modules with a send-receive cycle.
Für medizinische Untersuchungen könnte z.B. ein kugelförmiges Gebilde hergestellt werden, an dem sich eine Mehrzahl von akustischen Modulen befindet, die in das Zentrum des kugelförmigen Gebildes gerichtet sind, in dem sich das zu untersuchende Organ oder die unbekannte Struktur befindet. Dieses kugelförmige Gebilde kann dann z.B. zur Erfassung von Strukturen mit einem Kontaktmittel an die weibliche Brust gelegt werden.For medical examinations e.g. a spherical structure is produced on which there are a plurality of acoustic modules which are directed into the center of the spherical structure in which the organ to be examined or the unknown structure is located. This spherical structure can then e.g. be placed on the female breast with a contact agent to detect structures.
Zur Untersuchung der Prostata kann z.B. ein spezieller „Sattel" konstruiert werden, oder es wird ein Teil eines „Zylinders" gebildet, der an den Körper angelegt wird, um die Niere die Leber oder das Herz zu untersuchen. Diese aktiven Strukturreader können je nach Größe der Patienten in verschiedenen Größen vorliegen. Wie aus der bisherigen Ultraschallpraxis bekannt ist, sind Kontaktmittel zwischen den akustischen Modulen und dem Medium, z.B. dem menschlichen Körper erforderlich. Zur medizinischenFor examining the prostate, e.g. a special "saddle" can be constructed, or part of a "cylinder" is formed which is placed against the body to examine the kidney, liver or heart. These active structure readers can be of different sizes depending on the size of the patient. As is known from previous ultrasound practice, contact means between the acoustic modules and the medium, e.g. the human body. For medical
Untersuchung kann z.B. die weibliche Brust in einen Behälter mit Wasser gehalten werden, in dem das kugelförmige Gebilde, die Sensoreinheit, mit den akustischen Modulen angeordnet ist. Diese Untersuchungsmethode besitzt den weiteren Vorteil, dass die Brust infolge des Auftriebs schwerelos ist und damit keinen Verformungen unterliegt. Das Bild der Brust kann so wesentlich aussagekräftiger sein, als die Darstellungen aus den bisher bekannten Methoden der Ultraschalluntersuchung, bei der die Brust auf dem Brustkorb aufliegt.For example, the female breast can be examined in a container with water, in which the spherical structure, the sensor unit, is arranged with the acoustic modules. This examination method has the further advantage that the breast is weightless due to the buoyancy and is therefore not subject to deformation. The image of the breast can thus be much more meaningful than the representations from the previously known methods of ultrasound examination, in which the breast rests on the rib cage.
Die Einsatzbreite des aktiven Strukturreaders kann wesentlich erweitert werden, wenn mindestens ein akustisches Modul der Sensoreinheit manuell in die vorgegebene Position der einzelnen akustischen Module zueinander eingesetzt werden kann. Bei dieserThe range of use of the active structure reader can be expanded considerably if at least one acoustic module of the sensor unit can be manually inserted into the predetermined position of the individual acoustic modules in relation to one another. At this
Anordnung kann z.B. bei einer medizinischen Untersuchung einer unbekannten Struktur in einem menschlichen oder tierischen Körper ein akustisches Modul endoskopisch oder laparoskopisch an die Struktur herangebracht werden und die anderen akustischen Module können dann entweder in einer festgelegten Position zueinander in einer bestimmten Lage zu diesem akustischen Modul gebracht werden. Es ist aber auch denkbar, dass die akustischen Module einzeln außerhalb oder innerhalb des Körpers angeordnet werden. Der erste Schritt des Verfahrens besteht dann darin, die Positionen der einzelnen akustischen Module zueinander zu erfassen und für die Berechnung der Koordinaten in den nachfolgenden Computer einzugeben, damit eine fehlerfreie Korrelation und Triangulation durchgeführt werden kann. Dazu kann ein spezieller Positionsgeber vorgesehen werden und ein spezieller Speicherbereich für die Koordinaten der akustischen Module im Computer vorhanden sein. Die akustischen Module können dann an den günstigsten Stellen in bezug zu den zu untersuchenden Strukturen im Medium angebracht werden. Wichtig ist dabei immer, dass sich die Beschallungsgebiete und die Empfangsvolumen der Empfängerelemente im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen.Arrangement can e.g. in the case of a medical examination of an unknown structure in a human or animal body, an acoustic module is brought to the structure endoscopically or laparoscopically and the other acoustic modules can then be brought to this acoustic module either in a specific position relative to one another in a specific position. However, it is also conceivable that the acoustic modules are arranged individually outside or inside the body. The first step of the method then consists in detecting the positions of the individual acoustic modules relative to one another and entering them in the subsequent computer for the calculation of the coordinates, so that an error-free correlation and triangulation can be carried out. For this purpose, a special position transmitter can be provided and a special memory area for the coordinates of the acoustic modules can be present in the computer. The acoustic modules can then be attached to the most favorable locations in relation to the structures to be examined in the medium. It is always important that the sound reinforcement areas and the reception volume of the receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
Es ist dem Anwender vorbehalten, ob er das manuell einsetzbare akustische Modul als einzigen Sender oder als einzigen Empfänger, als einen Sender von weiteren Sendern, als ein Empfänger von weiteren Empfängern oder nacheinander in unterschiedlicher Schaltung schaltet, um die günstigste Art der Darstellung der Struktur zu ermitteln. Werden auf den akustischen Modulen z.B. Piezoelemente eingesetzt, die in den einzelnen Erfassungszyklen umgeschaltet werden sollen, kann eine Begrenzung der Länge der Sendesignale notwendig sein.It is up to the user whether he switches the manually usable acoustic module as a single transmitter or as a single receiver, as a transmitter from further transmitters, as a receiver from further receivers or in succession in a different circuit in order to switch the cheapest way of displaying the structure determine. If, for example, piezo elements are used on the acoustic modules that are to be switched over in the individual acquisition cycles, it may be necessary to limit the length of the transmission signals.
Mit diesem aktiven Strukturreader werden den unterschiedlichsten Forschungsgebieten ein universell einsetzbares Instrument zur Untersuchung unbekannter Strukturen, die in einem im weitesten Sinne unzugänglichem Medium eingebettet sind, in die Hand gegeben. Für die medizinische Untersuchung von Organen, Tumoren, der Bewegung von Föten, Herzklappen und zur Sichtbarmachung der unterschiedlichen Organe ist ein aktiverWith this active structure reader, a wide range of research areas are given a versatile instrument for the investigation of unknown structures that are embedded in a broadly inaccessible medium. There is an active one for the medical examination of organs, tumors, the movement of fetuses, heart valves and for the visualization of the different organs
