DE1466912B2

DE1466912B2 - Ultraschall untersuchungsgeraet fuer medizinische diagnostik

Info

Publication number: DE1466912B2
Application number: DE1965S0097369
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr Soldner Ri chard 8520 Erlangen Kresse
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-06-06
Filing date: 1965-05-29
Publication date: 1971-06-24
Also published as: AT279798B; DE1289617B; US3470868A; DE1466912A1; GB1112628A; FR1437006A

Description

i 4öö 912

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Gerät für die Anwendung eines medizinischen Untersuchungsverfahrens mittels Ultraschall nach der Impuls-Echo-Methode, mit einem zylindrischen Parabelreflektor und einer mindestens einen auf den Parabelreflektor auszurichtenden Ultraschall-Sender-Empfänger tragenden, in der Brennlinie des Parabelreflektors verlaufend angeordneten Welle und einem Elektromotofantrieb für die Drehung der Welle. Bei der Drehung der Welle wird der Parabelreflektor vom Ultraschallsender »abgeleuchtet«, und die Ultraschallwellen treten nach Reflexion am Parabelreflektor parallel zueinander aus dem Reflektor aus. Erfolgt die Drehung der Welle fz. B. bei Verwendung eines Elektromotors) mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit, dann bewegt sich der am Reflektor reflektierte Strahl des Ultraschallsenders senkrecht zu seiner Ausbreitungsrichtung in den Randbezirken der Parabel mit größerer Geschwindigkeit (senkrecht zur Richtung der parallel verlaufenden Schallwellenzüge) als im Mittelteil der Parabel. Dies hat zur Folge, daß die Abtastung des UntersLichungsgebietes nicht mit gleicher Geschwindigkeit erfolgt und damit die Informationsdichte aus diesem Gebiet nicht gleichmäßig ist; sie ist im Mittelbereich der Parabel größer als in den Randbereichen. Ein solches Gerät ist -aus der deutschen Patentschrift 1 289 617 bekannt.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Untersuchungsgerät der eingangs genannten Art anzugeben, bei welchem diese Nachteile nicht auftreten.

Gemäi3 der Erfindung werden die genannten Unglrichmäßigkeiten verhindert durch ein zwischen dem Motorantrieb und der den Ultraschall-Sender-Empfänger tragenden Weile eingeschaltetes Getriebe, welches die gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des F.lektromotorantriebs in eine ungleichförmige Winkelgeschwindigkeit nach der Formel

ei (7) =- ο» · c

sin-1/

1 -j- COS'fy

umformt, wobei mit ψ der Drehwinkel des Senders bezeichnet ist, mit ö> die gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Motors, mit c eine Konstante und mit H)(¹I) die gewünschte Winkelgeschwindigkeit in Abhüngigkeit vom Drehwinkel.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform enthält das Getriebe eine etwa eiförmige Kurvenscheibe, welche die gleichförmige Winkelgeschwindigkeit der Abtriebswelle des Antriebsmotors in die gewünschte ungleich- förmige Geschwindigkeit gemäß der obengenannten formel iiinset/t.

Das Getriebe nach der Erfindung läßt sich mit ausreichend guter Annäherung an die obengenannte Formel für eine billigere Ausführung abwandeln in der Weise, daß das Getriebe eine erste Welle für den An-Irieb mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit und eine /weile Welle für die Abgabe der gewünschten ungleichförmigen Geschwindigkeit umfaßt, wobei die /weite Welle eine sich radial erstreckende Führung ßu aufweist, in welche ein um die erste Welle geschwenkles Teil eingreift und die Wellen parallel zueinander in einem Abstand angeordnet sind, der halb so groß isl wie der radiale Abstand des in die Führung eingreifenden Teiles von iU:r ersten Welle. ß.5

