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Ultraschall-Dopplerfferät Die Erfindung bezieht sich auf ein Ultraschall-Dopplergerät
zum Erfassen der Bewegung von Medien, insbesondere von strömendem Blut in Blutgefäßen,
mit Anzeigemitteln für die Dopplersignale sowie einem Signalerzeuger, welcher für
entgegengesetzte Bewegungsrichtungen des Mediums unterschiedliche, der Jeweiligen
Richtung zugeordnete Richtungssignale erzeugt. Unter dem Begriff unterschiedliche
Richtungssignale soll dabei beispielsweise verstanden werden, daß die Signale sich
z.B. in der Amplitude, Frequenz, #Polarität od.dgl. voneinander unterscheiden. Es
soll aber auch darunter verstanden werden, daß gegebenenfalls gleichartige Signale
an getrennten Ausgängen erzeugt werden, wobei das Auftreten eines Signales an einem
bestimmten Ausgang das Kriterium für die jeweilige Bewegungsrichtung des Mediums
darstellt.
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Geräte der genannten Art (sog. richtungsanzeigende Dopplergeräte)
werden in der Medizin häufig zum Messen der Strömungsgeschwindigkeit sowie der Strömungsrichtung
von Blut in Blutgefäßen
verwendet. Bekannte Geräte enthalten dabei
einen Schreiber, dessen Schreibstift in Abhängigkeit von den Richtungssignalen in
entgegengesetzten Richtungen ausgelenkt wird, z.B.
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bei Richtungssignalen für die positive Strömungsrichtung über die
Nullinie und bei Signalen für die negative Strömungsrichtung unter die Nullinie
des Schreibers. Aus der Auslenkrichtung des Schreibstiftes ergibt sich somit unmittelbar
die Strömungsrichtung ded Blutes, die Auslenkamplitude des Schreibstiftes hingegen
ist ein unmittelbares Naß für die Strömungsgeschwindigkeit.
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Die Verwendung eines Schreibers allein als Anzeigemittel für die Strömungsrichtung
von Blut in Blutgefäßen hat gewisse Nachteile. In der Praxis kommt es beispielsweise
recht häufig vor, daß der untersuchende Arzt möglichst rasch ein Blutgefäß mit einer
ganz bestimmten Strömungsrichtung des Blutes auffinden wili, z.B. zum Zwecke einer
raschen Injektion eines Medikamentes, Kontrastmittels od.dgl.. Das Aufsuchen eines
solchen Gefäßes erfordert bei den bekannten Geräten eine dauernde Beobachtung des
Schreibers durch den Untersucher. Diese Aufgabe zusätzlich zu seiner Arbeit am Patienten
stellt nicht unerhebliche Anforderungen an die Konzentrationsfähigkeit des Untersuchers.
Infolgedessen wird der Untersucher durch die Beobachtung des Schreibers von seiner
eigentlichen Arbeit am Patienten abgelenkt, was wiederum das rasche Auffinden des
Gefäßes beeinträchtigt. Ein weiterer Nachteil ergibt sich, wenn der Untersucher
wünscht, daß erst nach Orten eines Blutgefäßes mit einer bestimmten Blutstromrichtung
das Strömungssignal am Schreiber aufgezeichnet werden soll, z.B. aus Gründen einer
einfacheren Auswertung des geschriebenen Signals oder um beispielsweise lediglich
Schreibpapier zu sparen. Der Meßablauf in einer solchen zeitlichen Rethenfolge ist
mit den bekannten Geräten praktißch nicht durchftlllrbar, weil das Erkennen
der
jeweils vorliegenden Strömungsrichtung lediglich anhand des Schreibers selbst vorgenommen
werden kann, d.h. der Schreiber während der Ortung schon eingeschaltet sein muß.
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Aufgabe der Erfindung ist es, die genannten Nachteile zu beseitigen,
d.h. ein Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, welches unabhängig von einem
Schreiber ein rasches Erfassen der Bewegung eines strömenden Mediums mit einer bestimmten
Strömungsrichtung erlaubt und die Strömungsrichtung unabhängig von der Strömungsgeschwindigkeit,
vorzugsweise akustisch, erkennbar macht.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch,eine Einrichtung für
die Steuerung der Anzeigemittel in Abhängigkeit von den Richtungssignalen im Sinne
der Erzeugung akustischer Richtungsanzeigen zusätzlich zu der Anzeige der Dopplersignale.