Strukturreader geschaffen worden, der es nicht nur möglich macht, klare Bilder mit einer hohen Auflösung zu liefern, sondern diese Bilder sind auch in Echtzeit darstellbar, was insbesondere für den Kardiologen von großer Bedeutung ist.Structure readers have been created, which not only make it possible to deliver clear images with a high resolution, but these images can also be displayed in real time, which is particularly important for the cardiologist.
Eine besondere Bedeutung erhält dieser aktive Strukturreader dadurch, dass die Auflösung unabhängig von der Frequenz des Sendesignals ist. Bei Anwendungen in der Medizin besteht dadurch der Vorteil, dass die Frequenz und die Energie des Sendesignals herabgesetzt werden können, denn eventuelle Spätfolgen der bisher eingesetzten Untersuchungsmethoden mit Ultraschall um 13 MHz sind bisher noch nicht bekannt.This active structure reader is particularly important because the resolution is independent of the frequency of the transmission signal. For applications in medicine, there is the advantage that the frequency and the energy of the transmitted signal can be reduced, because possible late consequences of the previously used examination methods with ultrasound around 13 MHz are not yet known.
Ist keine Echtzeitdarstellung erforderlich, weil es sich z.B. um eine festliegende unbewegliche Struktur handelt, kann die Sensoreinheit auch in einer Minimalanordnung mit z.B. zwei oder drei akustischen Modulen eingesetzt werden, deren Positionen zueinander geändert werden, um den vollständigen Informationsgehalt der Strukturen zu erfassen.No real-time display is required because e.g. is a fixed immovable structure, the sensor unit can also be arranged in a minimal arrangement with e.g. two or three acoustic modules are used, the positions of which are changed relative to one another in order to record the complete information content of the structures.
Die Erfindung soll anhand einiger Ausführungsbeispiele näher erläutert werden. In den einzelnen Zeichnungen bedeuten gleiche Bezugszahlen gleiche oder ähnliche Teile.The invention will be explained in more detail using a few exemplary embodiments. In the individual drawings, the same reference numbers mean the same or similar parts.
Es zeigen: Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel eines aktiven Strukturreaders entsprechend der vorliegenden Erfindung;Show it: 1 shows a first embodiment of an active structure reader according to the present invention;
Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel eines aktiven Strukturreaders entsprechend der vorliegenden Erfindung; Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel eines aktiven Strukturreaders entsprechend der vorliegenden Erfindung;2 shows a second embodiment of an active structure reader according to the present invention; 3 shows a third embodiment of an active structure reader according to the present invention;
Fig. 4 ein akustisches Modul mit Sende- oder Empfängerelementen auf einer sphärischenFig. 4 shows an acoustic module with transmitter or receiver elements on a spherical
Oberfläche;Surface;
Fig. 5 wabenförmige Sende- und/oder Empfängerelemente auf einem akustischen Modul; Fig. 6 ovale Sende- und/oder Empfängerelemente auf einem akustischen Modul;5 honeycomb-shaped transmitter and / or receiver elements on an acoustic module; 6 oval transmitter and / or receiver elements on an acoustic module;
Fig. 7 ein akustisches Modul mit einer zylindrischen Oberfläche;7 shows an acoustic module with a cylindrical surface;
Fig. 8A und 8B akustische Modul2 mit in Form und Größe unterschiedlichen Sende- und/oder Empfängerelementen:8A and 8B acoustic module 2 with different transmitting and / or receiving elements in shape and size:
Fig. 9 einen halbkugelförmigen Strukturreader; Fig. 10 einen sattelförmigen Strukturreader; und9 shows a hemispherical structure reader; 10 shows a saddle-shaped structure reader; and
Fig. 11 eine Untersuchungseinrichtung mit einem Strukturreader entsprechend der vorliegenden Erfindung.11 shows an examination device with a structure reader according to the present invention.
Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines aktiven Strukturreaders 8 entsprechend der vorliegenden Erfindung. Der aktive Strukturreader 8 zum Erfassen von Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen 6 im 3D-Modus besteht aus zwei akustischen Modulen 1, von denen das eine akustische Modul 1 eine Vielzahl von Sendeelementen 2 enthält, die einen zusammenhängenden Beschallungsraum 3 bilden, und das andere akustische Modul 1 eine Vielzahl von Empfängerelementen 4 enthält, die einen zusammenhängenden Empfangsraum 5 bilden. Die akustischen Module 1 sind verschiebbar in mindestens drei bekannte nicht kolinear zueinander liegende Positionen in einem Strukturreader 8 angeordnet. Der Beschallungsraum 3 des einen akustischen Moduls 1 und der Empfangsraum 5 der Empfängerelemente 4 des anderen akustischen Moduls 1 überlappen sich im Bereich einer zwischen den akustischen Modulen 1 liegenden unbekannten Struktur 6 in allen Positionen A-A, B-B, und C-C der akustischen Module 1 möglichst vollständig. In jeder Position A-A, B-B, und C-C der akustischen Module 1 zueinander wird ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion ausgelöst und die von dem Sendesignal im Medium verursachten Signale werden von den Empfängerelementen 4 erfaßt. Der Sende-Empfangs-Zyklus ist abgeschlossen, bevor die Positionen A-A bzw. B-B verändert werden.1 shows a first exemplary embodiment of an active structure reader 8 according to the present invention. The active structure reader 8 for capturing information about structures 6 embedded in a medium in 3D mode consists of two acoustic modules 1, of which one acoustic module 1 contains a plurality of transmission elements 2, which form a coherent sound reinforcement room 3, and the other acoustic module 1 contains a plurality of receiver elements 4, which form a coherent reception room 5. The acoustic modules 1 are slidably arranged in at least three known positions that are not co-linearly to one another in a structure reader 8. The public address room 3 of the one acoustic module 1 and the reception room 5 of the receiver elements 4 of the other acoustic module 1 overlap as completely as possible in the area of an unknown structure 6 lying between the acoustic modules 1 in all positions AA, BB, and CC of the acoustic modules 1. In each position AA, BB, and CC of the acoustic modules 1 to each other, a transmission signal with any modulation function is triggered and the signals caused by the transmission signal in the medium are detected by the receiver elements 4. The send / receive cycle is completed before positions AA or BB are changed.