Nachfolgend wird an Hand von neun Figuren die I [findiing beispielsweise eiläulert. Fs /eigl

lit'. I eine sdicmalisclie Darstellung des l'arabolreflektors, aus welcher hervorgeht, daß bei konstanter Winkelgeschwindigkeit des Senders die Abtastgeschwindigkeit in y-Richtung unterschiedlich groß ist,

F i g. 2 eine graphische Darstellung der auf den Drehwinkel bezogenen Geschwindigkeit ν (ψ) im Verhältnis zu der Geschwindigkeit am Parabelscheitel ν (180°) in Abhängigkeit von dem Rotationswinkel 7,

F i g. 3 eine Darstellung für den Verlauf der erstrebten Winkelgeschwindigkeit 01 in Abhängigkeit von dem Winkel 7', j

F i g. 4 eine Kurvenscheibe, die den Erfordernissen nach F i g. 3 entspricht, in Ansicht, '

F i g. 5 den Aufbau der Kurvenscheibe nach F i g. 4 im Querschnitt, 1

F i g. 6 ein mit der Kurvenscheibe nach F i g. 4 aufgebautes Reibradgetriebe in Ansicht, ' ,

Fig. 7 schematisch ein Getriebe, welches ebenfalls den Erfordernissen gemäß F i g. 3 entspricht,

F i g. 8 das Getriebe gemäß F i g. 7 in schaubildlicher Darstellung,

F i g. 9 eine Vereinfachung des Getriebes nach F i g. 8 in schaubildlicher Darstellung.

Die Darstellung in F i g. 1 geht davon aus, daß sich der im Brennpunkt 10 des Parabelreflektors 1 angeordnete Sender/Empfänger mit konstanter Winkelgeschwindigkeit dreht. Der Drehwinkel ist dabei mit ψ bezeichnet. Aus der F i g. 1 ist ersichtlich, daß sich unter den vorausgesetzten Bedingungen der am Reflektor reflektierte Strahl des Senders (bzw. des zurückkehrenden Echos) in den Randbezirken der Parabel mit größerer Geschwindigkeit in F-Richtung als im Mittelteil der Parabel bewegt. Dies hat zur Folge, daß die am wiedergegebenen Bild erreichbare Informationsdichte nicht gleichmäßig ist, sondern im Mittelbereich größer ist als in den Randbereichen.

Die F i g. 2 zeigt eine graphische Darstellung der auf den Drehwinkel ψ bezogenen Geschwindigkeit ν (r/) im Verhältnis zu der Geschwindigkeit am Parabelscheitel γ (180°) in Abhängigkeit von dem Rotationswinkel 71.

Die F i g. 3 zeigt eine Darstellung für den Verlauf der gewünschten Winkelgeschwindigkeit o> in Abhängigkeit von dem Winkel 7». Dieser Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ist erforderlich, um eine konstante Abtastgeschwindigkeit des Strahles in der ^-Richtung zu erhalten. Entsprechend dem Kurvenverlauf in Fig. 3 ist eine Kurvenscheibe 55 gemäß F i g. 4 ausgebildet, die eine etwa eiförmige Gestalt zeigt.

F i g. 5 zeigt den Aufbau dieser Scheibe. Mit 56 ist die Achse des Tellers 57 bezeichnet, auf den mittels der Schrauben58 und 59eine Scheibe6() aufgeschraubt ist, die eine Reibfläche 61 auf dem Teller 57 spannt.

Die in F i g. 4 gezeigte Scheibe 55 wird — wie die F i g. 6 zeigt — durch die Antriebswelle 14' des mit gleichbleibender Winkelgeschwindigkeit ω laufenden lileklromotors angetrieben.-Die Kurvenscheibe setzt dann die gleichförmige Geschwindigkeit des Motors in die gewünschte ungleichförmige Geschwindigkeit f> (η) um.

Statt der Kurvenscheibe 55 kann auch ein einfacher herstellbares Gelriebe verwendet werden, wie es in den F i g. 7 bis ^l) dargestellt ist.