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Bei dem erfindungsgemäßen Dopplergerät ist somit erreicht, daß der
Untersucher auch ohne Zuhilfenahme eines Schreibers die Strömungsrichtung eines
bewegten Mediums, also z.B. von Blut in einem erfaßten Gefäß, sofort erkennen kann.
Da die Richtungsanzeige akustisch geschieht, kann sich der Untersucher im Falle
der Blutgefäßortung voll auf den Patienten konzentrieren. Das gewünschte Gefäß kann
somit erheblich rascher gefunden werden und die Anforderungen an die Konzentrationsfähigkeit
des Untersuchers sind geringer. Die evtl. Einschaltung eines Schreibers kann zu
einem beliebigen Zeitpunkt erfolgen, also z.B. schon während des Ortungsvorganges
oder erst nach bereits erfolgter Ortung des gewünschten Gefäßes.
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In einer speziellen Ausbildung der Erfindung kann für jede Bewegungsrichtung
eine eigene akustische Richtungsanzeige vorgesehen werden. Im allgemeinen reicht
es Jedoch aus, wenn lediglich
eine Bewegungsrichtung akustisch angezeigt
wird. Eine solche Richtungsanzeige erhält man beispielsweise durch einen Richtungskennton,
z.B. 500 Hz-Brwmn, der einer akustischen Anzeige der Dopplersignale überlagert wird.
Zur Erzeugung des Richtungskenntones ist zweckmäßig ein Oszillator vorgesehen, der
durch das Jeweilige zugeordnete Richtungssignal bei dessen Auftreten an die akustischen
Anzeigemittel angeschaltet wird.
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Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand einer Figur, welche ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzipschaltbild darstellt, im folgenden näher
erläutert.
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Das dargestellte Gerät dient insbesondere zum Erfassen von Blutströmungen
in Blutgefäßen.
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In der Figur ist mit 1 ein aus einem Ultraschallsender 2 sowie einem
Ultraschallempfänger 3 bestehendes Ultraschall-Sende-Empfangssystem bezeichnet.
Der Sender 2 sowie der Empfänger 3 bestehen in der dargestellten Form aus zwei nebeneinander
angeordneten piezoelektrischen Kristallplättchen. Selbstverständlich kann auch ein
einziger, wechselweise als Sender und Empfänger arbeitender Kristall verwendet werden.
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Der Ultraschallsender 2 wird von einem Hochfrequenzsender 4 mit der
Frequenz fO (5 MHz) gespeist. Die Signale des Senders 4 werden ferner in der Phase
unverschoben einem ersten Summierglied 5 sowie in der Phase um den Winkel « = 900
verschoben einem zweiten Summierglied 6 zugeführt. Die Phasenverschiebung geschieht
mittels eines dem Sender 4 nachgeschalteten Phasenschiebers 7.
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Die vom Ultraschallempfänger 5 kommenden Signale (reflektierte Ultraschallwellen)
werden in einem Hochfrequenzverstärker 8 verstärkt und anschließend zur Überlagerung
mit dem Jeweiligen
phasenverschobenen bzw. nicht phasenverschobenen
Sendesignal ebenfalls den Summiergliedern 5 bzw. 6 zugeführt. Jedem Summierglied
5 bzw. 6 ist ein Demodulator 9 bzw. 10 nachgeschaltet, an deren Ausgängen getrennte
Dopplersignale D1 bzw. D2 auftreten, wenn die Empfangssignale vom strömenden Blut
stammen. Das Dopplersignal D2 ist dabei gegenüber dem Dopplersignal D bei positiver
Strömungsrichtung des Blutes um den Winkel +90 und +90 bei negativer Strömungsrichtung
um den Winkel 900 phasenverschoben.
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Das Dopplersignal D1 wird über eine Entkoppelstufe 11 sowie einen
Nederfrequenzverstärker 12 einem Lautsprecher 13 zur akustischen Anzeige (Strömungsgeräusch)
zugeführt. Zum Zwecke der Erzeugung von die Strömungsrichtung anzeigenden elektrischen
Signalen (Richtungssignale) werclcn die Dopplersignale D1 und D2 außerdem einer
aus Impulsformgliedern 14, 15 (Differenzierglied mit nachgeschaltetem Schmitt-Trigger),
monostabilen Kippstufe 16, 17 sowie UND-Gliedern 18, 19 bestehenden Richtungsimpuls-Erzeugeeinrichtung
zugeleitet. Da diese Einrichtung bekannt ist, kann auf eine nähere Erklärung ihres
Aufbaus sowie ihrer Funktionsweise verzichtet werden. Wesentlich ist lediglich,
daß die Einrichtung das Vorliegen einer positiven Blutströmung (bezogen auf die
Einstrahlrichtung des Ultraschalls in das Gefäß) durch Auftreten von Spannungsimpulsen
D3 am Ausgang des UND-Gliedes 18, das Vorliegen einer negativen Blutströmung hingegen
durch das Auftreten von Spannungsimpulsen D4 am Ausgang des UND-Gliedes 19 anzeigt.
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Zum Zwecke der Gewinnung einer optischen Richtungsanzeige können die
jeweils an den Ausgängen der UND-Glieder 18 bzw. 19 auftretenden Spannungsimpulse
in nachgeschalteten Integriergliedern 20 bzw. 21 aufsummiert und anschließend Jeweils
getrennt dem nicht invertierenden bzw. invertierenden Eingang
eines
Operationsverstärkers 22 zugeführt werden. Dem Operationsverstärker 22 ist ein Schreiber
23 nachgeschaltet, dessen Schreibstift bei positiver Ausgangsspannung des Operationsverstärkers
22 über die Nullinie und bei negativer Ausgangsspannung unter die Nullinie ausgelenkt
wird.
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Die Spannungsimpulse können ferner auch zur Gewinnung einer von der
optischen unabhängigen, akustischen Richtungsanzeige wahlweise mittels eines Umschalters
24 (die Impulse D4 bei gezeichneter Schaltstellung des Schalters 24 am Schaltkontakt
25, die Impulse D3 bei Umschaltung des Schalters 24 an dem Schaltkontakt 26) einem
Transistorschalter 27 zugeführt werden. Ein dem Schalter 27 zugeführter Impuls D3
oder D4 bewirkt dabei, daß der Schalter 27 geschlossen wird. Das Schliessen des
Schalters 27 wiederum bewirkt, daß ein über den Niederfrequenzverstärker 12 mit
dem Lautsprecher 13 verbundener 500 Hz-Oszillator 28 eingeschaltet wird, wodurch
dem am Lautsprecher 13 vorhandenen Dopplergeräusch ein 500 Hz-Ton überlagert wird.
Ein dritter, an Masse liegender Schaltkontakt 29 ermöglicht, daß unabgängig vom
Auftreten von Impulsen D3 bzw.
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D4 der Oszillator 28 immer ausgeschaltet ist (Unterbrechung der akustischen
Richtungsanzeige).
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Die Funktionsweise des erfindungsgemäßen Gerätes nach der Fi--gur
ergibt sich somit wie folgt: Das Ultraschall-Sende-Empfangssystem 1 wird am Körper
des Patienten angesetzt und der Ultraschallstrahl des Senders 2 in das Gewebe eingestrahlt.
Erfaßt die Sendekeule des Senders 2 dabei strömendes Blut, so werden die dabei auftretenden
Dopplersignale durch den Lautsprecher 13 akustisch angezeigt.
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Strömt das Blut dabei in negativer Richtung (bezogen auf die Einstrahlrichtung
des Ultraßchallatrahlas so treten Impulse D4 am Ausgang des UND-Gliedes 19 auf,
welche in der gezeichneten
Schaltstellung des Schalters 24 den Schalter
27 schließen. Der Oszillator 28 wird dadurch angeworfen und dem Strömungsgeräusch
am Lautsprecher 13 somit ein 500 Hz-Ton überlagert. Das Auftreten des 500 Hz-Tones
zusätzlich zum Strömungsgeräusch zeigt dem Untersucher an, daß die Schallkeule des
Ultraschallsenders 2 Blut mit negativer Strömungsrichtung erfaßt hat. Ertönt in
der gezeichneten Schaltstellung des Schalters 27 im Lautsprecher 13 hingegen nur
ein Doppiergeräusch ohne 500 Hz-Ton, so erkennt der Untersucher automatisch das
Vorliegen von Blut mit positiver Strömungsrichtung.