In Fig. 2 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines aktiven Strukturreaders 8 entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der aktive Strukturreader 8 zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen 6 im 3D-Modus entsprechend diesem Ausführungsbeispiel besitzt drei akustische Module 1 , von denen ein akustisches Modul 1 eine Vielzahl von Sendeelementen 2 enthält, die einen zusammenhängenden Beschallungsraum 3 bilden, und die anderen akustischen Module mit einer Vielzahl von Empfängerelementen 4, die einen zusammenhängenden Empfangsraum 5 bilden, ausgerüstet sind. Die akustischen Module 1 sind im Strukturreader 8 verschiebbar in mindestens zwei bekannte nicht kolinear zueinander liegenden Positionen A-A-A und B- B-B angeordnet. Die Beschallungsräume 3 der einen akustischen Module 1 und die Empfangsräume 5 der anderen akustischen Module 1 überlappen sich im Bereich der unbekannten Struktur 6 in beiden Positionen A-A-A und B-B-B der akustischen Module 1 vollständig und in jeder Position A-A-A und B-B-B der akustischen Module 1 wird ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion ausgelöst. Die von dem Sendesignal im Medium verursachten Signale werden von den Empfängerelementen 5 erfaßt. Um eine eindeutige Zuordnung der Sendesignale und der Empfangssignale zu erhalten, ist der Sende-Empfangs-Zyklus der Sendesignale kürzer, als der Zyklus zum Positionswechsel der akustischen Module 1.2 shows a second exemplary embodiment of an active structure reader 8 according to the present invention. The active structure reader 8 for capturing the information about structures 6 embedded in a medium in 3D mode in accordance with this exemplary embodiment has three acoustic modules 1, of which one acoustic module 1 contains a multiplicity of transmission elements 2, which form a coherent public address room 3, and the other acoustic modules are equipped with a plurality of receiver elements 4, which form a coherent reception room 5. The acoustic modules 1 are displaceably arranged in the structure reader 8 in at least two known positions A-A-A and B-B-B which are not co-linearly with one another. The public address rooms 3 of the one acoustic module 1 and the reception rooms 5 of the other acoustic modules 1 completely overlap in the area of the unknown structure 6 in both positions AAA and BBB of the acoustic modules 1 and in each position AAA and BBB of the acoustic modules 1 there is a transmission signal triggered with any modulation function. The signals caused by the transmission signal in the medium are detected by the receiver elements 5. In order to obtain a clear assignment of the transmission signals and the reception signals, the transmission-reception cycle of the transmission signals is shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules 1.
In Fig. 3 ist ein drittes Ausführungsbeispiel eines aktiven Strukturreaders 8 entsprechend der vorliegenden Erfindung dargestellt. Der aktive Strukturreader 8 zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen 6 im 3D-Modus entsprechend diesem Ausführungsbeispiel besteht aus fünf akustischen Modulen 1, von denen in diesem Fall zwei akustische Module 1 eine Vielzahl von Sendeelementen 2 enthalten, die einen zusammenhängenden Beschallungsraum 3 bilden, und die anderen akustischen Module 1 sind mit einer Vielzahl von Empfängerelementen 4, die einen zusammenhängenden Empfangsraum 5 bilden, ausgerüstet. Die akustischen Module 1 sind in einer bekannten Position zueinander in einem Strukturreader 8 angeordnet. Die Beschallungsräume 3 der einen akustischen Module 1 und die Empfangsräume 5 der anderen akustischen Module 1 überlappen sich im Bereich der unbekannten Struktur 6 vollständig. In diesem Fall ist die Struktur 6 kleiner als die Überlappung 7 der3 shows a third exemplary embodiment of an active structure reader 8 in accordance with the present invention. The active structure reader 8 for recording the information about structures 6 embedded in a medium in 3D mode in accordance with this exemplary embodiment consists of five acoustic modules 1, of which in this case two acoustic modules 1 contain a multiplicity of transmission elements 2 which form a coherent public address room 3 form, and the other acoustic modules 1 are with a plurality of receiver elements 4, one form coherent reception room 5, equipped. The acoustic modules 1 are arranged in a known position relative to one another in a structure reader 8. The public address rooms 3 of the one acoustic module 1 and the reception rooms 5 of the other acoustic modules 1 completely overlap in the area of the unknown structure 6. In this case, structure 6 is smaller than overlap 7 of FIG
Beschallungsräume 3 und Empfangsräume 5. Die Sendeelemente 2 senden ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion in das Medium aus und die von den Strukturen 6 im Medium verursachten Signale werden von den Empfängerelementen 4 erfaßt. Die Sendeelemente 2 mindestens eines akustischen Moduls 1 sind in Empfängerelemente 4 und die Empfängerelemente 4 mindestens eines akustischen Moduls 1 sind in Sendeelemente 2 umschaltbar. Der Sende-Empfangs-Zyklus für die Sendesignale ist kürzer als der Umschaltzyklus der akustischen Module 1. Der Sende-Empfangszyklus muß vor dem Umschalten beendet sein, um eine eindeutige Erkennung der Struktur 6 im Medium zu erreichen.Public address rooms 3 and reception rooms 5. The transmission elements 2 emit a transmission signal with any modulation function into the medium and the signals caused by the structures 6 in the medium are detected by the receiver elements 4. The transmitter elements 2 of at least one acoustic module 1 can be switched into receiver elements 4 and the receiver elements 4 of at least one acoustic module 1 can be switched into transmitter elements 2. The send / receive cycle for the send signals is shorter than the switchover cycle of the acoustic modules 1. The send / receive cycle must be ended before the switchover in order to achieve a clear recognition of structure 6 in the medium.
Weitere Ausführungsbeispiele des aktiven Strukturreaders 8 zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen 6 im 3D-Modus können aus mindestens vier akustischen Modulen 1 bestehen. Für die akustischen Module 1 ist dabei mindestens ein akustisches Modul 1 mit einer Vielzahl von Sendeelementen 2, die jeweils einen zusammenhängenden Beschallungsraum 3 bilden, oder mit einer Vielzahl vonFurther exemplary embodiments of the active structure reader 8 for acquiring the information about structures 6 embedded in a medium in 3D mode can consist of at least four acoustic modules 1. For the acoustic modules 1 there is at least one acoustic module 1 with a multiplicity of transmission elements 2, which each form a coherent PA system 3, or with a multiplicity of
Empfangselementen 4 ausgerüstet, die jeweils einen zusammenhängenden Empfangsraum 5 bilden. Mit einem einzigen Sende-Empfangs-Zyklus der akustischen Module 1 in den bekannten Positionen zueinander wird der gesamte Informationsumfang einer dreidimensionalen Darstellung in Echtzeit erfaßt. Das akustische Modul 1 mit den Sendeelementen 2 sendet dabei ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion aus und die Signale, die dadurch an Strukturen 6 im Medium verursacht werden, werden von den akustischen Modulen 1 aus den „beschallten" Richtungen, die den Empfangsräumen 5 entsprechen, erfaßt.Receiving elements 4 equipped, each forming a coherent reception room 5. With a single transmission-reception cycle of the acoustic modules 1 in the known positions relative to one another, the entire scope of information of a three-dimensional representation is recorded in real time. The acoustic module 1 with the transmission elements 2 emits a transmission signal with any modulation function, and the signals which are thereby caused on structures 6 in the medium are emitted by the acoustic modules 1 from the “sonicated” directions that correspond to the reception rooms 5. detected.