Die l·'i g. 7 und K /eigen eine Ausführungsform, bei der die Welle 62 ilen konzentrisch auf ihr sitzenden feiler 61 mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit ο antreibt. Am Umfang der kreisrunden Scheibe 61 ist ein parallel zur Welle 62 verlaufender, sich nach oben

erstreckender Stift 63 angeordnet, der in den Radialschlitz 64 der Scheibe 65 eingreift. Die Scheibe 65 ist ebenfalls kreisförmig und besitzt die konzentrische Welle 66, die sich auf Grund der in F i g. 7 dargestellten geometrischen Verhältnisse mit der gewünschten Winkelgeschwindigkeit ο>(φ) bewegt. Aus der F i g. 7 geht hervor, daß die parallel zueinander verlaufenden Wellen 62 und 66 in einem Abstand voneinander angeordnet sind, der halb so groß ist wie der Abstand der Welle 62 von dem Stift 63. Die auf diese Weise erzeugte ungleichförmige Geschwindigkeit "an der Welle 66 stimmt gut mit der gewünschten ungleichförmigen Geschwindigkeitc»(q) überein.

Der an Hand der F i g. 7 und 8 erläuterte Aufbau des Getriebes gestattet eine einfache Herstellung. Im Rahmen der Erfindung ist es jedoch auch möglich, die Getriebewirkung dadurch hervorzurufen, daß lediglich die Teile, welche bei der Ausführungsform nach F i g. 7 und 8 effektiv wirksam werden, benutzt sind. Eine Möglichkeit dafür zeigt die F i g. 9, bei der die Teile 61, 62, 63 durch ein gebogenes Drahtstück 62, 63 ersetzt sind und statt der Radialschlitzung 64 eine Gabel 64 verwendet ist.

Beim Ausführungsbeispiel nach der F i g. 3 läuft der Motor 14 mit konstanter Winkelgeschwindigkeit, so daß auch über die kreisrunden Rollen 43 und 44 die Sender 10, 10' mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit ω gedreht werden. Wie aus der F i g. 6 ersichtlich ist, bewegt sich dann der am Reflektor reflektierte Strahl des Senders in den Randbezirken der Parabel mit größerer Geschwindigkeit in F-Richtung als im Mittelteil der Parabel. Dies hat zur Folge, daß die am wiedergegebenen Bild erreichbare Informationsdichte nicht gleichmäßig ist, sondern im Mittelbereich größer ist als in den Randbereichen. In Weiterbildung der Erfindung soll diese Ungleichmäßigkeit verhindert werden durch ein Getriebe, das die gleichförmige Winkelgeschwindigkeit ω umsetzt gemäß folgender Formel:

0>(ff) = O) · C

sin³

1 + cos (f

Hierbei ist

ω = gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des

Motors,
ο)(φ) = gewünschte Winkelgeschwindigkeit des

Senders,

φ — der Drehwinkel (gemäß F i g. 6),
c = eine Konstante.

Die Fig. 7 zeigt eine graphische Darstellung der auf den Drehwinkel bezogenen Geschwindigkeit ν (q) im Verhältnis zu der Geschwindigkeit am Parabelscheitel γ (180°) in Abhängigkeit von dem Rotationswinkel (f.

Die F i g. 8 zeigt eine Darstellung für den Verlauf der gewünschten Winkelgeschwindigkeit o> in Abhängigkeit von dem Winkel ψ. Dieser Verlauf der Winkelgeschwindigkeit ist erforderlich, um eine konstante Abtastgeschwindigkeit des Strahles in derj'-Richtung zu erhalten. Entsprechend dem Kurvenverlauf in F i g. 8 ist eine Kurvenscheibe 55 gemäß F i g. 9 ausgebildet, die eine etwa eiförmige Gestalt zeigt.

Fig. 10 zeigt den Aufbau dieser Scheibe. Mit 56 ist die Achse des Tellers 57 bezeichnet, auf den mittels der Schrauben 58 und 59 eine Scheibe 60 aufgeschraubt ist, die eine Reibfläche auf den Teller 57 spannt.