Fig. 4 zeigt ein akustisches Modul 1 mit Sende- oder Empfängerelementen 2, 4 auf einer sphärischen Oberfläche. Mit dieser Anordnung ist eine einfache Lösung für die Bildung eines zusammenhängenden Beschallungsraumes 3 bzw. eines zusammenhängenden Empfangsraumes 5 gegeben. Das akustische Modul 1 kann sehr klein ausgeführt werden und dadurch einfach endoskopisch oder laparoskopisch in den Körper bis an das zu untersuchende Organ, z.B. die Prostata oder die Bauchspeicheldrüse, heran geführt werden.4 shows an acoustic module 1 with transmitter or receiver elements 2, 4 on a spherical surface. Using this arrangement is a simple solution for education a coherent PA room 3 or a coherent reception room 5. The acoustic module 1 can be made very small and can therefore be guided endoscopically or laparoscopically into the body as far as the organ to be examined, for example the prostate or the pancreas.
In Fig. 5 ist ein akustisches Modul 1 mit wabenförmigen Sende- und/oder Empfängerelemente 2, 4 dargestellt. Diese können auf der sphärischen Oberfläche der akustischen Module 1 eng aneinander gelegt werden. Dadurch wird ein weitestgehend konstanter Beschallungsraum 3 bzw. Empfangsraum 5 erzeugt.5 shows an acoustic module 1 with honeycomb-shaped transmitter and / or receiver elements 2, 4. These can be placed close together on the spherical surface of the acoustic modules 1. This creates a largely constant sound reinforcement room 3 or reception room 5.
In Fig. 6 sind auf einem akustischen Modul 1 ovale Sende- bzw. Empfängerelemente 2, 4 angeordnet. Fig. 7 zeigt ein akustisches Modul 1 mit einer zylindrischen Oberfläche. Auf dieser zylindrischen Oberfläche sind runde Sende- bzw. Empfängerelemente 2, 4 angeordnet.6, oval transmitter or receiver elements 2, 4 are arranged on an acoustic module 1. 7 shows an acoustic module 1 with a cylindrical surface. Round transmitter or receiver elements 2, 4 are arranged on this cylindrical surface.
Die Fign. 8A und 8B zeigen akustische Module 1 Sende- und/oder Empfängerelementen 2, 4, die unterschiedliche Formen und Größen besitzen. Fig. 8A zeigt ein akustisches Modul 1, auf dem die Sende- und/oder Empfängerelemente 2, 4 unterschiedliche Formen und Größen besitzen. In Fig. 8B besitzt das akustische Modul 1 runde Sende- und/oder Empfängerelemente von unterschiedlicher Größe. Mit diesen Anordnungen ist es möglich z.B. von einem Organ eine mittlere Auflösung und von bestimmten Bereichen des Organs eine größere Auflösung zu erhalten. Da die Formen und Größe der aktiven Elemente im wesentlichen die Auflösung bestimmen, werden diese akustischen Module 1 entsprechend dem jeweiligen Anwendungsgebiet hergestellt.The figures 8A and 8B show acoustic modules 1 transmitter and / or receiver elements 2, 4, which have different shapes and sizes. 8A shows an acoustic module 1, on which the transmitter and / or receiver elements 2, 4 have different shapes and sizes. 8B, the acoustic module 1 has round transmitter and / or receiver elements of different sizes. With these arrangements it is possible e.g. to obtain a medium resolution from an organ and a higher resolution from certain areas of the organ. Since the shapes and sizes of the active elements essentially determine the resolution, these acoustic modules 1 are produced in accordance with the respective field of application.
Die Fign. 9 und 10 zeigen zwei Ausführungsbeispiele für Strukturreader 8 entsprechend der vorliegenden Erfindung, bei dem die akustischen Module 1 jeweils auf einer gedachten sphärischen Oberfläche in bestimmtem bekannten Positionen zueinander liegen. In diesem Ausführungsbeispiel könnte es sich um einen Behälter handeln, der mit einem Kontaktmittel gefüllt ist und in den die weibliche Brust hineingehalten wird. Dabei ergibt sich vor allem der Vorteil, dass durch die Auftriebswirkung der Flüssigkeit die Brust schwerelos wird und damit keiner Verformung unterliegt. Die so entstehenden dreidimensionalen Abbildungen, die außerdem in einer rauscharmen Qualität vorliegen, lassen wesentlich bessere Rückschlüsse auf die einzelnen Strukturen zu als bisher bekannte Aufhahmeverfahren.The figures 9 and 10 show two exemplary embodiments for structure readers 8 according to the present invention, in which the acoustic modules 1 are each situated on an imaginary spherical surface in certain known positions relative to one another. In this exemplary embodiment, it could be a container which is filled with a contact means and into which the female breast is held. The main advantage here is that the breasts are boosted by the fluid becomes weightless and is therefore not subject to deformation. The resulting three-dimensional images, which are also available in low-noise quality, allow much better conclusions to be drawn about the individual structures than previously known recording methods.
Fig. 10 zeigt einen sattelförmigen Strukturreader 8, der insbesondere zur Untersuchung der Prostata einsetzbar ist. Der „Sattel" wird dazu zwischen die Beine des Patienten gelegt, so dass die akustischen Module 1 zwischen Anus und Hoden angeordnet sind. Diese akustischen Module 1 können dabei ausschließlich mit Empfängerelementen 4 besetzt sein, was jedoch keine Bedingung ist. Ein einzelnes akustisches Modul 1 mit z.B. nurFIG. 10 shows a saddle-shaped structural reader 8 which can be used in particular for examining the prostate. For this purpose, the “saddle” is placed between the patient's legs, so that the acoustic modules 1 are arranged between the anus and testicles. These acoustic modules 1 can only be populated with receiver elements 4, but this is not a condition. A single acoustic module 1 with eg only
Sendeelementen 2 kann in einer bekannten Position auf dem Unterbauch angeordnet werden oder auf Grund der geringen Größe der akustischen Module 1 laparoskopisch direkt an der Prostata. Damit ergibt sich ein wesentlicher Vorteil des Strukturreaders 8 entsprechend der vorliegenden Erfindung gegenüber den bisher mit herkömmlichen Anordnungen zur Untersuchung der Prostata.Transmitting elements 2 can be arranged in a known position on the lower abdomen or, due to the small size of the acoustic modules 1, laparoscopically directly on the prostate. This results in an essential advantage of the structure reader 8 according to the present invention compared to the previously conventional arrangements for examining the prostate.
Fig. 11 zeigt schematisch eine vollständige Untersuchungsanordnung, in der der Strukturreader 8 entsprechend der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden kann. Der Strukturreader 8 besteht in diesem Fall aus einem akustischen Modul 1 mit Sendeelementen 2 und vier akustischen Modulen 1 mit Empfängerelementen 4 (links im Bild). Die empfangenen Signale, die als Reaktion des Sendesignals an den Strukturen entstehen, werden von den Empfängerelementen 4 empfangen und einer Verarbeitungseinrichtung 9 zugeführt. Hier werden die Sende- und Empfangssignale korreliert und durch Triangulation die Koordinaten der Strukturen 6 ermittelt. Auf dem Display 10 werden die einzelnen Strukturen 6 dargestellt. 11 schematically shows a complete investigation arrangement in which the structure reader 8 according to the present invention can be used. The structure reader 8 consists in this case of an acoustic module 1 with transmitter elements 2 and four acoustic modules 1 with receiver elements 4 (left in the picture). The received signals, which arise in response to the transmission signal on the structures, are received by the receiver elements 4 and fed to a processing device 9. Here the transmit and receive signals are correlated and the coordinates of the structures 6 are determined by triangulation. The individual structures 6 are shown on the display 10.

Claims

Patentansprüche claims
1. Aktiver Strukturreader zum Erfassen von Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus, dadurch gekennzeichnet, dass zwei akustische Module vorhanden sind, von denen ein akustisches Modul eine Vielzahl von1. Active structure reader for capturing information about structures embedded in a medium in 3D mode, characterized in that two acoustic modules are present, one of which is a plurality of acoustic modules
Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und das andere akustische Modul eine Vielzahl von Empfängerelementen mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzt, dass die akustischen Module verschiebbar in mindestens drei nicht kolinear liegende zueinander bekannte Positionen in einer Sensoreinheit angeordnet sind, dass sich der Beschallungsraum des einen akustischenTransmitting elements with a coherent public address room and the other acoustic module has a plurality of receiver elements with a coherent receiving room, that the acoustic modules are slidably arranged in at least three non-colinearly known positions in a sensor unit, that the public address room of the one acoustic
Moduls und der Empfangsraum des anderen akustischen Moduls im Bereich einer zwischen den akustischen Modulen liegenden unbekannten Struktur in allen Positionen der akustischen Module möglichst vollständig überlappen, und dass in jeder Position der akustischen Module zueinander zwischen den akustischen Modulen ein Sende- Empfangs-Zyklus mit einer beliebigen Modulationsfunktion auslösbar ist, wobei derModule and the reception room of the other acoustic module in the area of an unknown structure lying between the acoustic modules overlap as completely as possible in all positions of the acoustic modules, and that in each position of the acoustic modules to each other between the acoustic modules, a transmit / receive cycle with any Modulation function can be triggered, the
Sende-Empfangs-Zyklus der Sendesignale kürzer ist, als der Zyklus zum Positionswechsel der akustischen Module.Transmit-receive cycle of the transmit signals is shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules.
2. Aktiver Strukturreader zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus, dadurch gekennzeichnet, dass drei akustische Module vorhanden sind, von denen mindestens ein und höchstens zwei akustische Module eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und das/die andere(n) akustische(n) Modul(e) eine Vielzahl von Empfängerelementen mit jeweils einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzen, dass die akustischen Module verschiebbar zwischen mindestens zwei nicht kolinear liegenden zueinander bekannte Positionen in einer Sensoreinheit angeordnet sind, dass sich die Beschallungsräume der einen akustischen Module und die Empfangsräume der anderen akustischen Module im Bereich der unbekannten Struktur in beiden Positionen der akustischen Module möglichst vollständig überlappen und dass in jeder Position der akustischen Module zueinander zwischen den akustischen Modulen ein Sende-2. Active structure reader for capturing the information about structures embedded in a medium in 3D mode, characterized in that three acoustic Modules are available, of which at least one and at most two acoustic modules have a plurality of transmitter elements with a coherent sound reinforcement room and the other acoustic module (s) have a plurality of receiver elements, each with a coherent reception room, that the acoustic modules are slidably arranged between at least two non-colinearly known positions in a sensor unit, that the sound reinforcement rooms of one acoustic module and the reception rooms of the other acoustic modules overlap as completely as possible in the unknown structure in both positions of the acoustic modules and that in each position of the acoustic modules to each other between the acoustic modules a transmit
Empfangs-Zyklus mit einer beliebigen Modulationsfunktion auslösbar ist, wobei der Sende-Empfangs-Zyklus der Sendesignale kürzer ist, als der Zyklus zum Positionswechsel der akustischen Module.Reception cycle can be triggered with any modulation function, the transmission-reception cycle of the transmission signals being shorter than the cycle for changing the position of the acoustic modules.
3. Aktiver Strukturreader zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus, dadurch gekennzeichnet, dass drei nicht kolinear liegende akustische Module vorhanden sind, von denen ein akustisches Modul eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und die anderen akustischen Module eine Vielzahl von Empfängerelementen mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzen, dass die akustischen Module in bekannten Positionen zueinander in einer Sensoreinheit angeordnet sind, dass sich der3. Active structure reader for capturing the information about structures embedded in a medium in 3D mode, characterized in that there are three non-colinear acoustic modules, one of which is an acoustic module with a large number of transmission elements with a coherent PA and the other acoustic modules have a plurality of receiver elements with a coherent reception area, that the acoustic modules are arranged in known positions relative to one another in a sensor unit, that the
Beschallungsraum des einen akustischen Moduls und die Empfangsräume der anderen akustischen Module im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen, dass zwischen den akustischen Modulen ein Sende-Empfangs-Zyklus mit einer beliebigen Modulationsfunktion auslösbar ist, und dass die Sendeelemente des einen akustischen Moduls in Empfängerelemente und die Empfängerelemente mindestens eines der anderen akustischen Module in Sendeelemente umschaltbar sind, wobei der Sende-Empfangs-Zyklus für die Sendesignale kürzer ist, als der Umschaltzyklus der aktiven Elemente der akustischen Module.Public address room of one acoustic module and the reception rooms of the other acoustic modules in the area of the unknown structure overlap as completely as possible, that between the acoustic modules a send-receive cycle can be triggered with any modulation function, and that the transmission elements of the one acoustic module into receiver elements and the receiver elements of at least one of the other acoustic modules can be switched over to transmission elements, the transmission / reception cycle for the transmission signals being shorter than the switching cycle of the active elements of the acoustic modules.
4. Aktiver Strukturreader zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Modus, dadurch gekennzeichnet, dass drei nicht kolinear liegende akustische Module vorhanden sind, von denen zwei akustische Module eine Vielzahl von Sendeelementen mit jeweils einem zusammenhängenden Beschallungsraum und das andere akustische Modul eine Vielzahl von Empfängerelementen mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzen, dass sich die Beschallungsräume der beiden akustischen Module und der Empfangsraum des anderen akustischen Moduls im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen, dass zwischen den akustischen Modulen ein Sende-Empfangs-Zyklus mit einer beliebigen Modulationsfunktion auslösbar ist, und dass die Sendeelemente eines der akustischen Module in Empfängerelemente umschaltbar sind, wobei der Sende- Empfangs-Zyklus für die Sendesignale kürzer ist, als der Umschaltzyklus der aktiven Elemente der akustischen Module.4. Active structure reader for capturing the information about structures embedded in a medium in 3D mode, characterized in that there are three non-collinear acoustic modules, two of which are acoustic modules A large number of transmission elements, each with a coherent sound reinforcement room, and the other acoustic module have a plurality of receiver elements with a coherent reception space such that the sound reinforcement rooms of the two acoustic modules and the reception space of the other acoustic module overlap as completely as possible in the area of the unknown structure, that between the acoustic modules, a transmit-receive cycle can be triggered with any modulation function, and that the transmit elements of one of the acoustic modules can be switched into receiver elements, the transmit-receive cycle for the transmit signals being shorter than the changeover cycle of the active elements of the acoustic modules ,
5. Aktiver Strukturreader zum Erfassen der Informationen über in einem Medium eingebettete Strukturen im 3D-Echtzeit-Modus, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens vier akustische Module vorhanden sind, von denen mindestens ein akustisches Modul eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und mindestens drei akustische Module eine Vielzahl von5. Active structure reader for capturing the information about structures embedded in a medium in 3D real-time mode, characterized in that at least four acoustic modules are present, of which at least one acoustic module contains a plurality of transmission elements with a coherent PA and at least three acoustic Modules a variety of
Empfangselemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzen oder mindestens ein akustisches Modul eine Vielzahl von Empfangselementen mit einem zusammenhängenden Empfangsraum und mindestens drei akustische Module eine Vielzahl von Sendeelementen mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum besitzen, dass die akustischen Module in bekannten nicht kolinear liegende Positionen zueinander in einer Sensoreinheit angeordnet sind, dass sich die Beschallungsräume der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfängerelemente im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen und dass zwischen den akustischen Modulen ein Sende-Empfangs-Zyklus mit einer beliebigen Modulations- funktion auslösbar ist.Have reception elements with a coherent reception room or at least one acoustic module have a plurality of reception elements with a coherent reception room and at least three acoustic modules have a plurality of transmission elements with a coherent sound reinforcement room so that the acoustic modules are arranged in known, non-colinear positions to one another in a sensor unit that the public address rooms of the transmitter elements and the reception rooms of the receiver elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure and that a transmit / receive cycle with any modulation function can be triggered between the acoustic modules.
6. Aktiver Strukturreader nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Oberflächen der akustischen Module eine gekrümmte Form besitzen, auf der die Sende- und/oder Empfängerelemente kreisförmig, zylinderförmig, elliptisch oder in einer anderen Form angeordnet sind. 6. Active structure reader according to one of claims 1 to 5, characterized in that the surfaces of the acoustic modules have a curved shape, on which the transmitting and / or receiving elements are arranged in a circular, cylindrical, elliptical or other shape.
7. Aktiver Strukturreader nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfängerelemente eine möglichst geringe aktive Fläche besitzen. 7. Active structure reader according to claim 6, characterized in that the transmitter and receiver elements have the smallest possible active area.
8. Aktiver Strukturreader nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und Empfängerelemente eine beliebige Form besitzen.8. Active structure reader according to claim 7, characterized in that the transmitter and receiver elements have any shape.
9. Aktiver Strukturreader nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Flächen der Sende- und Empfängerelemente eine wabenförmige Form besitzen und auf dem akustischen Modul eng aneinander gelegt angeordnet sind.9. Active structure reader according to claim 9, characterized in that the active surfaces of the transmitter and receiver elements have a honeycomb shape and are arranged close together on the acoustic module.
1 O.Aktiver Strukturreader nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Module Sende- und/oder Empfängerelemente in unterschiedlicher Form, Größe und/oder Anzahl enthalten.1 O.Active structure reader according to one of claims 6 to 9, characterized in that the acoustic modules contain transmitter and / or receiver elements in different shapes, sizes and / or numbers.
11. Aktiver Strukturreader nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sende- und/oder Empfängerelemente so schaltbar sind, dass mehrere zusammenhängende Beschallungsräume oder Empfangsräume auf einem akustischen Modul vorhanden sind.11. Active structure reader according to one of claims 2 to 5, characterized in that the transmitter and / or receiver elements can be switched so that several coherent public address rooms or reception rooms are available on an acoustic module.
12. Aktiver Strukturreader nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die akustischen Module in bekannten Positionen so miteinander mechanisch fest gekoppelt sind, dass sie auf einer gedachten sphärischen Oberfläche liegen, die so um die unbekannte Struktur angeordnet ist, dass die unbekannte Struktur etwa im Zentrum der gedachten Sphäre angeordnet ist. 12. Active structure reader according to one of claims 1 to 11, characterized in that the acoustic modules in known positions are mechanically firmly coupled to one another in such a way that they lie on an imaginary spherical surface which is arranged around the unknown structure such that the unknown Structure is arranged approximately in the center of the imaginary sphere.
13. Aktiver Strukturreader nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein akustisches Modul manuell in eine bestimmte Position der akustischen Module zueinander einsetzbar ist, und Positionsgeber und Speicher vorgesehen sind, die die Koordinaten der akustischen Module ermitteln und Speichern. 13. Active structure reader according to one of claims 1 to 12, characterized in that at least one acoustic module can be used manually in a certain position of the acoustic modules to each other, and position sensors and memory are provided which determine the coordinates of the acoustic modules and save.
14. Aktiver Strukturreader nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass das manuell einsetzbare akustische Modul als einziges akustisches Modul mit Sendeelementen oder einziges akustisches Modul mit Empfängerelementen ausgerüstet ist. 14. Active structure reader according to claim 13, characterized in that the manually usable acoustic module is equipped as the only acoustic module with transmitter elements or the only acoustic module with receiver elements.
15. Aktiver Strukturreader nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass alle akustischen Module manuell in bestimmte Positionen zueinander einsetzbar sind, und Positionsgeber und Speicher vorgesehen sind, die die Koordinaten der akustischen Module ermitteln und Speichern. 15. Active structure reader according to one of claims 1 to 11, characterized in that all acoustic modules can be used manually in certain positions relative to one another, and position transmitters and memories are provided which determine the coordinates of the acoustic modules and store them.
PCT/EP2000/006926 1999-08-21 2000-07-20 Active structure reader WO2001013798A1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
EP00956218A EP1204375A1 (en) 1999-08-21 2000-07-20 Active structure reader
CA002376103A CA2376103A1 (en) 1999-08-21 2000-07-20 Active structural scanner for scanning in 3d mode data of unknown structures

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE1999139791 DE19939791A1 (en) 1999-08-21 1999-08-21 Active structure-reader for detecting information relating to structures embedded in medium has transmission-reception cycle which is shorter than acoustic module position changing cycle
DE19939791.0 1999-08-21

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2001013798A1 true WO2001013798A1 (en) 2001-03-01

Family

ID=7919225

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/EP2000/006926 WO2001013798A1 (en) 1999-08-21 2000-07-20 Active structure reader

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1204375A1 (en)
CA (1) CA2376103A1 (en)
DE (1) DE19939791A1 (en)
WO (1) WO2001013798A1 (en)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE10112034A1 (en) * 2001-03-14 2002-10-02 Sonem Gmbh Arrangement for image reproduction for computer tomographs with ultrasound
DE102005002190B4 (en) * 2005-01-17 2007-04-12 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Scanner and method for operating a scanner
US8147414B2 (en) 2006-10-12 2012-04-03 Innoscion, Llc Image guided catheter having remotely controlled surfaces-mounted and internal ultrasound transducers
US10772600B2 (en) 2015-09-25 2020-09-15 Perceptive Navigation Llc Image guided catheters and methods of use
US9855021B2 (en) 2006-10-12 2018-01-02 Perceptive Navigation, LLC Image guided catheters and methods of use
US8403858B2 (en) 2006-10-12 2013-03-26 Perceptive Navigation Llc Image guided catheters and methods of use
US8147413B2 (en) 2006-10-12 2012-04-03 Innoscion, Llc Image guided catheter having deployable balloons and pericardial access procedure
US8038622B2 (en) 2007-08-03 2011-10-18 Innoscion, Llc Wired and wireless remotely controlled ultrasonic transducer and imaging apparatus
US20190000558A1 (en) 2017-06-28 2019-01-03 Theodore P. Abraham Devices and methods for image-guided percutaneous cardiac valve implantation and repair

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2521463A1 (en) * 1974-05-15 1975-11-27 Raytheon Co DEVICE FOR RADIATING SOUND ENERGY
US4105018A (en) * 1976-02-02 1978-08-08 University Of Utah Acoustic examination, material characterization and imaging of the internal structure of a body by measurement of the time-of-flight of acoustic energy therethrough
EP0097917A1 (en) * 1982-06-30 1984-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Ultrasonic tomography apparatus
EP0130479A2 (en) * 1983-06-30 1985-01-09 General Electric Company Method of projection reconstruction imaging with reduced sensitivity to motion-related artifacts

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4562540A (en) * 1982-11-12 1985-12-31 Schlumberger Technology Corporation Diffraction tomography system and methods
JPS60163643A (en) * 1984-02-07 1985-08-26 テルモ株式会社 Ultrasonic measuring method and apparatus
US5027658A (en) * 1986-05-02 1991-07-02 Anderson Forrest L Three dimensional imaging method and device using ellipsoidal backprojection with arbitrarily shaped pulses
DE3719143A1 (en) * 1987-06-09 1988-12-29 Siemens Ag Ultrasonic tomography apparatus
DE4100867A1 (en) * 1990-01-26 1991-08-01 Siemens Ag Production of orthographic ultrasonic images, for medical diagnosis - using ultrasonic transmission and reception systems including reflex camera arrangement
US5065763A (en) * 1990-02-21 1991-11-19 Sri International Combined reflection and transmssion untrasonic imaging method and apparatus
US5363050A (en) * 1990-08-31 1994-11-08 Guo Wendy W Quantitative dielectric imaging system
US5729660A (en) * 1994-05-03 1998-03-17 Chiabrera; Alessandro 3-D inverse scattering by artificial intelligence : apparatus and method
DE4446719C2 (en) * 1994-12-19 1998-10-29 Ralf Dipl Phys Willenbrock Diffusion Ultrasound Computer Tomograph (DUCT)
DE19753571A1 (en) * 1997-12-03 1999-06-17 Nguyen Minh Tri Dipl Ing Ultrasound imaging method for quantitative projections of breast, testicle, etc.

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2521463A1 (en) * 1974-05-15 1975-11-27 Raytheon Co DEVICE FOR RADIATING SOUND ENERGY
US4105018A (en) * 1976-02-02 1978-08-08 University Of Utah Acoustic examination, material characterization and imaging of the internal structure of a body by measurement of the time-of-flight of acoustic energy therethrough
EP0097917A1 (en) * 1982-06-30 1984-01-11 Siemens Aktiengesellschaft Ultrasonic tomography apparatus
EP0130479A2 (en) * 1983-06-30 1985-01-09 General Electric Company Method of projection reconstruction imaging with reduced sensitivity to motion-related artifacts

Also Published As

Publication number Publication date
CA2376103A1 (en) 2001-03-01
DE19939791A1 (en) 2001-02-22
EP1204375A1 (en) 2002-05-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19819801B4 (en) Method and apparatus for three-dimensional ultrasound imaging using a transducer array with uniform collection beam width
DE60316584T2 (en) ULTRASONIC IMAGING SYSTEM AND METHOD FOR A USER-LEVELED THREE-DIMENSIONAL VOLUME SCAN SEQUENCE
DE60222476T2 (en) ultrasound transducer
DE60309486T2 (en) Two-level ultrasound imaging with a SYMBOL OF MUTUAL LEVEL ORIENTATION
DE19819832B4 (en) Method for improving the segmentation in a three-dimensional ultrasound imaging
DE102011114943B4 (en) Determining shear wave information in medical ultrasound imaging
EP0043158B1 (en) Ultrasonic investigation apparatus
DE3025628C2 (en)
DE60309336T2 (en) ULTRASONIC DIAGNOSTIC IMAGING SYSTEM WITH HEIGHT BEND IMAGES
DE60025438T2 (en) Method and apparatus for setting an area of interest in an image
DE102012108353B4 (en) CLASSIFICATION PREPROCESSING IN MEDICAL ULTRASONIC SHEAR WAVE IMAGING
DE102004059856B4 (en) Method for the non-destructive examination of a specimen by means of ultrasound
WO1994022374A2 (en) Image formation process by means of echo signals
DE4209394C2 (en) Ultrasound imaging device
DE69936418T2 (en) Device for three-dimensional ultrasound imaging with contrast agents and harmonic echoes
DE102013011510A1 (en) Automatic Doppler Gate Positioning in Spectral Doppler Sonography
DE102004040411A1 (en) Method and apparatus for obtaining a volume scan of a periodically moving object
DE102005051352A1 (en) Ultrasound probe used for medical imaging system, has wet chamber with transducer control unit including connection unit that connects system cable and transducer array via connection unit of dry chamber
DE102005001775A1 (en) Apparatus and method for controlling an ultrasound probe
DE19960078A1 (en) Ultrasound imaging method for biological tissue has selected region of interest and remaining background region displayed with different image resolutions
WO1994021189A2 (en) Process for imaging a part of the human body
DE102005037806A1 (en) Method and device for enlarging the field of view in ultrasound imaging
DE102016107222A1 (en) Acquisition control for mixed mode ultrasound imaging
EP1162476A1 (en) Method for examining objects with ultrasound
DE2529112B2 (en) ULTRASONIC APPLICATOR FOR LINE-BY-LINE ULTRASONIC SCANNING OF BODIES

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): CA CN JP US

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LU MC NL PT SE

DFPE Request for preliminary examination filed prior to expiration of 19th month from priority date (pct application filed before 20040101)
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 2000956218

Country of ref document: EP

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 2376103

Country of ref document: CA

Ref country code: CA

Ref document number: 2376103

Kind code of ref document: A

Format of ref document f/p: F

WWP Wipo information: published in national office

Ref document number: 2000956218

Country of ref document: EP

WWW Wipo information: withdrawn in national office

Ref document number: 2000956218

Country of ref document: EP

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: JP