Die in F i g. 9 gezeigte Scheibe 55 wird statt der Übertragungsrolle44 (Fig. 3) verwendet werden, um eine gleichförmige Abtastgeschwindigkeit zu erhalten. Es ist aber auch möglich, die Scheibe 43 durch die dargestellte Scheibe 55 (Fig. 1^1) zu ersetzen und die Antriebsrolle 14' (Fig. 3) jdes Motors 14 direkt in der dargestellten Weise auf? der Reibfläche der Kurvenscheibe 55 einwirken zu lassen. Die Kurvenscheibe setzt die gleichförmige Geschwindigkeit des Motors 14 (o>) in eine ungleichförmige Geschwindigkeit m (ff) um, die der Funktion

- sin² γ

OJ(Cf) -O)-C

1 -f- cos ψ y

genügt.

Statt der Kurvenscheibe 55 kann auch ein ,einfacher herstellbares Getriebe verwendet werden, wie es in den F i g. 12 bis 14 dargestellt ist. Auf dem. Umfang der kreisrunden Scheibe 61, die in ihrer Achse 62 mit

ao konstanter Winkelgeschwindigkeit m angetrieben wird, befindet sich der aufrecht stehende, parallel zur Antriebswelle 62 verlaufende Zapfen 63, der in einen Radialschlitz 64 einer zweiten Scheibe 65 eingreift, deren Mittelachse 66 im halben Abstand des Radius der ersten Scheibe 61 verläuft. Dieses sehr einfach herstellbare Getriebe erlaubt eine Umsetzung einer konstanten Geschwindigkeit in eine ungleichförmige Geschwindigkeit, die der obengenannten Formel ziemlich genau entspricht.

Die F i g. 14 zeigt eine Lösung, bei der statt der erwähnten Scheiben nur die für die Wirkungsweise prinzipiell notwendigen Teile, wie Kurbel 62 — 63 und Welle 66 mit Radialführung 64 dargestellt sind.

Claims

Patentansprüche: · ;

1. Gerät für die Anwendung eines medizinischen Untersuchungsverfahrens mittels Ultraschall nach der Impuls-Echo-Methode, mit einem zylindrischen Parabolreflektor und einer mindestens einen auf den Parabolreflektor auszurichtenden Ultraschall-Sender-Empfänger tragenden, in der Brennlinie des Parabolreflektors verlaufend angeordneten Welle und einem Elektromotorantrieb für die Drehung der Welle, gekennzeichnet d u r c h ein zwischen dem Motorantrieb und der den Ultraschall-Sender-Empfänger tragenden Welle eingeschaltetes Getriebe, welches die gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Elektromotorantriebs in eine ungleichförmige Winkelgeschwindigkeit nach der Formel

- sin² ψ ω(ψ) = ο) · c

1 -ι- cos <)

umformt, wobei mit 7 der Drehwinkel des Senders bezeichnet ist (vgl. F r g. 6), mit m die gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des Motors, mit c eine Konstante und mit ο («/) die gewünschte Winkelgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Drehwinkel.

2. Gerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe aus einer etwa eiförmigen Kurvenscheibe besteht, welche die gleichförmige Geschwindigkeit des Motors in eine ungleichförmige Geschwindigkeit umsetzt, die der Formel

siir <y
|- cos'/¹'

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Getriebe eine erste Welle für den Antrieb mit gleichförmiger Winkelgeschwindigkeit und eine zweite Welle für die' Abgabe der gewünschten ungleichförmigen Geschwindigkeit umfaßt, daß die zweite Welle eine sich radial erstrekkende Führung aufweist, in welche ein um die erste Welle geschwenktes Teil eingreift, und daß die Wellen parallel zueinander in einem Abstand angeordnet sind, der halb so groß ist wie der radiale Abstand des in die Führung eingreifenden Teiles von der ersten Welle. .-;

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen