DE2208742A1

DE2208742A1 - Verfahren zur Analyse der Funktionen der inneren Organe des menschlichen Körpers und Gerät zur Durchführung des Verfahrens

Info

Publication number: DE2208742A1
Application number: DE19722208742
Authority: DE
Inventors: Arno Boulder; Owens Alan R.; Wright William L.; Longmont; CoI. Stein (V.StA.)
Original assignee: Picker Electronics Inc
Current assignee: Picker Electronics Inc
Priority date: 1971-02-25
Filing date: 1972-02-24
Publication date: 1972-09-14
Also published as: US3744479A; CA1003501A

Description

22. Februar 1972 GzS/pn

PICVJiJi ELECTRO!:IC,i;, INC., GOl Öouth Boatoii street,

Longmont, Colorado, U.S.A.

Verfahren zur Analyse eier Funktionen der inneren Organe des menschlichen körpers und Gerät; zur Durchführung des Verfahrens

Die Erfindung bezieht sich auf Klinische Geräte und deren Arbeitsverfahren, und mehr im einzelnen auf ein Aufzeichnungssystor.1 zur visuellen Darstellung von Ultraschalldaten und anderen physiologischen Daten, v/ie z.B. Elektrokardiosrammdaton, in Zeitl;orrclation.

Es v/urdon Ultraschallsysteiie vorv/endet, um die Funktionen der inneren Organe des menschlichen Körpers zu analysieren. Ira allgemeinen v/uruen die Ultrascnallechos in einer /!-DarstellungBart als vertikale .Spitzen auf einer horizontalen Linie dargestellt. Wenn ein arbeitendes Organ, wie z.H. ein llcrzventil, mit einem Ultraschalisy.stem untcr-.sucnt v/irα, kann eine Aufzeichnung des zeitlichen Abstandes der vertikalen Spitzen gemacht werden, um die relative zeitliche Anordnung des Organs festzustellen. Eine derartige Aufzeichnung liefert wertvolle diagnostische In-'mat ionen.

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En wurden zahlreiche andere physiologische I.ionitorsysteiue ebenfalls verwendet, um die I''unktionen der inneren Organe zu analysieren. Zum Beispiel liefert der lilol;troi;ardiogr:'.ph eine fortlaufende Aufzeichnung (nämlicn ein Elektrokardiogramm) , der Schwankungen der von dem Merz während des Herzschlagzykluses erzeugten elektrischen Potentiale. Die Aufzeichnung wird allgemein auf einem Papierstreifen gemacht, der mit einer konstanten Geschwindigkeit mit BexAi.?; auf einen Schreibstift bewegt wird. Eine lineare Skala kann dann dem Papier zugeordnet werden, um die Schwankungen der elektrischen Potentiale mit der Skala zu vergleichen.

Das Elektrokardiogramm läßt Schlüsse auf gewisse Art von Herzstörungen zu. Diese Schlussfolgerungen werden durch Untersuchung des Elektrokardiogramms erhalten. Zum Beispiel liefert die Grölie der Spannungen an verschiedenen Punkten entlang des Kardiogramms, die Schnelligkeit oder die Frequenz der Schwankungen und die Form der verschiedenen Teile der Spannungswellenform wertvolle diagnostische Informationen. Jedoch muli der Arzt sehr genaue Messungen dieser Veränderlichung des Elektrokardiogramms durchführen, um ihre Bedeutung richtig zu interpretieren.

Bei der Analyse und Ermittlung der Funktionsweise von gewissen Organen des menschlichen Körpers ist es wünschenswert, die Daten, die von einem physiologischen Monitorsystem erhalten wurden, wie z.B. ein Ultraschallsystem, mit Daten zu vergleichen, die mittels anderer physiologischer Monitorsysteme erhalten wurden, wie z.B. ein Elektrokardiogramm. Oft wird die Aufzeichnung, die mit einem dieser Systeme gemacht wurde, zeitlich an das Aufzeichnungssystem

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des anderen Systems angelegt, um au versuchen, die bei der einen Aufzeichnung auftretenden Fluktuationen mit den bei der anderen Aufzeichnung auftretenden Fluktuationen au vergleichen. Dieses Verfahren der iioite zu Seite Ermittlung von zwei unterschiedlichen Aufzeichnungen wurde im alicemeinen für die meisten Ermittlungen für verhältnismäßig zufriedenstellend gehalten. Jedoch ist es häufig wünschenswert, die genaue relative ötelluncj eines arbeitenden Organs zu einen genauen Zeitpunkt zu wissen, zu dein eine bestimmte Schwankung bei anderen physiologischen Daten auftritt«

Zum Beispiel ist es bei der Ermittlung der Arbeitsweise des ilerzventils wünschenswert, die relative stellung des Herzventils zu einem bestimmten Zeitpunkt zu kennen, an dem das von dem Herz erzeugte elektrische Potential einen maximalen Wert erreicht. Die Ermittlung mittels Vergleichen zweier unterschiedlicher Aufzeichnungen und mittels den Versuchs der Korrelation von Zeitpunkten der einen Aufzeichnung mit entsprechenden Zeitpunkten der anderen Auszeichnung ist zumindestens semvierig.

Es wurde als sehr erstrebenswert erachtet, Ultraschalldfiten, v/ie auch andere physiologische Daten, wie z.B. ElektrokardiogranindatGn, auf einer einzigen gemeinsamen Sichtdarstellung darzustellen. Ebenso wünschenswert scheint es zu sein, die Ultrnschallda.ten mit den Elektrokardiograinmdaten so vm synchronisieren, daß diese zwei Datensätze zeitlich zueinander korreliert sind.

Die vorliegende Erfindung richtet sich aui ein klinisches 1 Olli tor system und aux ein Verfahren für deren Betrieb, das die FunKtion der inneren Organe des menschlichen

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Körpers analysiert, indem Ultraschalldaten und andere physiologische Daten in Zeitkorrelation dargestellt v/erden, wodurch die genannten Kachteile sowie auch andere Nachteile der bekannten Systeme beseitigt v/erden.

In Übereinstimmung mit einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein I.Ionitorsystem zur Diagnose der Funktion von inneren Organen geschalten. Das Monitorsystem enthält einen Impulsgenerator zur Erzeugung einer Reihe von zeitlich im Abstand liegenden Impulsen, einen Übertrager, der mit dem Impulsgenerator verbunden ist, um Ultraschallwellen auszusenden und aufzufangen, und einen Konverterschaltiu-eis zur Umsetzung der Ultraschallwellen in elektrische Signale. Das Aufseichnungssystem enthält auch einen physiologischen Verstärker, wie z.B. einen Elektrokardiographenverstärker, der einen Eingangsschaltkreis zur Aufnahme der Signale besitzt, die die physiologische Information darstellen, wie z.B. die elektrischen Potentiale, die während eines Herzzykluses erzeugt werden. Ein Bezugssignalgenerator, wie z.B. ein Sägezahngenerator, ist mit dem Signalvergleicher verbunden, um bei Aufnahme eines der mit Zeitabstand versehenen Impulse ein Bezugssignal dem Signalvergleicher .zuzuführen. Der physiologische Verstärker ist ebenfalls mit dem Signalvergleicher verbunden, so daß, wenn das von dem Verstärker erzeugte Signal einen mit Bezug auf das liezugssignal vorher festgelegten Wert überschreitet, von dem Signalvergleicher ein Ausgangssignal erzeugt wird. Das von dem Signalkomparator erzeugte Ausgangssignal wie auch das von der Konverterschaltung erzeugte Signal, werden einem Videoverstärker zugeführt. Die von dom Videoverstärker erzeugten Signale werden dann einer Anzeigevorrichtung zugeführt, wie z.B. einer Kathodenstrahlröhre, wobei diese Signalesowohl die Ultraschalldaten als auch andere physiologische Daten darstellen.

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In Übereinstimmung mit einem anderen .-ispekt der vorliegenden Erfindung enthält das Aufzeichnungssystem einen oignalgenerator, der ebenfalls mit dem Signalvergleicher verbunden ist. Der Signalgenerator erzeugt ein Signal, dessen Wert eine vorgewählte Tiefe darstellt, aie untersucht werden soll. Ebenso enthält der Signalgenerator eine Schaltanordnung zur Veränderung des Wertes des Signals, um die vorgewählte Untersuchungstiefe zu verändern.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält der Anzeiger einen horizontalen Ablenkgenerator zur Ablenkung eines Elektronenstrahls entlang einer horizontalen Linie über die Darstellungsfiäche der Elektronenstrahlröhre mit einer vorherbestimmten Geschwindigkeit. Die Anzeigeanordnung enthält ebenfalls einen vertikalen Ablenkgenerator zur Ablenkung des Elektronenstrahls in

/Weise fortlaufender oder in abgestufter entlang einer vertikalen Bewegungslinie mit einer vorbestimmten Geschwindigkeitsrate.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung nimmt die Anzeigeeinrichtung die i^!'orm eines Gpeicheroszillographen an, um ein zusammengesetztes Bild der Ultraschall- und der anderen physiologischen Daten zu erzeugen, wobei das Bild für zumindest eine Zeitdauer Deibehalten wird, die einer vertikalen Auslenkung der kathodenstrahlröhre entspricht.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Monitorsystem einen elektrischen Schaltkreis, der zwischen dem Pulsgenerator und dem horizontalen ablenkgenerator angeordnet ist, so daß eine horizontale Ablenkung des Elektronenstrahls ausgelöst wird bei Aufnahme eines Impulses mit Zoitabstand von dem Impulsgenerator. 209838/0728

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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist der Videoverstärker mit der Intensitätssteuerung oder der Einschaltelektrode der Kathodenstrahlröhre verbunden.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Diagnose der Funktion eines inneren Organs geschaffen. Das Verfahren enthält die Schritte des Erzeugens einer Folge von in Zeitabstand liegenden Impulsen, Zuführen dieser Impulsfolge einem Übertrager, Erzeugen von Ultraschallwellen mit dem Übertrager, und Aufnahme der reflektierten Ultraschallwellen mit einem Übertrager. Das Verfahren enthält ebenfalls die Schritte des Umsetsenn der empfangenen Ultraschallwellen in elektrische Signal, Zuführen der elektrischen Signale zu einer Eingangsschaltung eines Videoverstärkers, Zuführen der Signale, die die physiologische Information darstellen, zu dem Eingangsschaltkreis eines physiologischen Verstärkers, Verstärken der physiologischen Signale, und Zuführen der verstärkten physiologischen Signale zu dem Eingangsschaltkreis eines Signalvergleichers. Ebenfalls enthält das Verfahren die Schritte des elektrischen Vergleichens der Werte der verstärkten physiologischen Signale mit einem Bezugssignal, Erzeugen von Ausgangssignalen mit dem^Signalvergleicher, wenn die verstärkten Signale einen vorbestimmten Wert mit Bezug auf das Bezugssignal erreichen, Zuführen der Ausgangssignale, die von dem Vergleicher erzeugt werden, zu dem Videoverstärker, und Zuführen eines Steuersignals mit dem Videoverstärker zu einer Anzeigevorrichtung, um damit eine Ausgangsdarstellung zu liefern, die eine Darstellung der Ultraschalldaten und der anderen physiologischen Daten darstellt.

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In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Verfahren die Veränderung der Intensität einer Kathodenstrahlröhre, um die Ausgangsdarstellung zu liefern.

In Übereinstimmung mit einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung enthält das Verfahren das Einschalten einer Kathodenstrahlröhre in Übereinstijaraung mit dem Wert des Steuersignals, um die Ausgangsdarstellung zu liefern.

Es 1st daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Monitorsystem für die Darstellung einer gemeinsamen Darstellung von sowohl der ültraschalldaten als auch der anderen physiologischen Daten zu liefern.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines Monitorsystems für die gegenseitige Darstellung in Zeitkorrelation.

Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines klinischen Monitorsystems für die gleichzeitige Darstellung von Ultraschalldaten und von Elektrokardiogrammdaten auf einer einzigen Darstellungsfläche.

Eine noch andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines MonitorSchaltkreises für die Synchronisierung der Ultraschalldaten und der physiologischen Daten, bei der die Datensätze zeitlich zueinander korr.elJLert sind.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung einer Monitorschaltung, bei der ein Ultraschallsysteni in Verbindung mit anderen pirysiologischen Auf-

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zeichnunc'ssystemen betrieben wird, wie z.B. ein Elektrokardiograph, so daß die Datensätze, die von dem Ultraschallsystem und von den anderen physiologischen Monitorsystemen erhalten werden, elektrisch miteinander synchronisiert und verbunden werden können, um eine einzige Darstellung zu erreichen.

Im folgenden wird daher ein klinisches Monitorsystem geschildert, das ein Ultraschallsystem besitzt, das in Verbindung mit anderen physiologischen Llonitorsystemen, wie z.B. ein Elektrokardiograph, betrieben wird, um eine gemeinsame visuelle Darstellung sowohl von den Ultraschalldaten als auch von den anderen physiologischen Daten zu erreichen.' Das klinische Monitorsystem enthält ebenfalls Schaltungen für die elektrische Synchronisierung und für die Kombinierung der Ultraschalldaten und der anderen physiologischen Daten, so daß beide Datensätze simultan dargestellt und zeitlich zueinander korreliert sind. Die Ultraschalldaten und die anderen physiologi.schen Daten werden zueinander elektrisch synchronisiert und gleichzeitig in Zeitkorrelation zueinander dargestellt.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der beiliegenden Darstellung eines Ausführungsbeispiels sowie aus der folgenden Beschreibung.

Es zeigt:

Fig. 1 in einem elektrischen Blockdiagramm die Grundform des Monitorsysteins gemäß der vorliegenden Erfindung;

Tig. 2 in einem elektrischen Schema in größeren Einzelheiten die üchaltung von Teilen der Schaltung des Monitorsystems der Fig. 1; und

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Fig. ο in einer graphischen Darstellung eine typische Darstellung von Ultraschalldaten und Elektrokardiographdaten, die in Zeitkorrolation und als Zeitfunktion dargestellt sind.

Fig. 1 illustriert ein Monitorsystem 10, das allgemein aus einem Ultraschallsystem 12 besteht, das in Verbindung mit einem Elektrokardiographsystom 14 arbeitet, um ein gemeinsames Bild der Ultraschalldaten und der Elektrokardiogrammdaten auf einen iiathodenstrahlrohr 10 zu liefern.

Mehr im einzelnen enthält das Ultraschallsystem allgemein einen Zeitsteuerungsimpulskreis Iy zur Zuführung einer !■"olge von zeitlich im Abstand liegenden Impulsen zu einem Impulsformernetzwerk 20. Die Ausgangssignale, die von dem Impulsformernetzwerk 20 erzeugt werden, werden dann einem Ultraschallübertrager zugefünrt, der wiederum eine Ultraschallwelle erzeugt.

Ytenn die ausgestrahlten Ultraschallwellen ein Objekt treffen, kehrt eine reflektierte Welle zu dem übertrager 22 zurück, wird zu einem elektrischen üignal umgesetzt und dem Empfänger 24 zugeführt. Das von dem Empfänger 24 erzeugte Ausgangssignal wird dann einem der Eingangsanschlüsse eines Videoverstärkers 2ü zugeführt.

Das Elektrokardiographensystem 14 besteht-allgemein aus einem Markiorungszeitskalenablenkschaltkrels 28 mit einem Eingangsanschluß, der mit dein Taktgeberimpulsschaltkreis 1<J verbunden ist, und einem Ausgangsanschluß, der mit einem der Eingangsanschlüsse eines Vergleicnsschaltkreises 30 verbunden ist. Der Markierungszeitskaleiiableniumgsschaltkrois 2'ύ besitzt im allgemeinen die JU'orm eines ijägezahngenerators und erzeugt nach Aufnahme eines Impulasignales von dorn Taktgcberimpuißschaltkrels 18 ein Sägezahnsi<jaal,

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das dem Eingangsanschluß dos Vergleichsschaltkreises zugeführt wird.

Das Elektrokardiographensystem enthält auch einen Elektrokardiographenverstärker 32, dessen Eingangsimschlüsse mit einem Paar von Elektrokardiographolektroden verbunden sind, und dessen Auc.gangsanschluß-mit dem anderen Einganrjsanschluß des Komparatorschaltkreises 30 verbunden ist. Ebenfalls verbunden mit dem letzteren Eingancsanschluß des Vergleichsschaltkreises 30 ist der Ausgangsanschluß eines TiefenauswahlSchaltkreises 34.

Der Tiefenauswahlschaltkreis 34 besteht aus einem veränderlichen Widerstand 36, einem Widerstand 38, einem Potentiometer 40 und einem veränderlichen Widerstand 42, die alle in Serie zwischen dem positiven Anschluß einer 18-Volt Leistungsversorgungsquelle und Masse angeschlossen sind. Der bewegliche Kontakt des Potentiometers 40 liefert den Ausgangsanschluß des Tiefenauswahlschaltkreises 34, der mit dem Eingangsanschluß des Vergleichsschaltkreises 30 verbunden ist. Durch Veränderung der Stellung des beweglichen Kontaktes des Potentiometers 40 ist es entsprechend möglich, den Wert des Signalos zu verändern, der dem Eingangsanschluß des Vergleichsschaltkreises 30 zugeführt wird.

Der Ausgangsanschluß des Vergleichsschaltkreises 30 ist mit einem anderen Eingangsanschluß des Videoverstärkers 26 verbunden, und der Ausgangsanschluß des Videoverstärkers 3G ist mit der Einschaltelektrode 43 der Kathodenstrahlröhre IG verbunden. Die Signale, die die Ultraschalldaten darstellen, und die Signale, die die Elektrokardiographdaten darsteilen, werden somit in dem Videoverstärker 2(5 kombiniert, um Einschaltsignale für die Kahtodonstrahlröhre 1(5 zu liefern.

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Ein Ultraschallzeitskalenhorizontalablenkgenerator 44 ist übei' einen Ablenkverstärker 40 mit den horizontalen Ablenkplatten. 47 der Kathodenstrahlröhre verbunden. Der Eingangsanschluß des Zeitskalenhorizontalablenkgenerators 44 ist mit dem Ausgangsanschluß des Taktgeberimpulsschaltkreises 18 vex'bunden, so daß eine horizontale Auslenkung des Elektronenstrahls in der Kathodenstrahlröhre ausgelöst wird, wenn ein Impulssignal von dem Horizontalgenerator aufgenommen wird. Ebenso ist ein Elektroteardiograph-Zeit-Vertikalablenkgenerator 48 über einen Ablenkverstärker 50 mit den vertikalen Ablenkplatten 52, 54 der Kathodenstrahlröhre 16 vei"bunden. Nach Beendigung einer horizontalen Auslenkung durch den horizontalen Generator 44 lenkt entsprechend dem Vertikalablenkgenerator 48 den Elektronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 16 um eine Inkrement-Entiernung entlang einer vertikalen Bewegungslinie ab.

Fig. 2 illustriert in größeren Einzelheiten die elektrische Schaltung der Marisierungszeitskalenablenkschaltung 28, der Vergleichsschaltung 30 und des Elektrokardiographenverstärkers 32. Genauer gesagt ist einer der Elektrokardiographenelektroden über ein Paar von serienverbundenen Widerständen 5ü, 53 mit dem nicht-invertierenden Eingangsanschluü eines Differential-Verstärkers GO verbunden. Die andere E.lektro-kardiographenelektrode ist über ein Paar von serienverbundenen V/iderständen 62, 64 mit dem nichtinvertierenden Eingangsanschluld eines Differentialverstärkers 68 verbunden, uie Differentialverstärker 60, üü, wie auch die anderen Differentialverstärker in dem Elektrokardiographenverstärker 32, dem Markierungszeitskalenablenkschaltkreis 28 und dem Vergleichsschaltkreis 30 werden mit Betriebspotentialen von einem positiven Anschluß der 13-Volt Versorgungsquelle und dem negativen Anschluß einer 12-Volt Vcrsorgung.squelle versorgt.

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Der Verbindungspunkt zwischen dem Widerstand C>G und dem Widerstand GU ist mit der Kathode eine Diode 70 verbunden, deren Anode mit der Anode eine Diode 72 verbunden ist. Die Kathode der Diode 72 ist mit einem Verbindungspunkt zwischen dem IVi der st and G2 und dem V/iderstand ü4 verbunden. Die gemeinsam verbundenen Anoden der Dioden 70, 72 sind über einen V/iderstand 74 mit dem negativen Anschluß der 12-Volt Versorgungsquclle verbunden, und ebenfalls mit der Kathode der Diode 7(3. Die Anode der Diode 70 ist mit der Kathode eine Diocie vt> verbunden, deren Anode mit der Kathode einer Diode oO verbunden ist. Die Anode der Diode 80 ist direkt mit Ilasso verbunden.

Der Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 5(3, 58 ist ebenfalls mit der Anode einer Diode Uli verbunden, deren Kathode mit der Kathode einer anderen Diode U4 verbunden ist. Die Anode der Diode 34 ist direkt mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen (52, ü4 verbunden. Ebenso sind die gemeinsam verbundenen Kathoden der Dioden <J2, L'4 über einen Widerstand lio mit dem positiven Anschluß der 18-Volt Versorgungsquelle verbunden und mit der Anode einer Diode iiu. Die Kathode der Diode 8<j ist mit der /node einer Diode ¹JO verbunden, deren Kathode mit der Anode einer Diode 92 verbunden ist. Weiterhin ist die Kathode der Diode 92 direkt mit Masse verbunden.

Der Ausgangsanschluß des DifferentialVerstärkers ü0 ist über eine Parallelschaltung au;; Kondensator 94 und Widerstand 9ü mit dem invertierenden Eingangsnnschluß dieses Verstärkers verbunden. In gleicher V/oiso ist dor Ausgangsanschluß des Differcntialverstärkers üü übei* eine Parallelschaltung aus Kondensator ¹Ju und V/iderstand IUJ mit dem invertierenden Eingangsanschiuß der. Verstärker?'» bi; verbunden. Weiterhin ist der invertierende EingangsanschluU des Verstärkers UU über einon Widerstand 1U2 mit dem invertierenden iC in cane κ η η sehluß do.·; Verstilvkors üi> verbunden.

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Der Eingangsanachluß des DifferentialVerstärkers üO ist ebenfalls über einen Widerstand 104 mit dem invertierenden Ausgangsanschluß eines DifferentialVerstärkers lOü verbunden, dessen nicüt-invert.ierender Eingangsanschluß über einen Widerstand 10ü mit dem Ausgangsanschluß eines Differencialverstärkers in; verbunden ißt. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers JLUo ist dann über einen liückkopplungswiderstand 110 mit dem invertierenden Eingangsanschluß diese Verstärkers verbunden. Zusätzlich ist der nicht-invertierende Eingangsanschluß eines Ditferentinlverstärkers lüt> über eine Serienschaltung aus Widerstand 112 und veränderlichem Widerstand 114 mit Masse verbunden.

Der Ausgangsanschluß des DifierentialVerstärkers 10ü ist ebenfalls mit dem nicht-invertieronden i'Jingangsanschiuß eines anderen DifxerentialverstärJ:ors llü verbunden, dessen invertierenden JJingangsanschluß über eine üerienschaltung aus \/iderstand Hu, veränderlichem \/iderstand 120 und Kapazität 122 mit aera negativen Anscnluß der 12-Volt Versorgungsquolle verbunden ist. Der Ausgangsanschluß des Verstärkers llö ist über eine Parallelschaltung aus Widerstand 124 und Kondensator 126 mit dem invertierenden Eingangsanschluß dieses Verstärkers verbunden.

Der Ausgangsanschluß des Differentialverstärkers 116 ist dann über einen normalerweise offenen Schalter S-I mit einem der Anschlüsse eines Widerstandes 128 in dem Vergleichsschaltkreis 30 verbunden. Der andere Anschluß des Widerstandes 3.2« ist über einen Kondensator 130 mit dem Emitter eines PIiP-Transistors 132 verbunden, dessen Basis über einen Widerstand 134 mit dem positiven Anschluß der 18-Volt Versorp;ung,squello verbunden ist. Die Basis

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des Transistors 132 ist über einen Widerstand 13G rait Masse verbunden, und der Kollektor dieses Transistors ist direkt mit Masse verbunden.

Der Emitter des Transistors 132 ist ebenfalls mit dem nicht-invertiercnden Eingangsanschluß eines Differentialverstärkers 133 verbunden, und der Ausgangsanschluß dieses Verstärkers ist über ein Paar von serienverbundenen Widerständen 140, 142 mit Masse verbunden. Der Verbinduiif;spunkt zwischen den Widerständen 140, 142 ist mit dem Videoverstärkorschaltkreis 2ü verbunden. Der Differcntialverstärker 138 enthält ein Kompensationsnetzwerk, das aus einem Kondensator 144 besteht.

Der nicht-invertieronde Eingangsanschluß eines Differentialverstärkers 138 ist ebenfalls über einen Widerstand 14G mit dem beweglichen Kontakt eines Potentiometers 40 verbunden. Einer der stationären Anschlüsse des Potentiometers 40 ist über eine Üerlenschaltung aus Widerstand 38 und veränderlichem V/iderstand 3(5 mit dem positiven Anschluß der lü-Volt Versorgungsqueile verbunden. Der andere stationäre Kontakt des Potentiometers 40 ist über einen veränderlichen V/iderstand 42 mit Masse verbunden.

Der invertierende Eingangsanschluß des Differentialverstärkers 15b in dem Vergleichsschaltkreis 30 ist mit dem invertierenden Eingangsanschluß eines Differentialverstärkers 156 in dem Markierungszeitskalenablenkschaltkreis 28 verbunden. Der Ausgangsanschluß des Differentialverstärkers 150 ist direkt mit dem invertierenden Eingangsanschluß dieses Verstärkers verbunden, und ebenfalls mit einem Anschluß eines Kondensators 158. Der andere Anschluß dos Kondensators 15U ist mit der Kathode einer Diode IGO verbunden, deren Anode mit dem positiven Anschluß einer 18-Volt Vorsorgungsquello verbunden ist.

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Die Kathode der Diode XOO ist ebenfalls über einen Widerstand 162 mit dem nicht-invertierenden EingangsanschluJi des Differentialverstfirkers IbG und mit dem Emitter eines PiMP-Transistors 104 verbunden. Die Basis des Transistors 104 ict über einen Widerstand ibli mit Masse verbunden, und der Kollektor uieses 'jxansir.torE ist direkt mit blasse verbunden. Zusätzlich ist der Emitter des Transistors lt>4 üb or einen Kondensator 170 mit Ma.sse verbunden, und die Basis des Transistors 1U4 ist über ein Paar von in .'ierie angeordneten Y/iderst.äncien 172, 174 wit dein Tnktgeberimpulsschaltkreis ILS verbunden. Schließlich ist der Verbindung.·:— punkt zwischen den in ,Jerie liegenden Widerständen 17^, 174 übei? einen Widerstand 17ü mit dem negativen Anschluß der 12-Volt Versorgungsquelle verbunden.

Der Vergleiciisschaltkreis 30 arbeitet durch Vergleich eines linearen Anstiegs, der von dem Markierungszeitskalenablenkschaltkreis '2V> erzeugt wird, mit einer Gleichstromspannung, die von dem Elcktrokardiographon-verstärker 32 erzeugt wird, um einen Auijgangsimpuis zu erzeugen, wenn die Amplituden dieser zwei Signale gleicn sind. Das lineare Rampensignal wird mittels einer Einsehließstreifcnschaltung (boot-strap circuit) einschließlich des Difi'erentialverstärkers 15b erzeugt. Der Transistor 1C4 arbeitet als ein Emitterfolger, wobei der Emitter anfänglich bei ungefähr Null Volt arbeitet. Wenn ein Impuls dem Transistor 1(54 von dem Taktgeber 18 zugeführt wird, wird der Transistor 164 nicht-leitend, wobei dem Kondensator 170 ermöglicht wird, über die Diode lüO und den Widerstand IWJ sich aufzuladen. Wenn die Spannung über dem Kondensator 170 ihren v/ert zu erhöhen beginnt, beginnt die von dem Verstärker 15b erzeugte Spannung ihren Wert zu erhöhen. Die von dem Verstärker XbU erzeugte

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Spannung wird dann über den Kondensator 15« dem Verbindung·— punkt zwischen der Diode IbO und dem Widerstand IbLi zugeführt. Dieses Iiückkopplungssignal bewirkt, daß die Diode IbO rückwärts vorgespannt wird.

Während die Diode lbü rückwärts vorgespannt wird, wird der Kondensator IYO weiterhin von einer ansteigenden Spannung geladen, die am Au.sgang des Verstärkers 15ü erzeugt wird. Da die an dem Ausgang des Verstäncers 156 erzeugte Spannung mit der gleichen Geschwindigkeit ansteigt, wie die ansteigende Spannung an dem Kondensator IVO, liegt eine konstante Spannung über dem Widerstand Ib2. Die konstante Spannung über dem Widerstand 1υ2 bewirkt, daß der Kondensator 170 mit einer konstanten Aufladungsrate geladen wird, wodurch der Ausgang des Verstärkers löö dazu gebracht wird, wie eine lineare llampenfunktion anzusteigen.

Das lineare Sägezahn- oder llampensignal, das von dem Verstärker lDo erzeugt wird, wird dem invertierenden Eingangsanschluß eines Differentialverstärkers 13b in dem Vcrgleichsschaltkreis 30 zugeführt. Dieses lineare liampensignal wird mittels des Verstärkers 13ü mit der von dem

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Elektrokardiographenverstärker' erzeugten Spannung verglichen, die dem nicht-invertierenden Eingangsanschluß des Verstärkers 138 zugeführt wird. Wenn diese Spannungen gleich sind, wird ein negatives Ausgangssignal von dem Differentialverstärker 138 erzeugt, das dem Videoverstärker 2b zugeführt wird.

Die jCingangsslgnale zu dem Elektrokardiographenverstärker 32 werden einem üpannungsbegrenzerschaltkreis zugefünrt, der aus den Dioden 70, 72, 7b, 78, öl), U2, «4, «», ü0, Ό2 und den Widerständen 74 und So besteht. Die Ausgangssignaie

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von üein ^xmnungsijegrenzersciialtkreis werden ciann üen niciit-invertiereuüen ä'ingangsanscuiüssen der nreuzgekoppelten Verstärker 60, tiö zugeführt. Die Ausgangösignale, uie von den Verstärkern 60, öS erzeugt werden, v/erden dann jeweils den invertierenden und nicht-invertierenden Jiingangsanschlüssen des Verstärkers 106 zugeführt. Der Verstärker 106 setzt die Jüifferentialsignale, die seinen Eingangsansehlüssen augeführt worden, zu einem einzigen signal uj.i, das einen Y/ert besitzt, das die Differenz zwischen den Differenzsignalen darstellt. Das Ausganfjssignal des Verstärkers 10(5 v/ird dann dem nicht-invertier-enden üingongsanschluß des Verstärkers 116 zugeführt. Der Verstärker 110 ist so vorgespannt, daß er eine Gleichspannungsverstärkung von weniger als Eins besitzt, und eine Y/echselstromvorStärkung, die über einen großen positiven Bereich veränderlich ist. Das Ausgangssignal, das von dem Verstärker lib erzeugt v/ird, ist kapazitiv über den Kondensator mit dem nicht-invertierenden lüingangsanscnluß des Differentialverstärkers 133 verbunden.

Das von dem Tiefcnauswahlr.chaltkreis 34 erzeugte Signal wird über den Widerstand l^ö dem nicht-invertierenden jiiHgangnanschluJü des Differentialverstärkers 138 zugeführt und addiert sich so zu dem von dem tflektrokardiographenvorstärker 32 zugeführten Signal. Daher kann das Potentiometer 148 verändert werden, um eine gewünschte stellung für die Elektrokardiographenspur auszuwählen.

In Fig. I! ist eine typische visuelle Darstellung illustriert, die auf einer Hpeicherkathoc'enstrahlröhre dargestellt sein mag. Wenn der Impulsgeber IB beginnt, eine Folge von in zeitlichem Abstand liegenden Impulsen zu erzeugen,

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betätigt jeder dieser Impulse den horizontalen Ablenkgenerator 4G, um den Elektronenstrahl zu veranlassen, horizontal über die Gcsichtsflache der Kathodenstrahlröhre lü zu wandern. Die erste horizontale Ablenkung würde üoer den Bodente.il der in Fig. 3 illustrierten Darstellung erfolgen, iiach Beendigung der ersten horizontalen Ablenkung lenkt der vertikale Ablenkgenerator 48 den Elektronenstrahl nach oben um eine InkrementgröJie von Elektronenstrahlbrcite ab, und der Elektronenstrahl wird wiederum horizontal als Antwort auf den zweiten Impuls von dem Impulsgeber 18 ajbgelenkt. Dieses Verfahren der horizontalen und vertikalen Ablenkung dos Elektronenstrahls setzt sich fort, bis der Elektronenstrahl über die gesamte Gesichtsflache der kathodenstrahlröhre hinweggelauien ist.

Während der Elektronenstrahl über die Gesichtsfläche der Kathodenstrahlröhre abgelenkt wurde, scnaltet der Videoverstärker 26 die Elektronenstrahlen als Antwort von sowohl den Ultraschalldaten als auch den Eloktrokardiographdaten ein. Wenn das Elektrokardiographensignal einen Wert annimmt, der gleich ist dem Wert des Rampensignals, das von dem Zeitskalenablenkschaltkreis 28 erzeugt wird, wird der Vergleichsschaltkreis 30 betätigt, um ein Signal dem Videoverstärker 2t> zuzuführen. Dieses üignal, wenn es mit dem uitraschallsignal Kombiniert wird, das dem Videoverstärker 2ϋ zugeführt wird, liefert ein Ausgangssignal, das die Zusammenstellung aus Ultrajochall- und Elektrokardiographsignalen darstellt.

Wenn entsprechend die Ultraschall- und die Elektrokardiographensignale in Zeitkorrelation zueinander dargestellt werden, ist os möglich, die relativen Fluktuationen dieser Signale zu vergleichen, urn viel genauer die Funktion eines Organs in dem menschlichen Körper zu bestimmen.

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Claims

Patentansprüche

Gerät nur Analyse der.Funktion eines inneren Organs, gekennzeichnet durch Impulsgeneratoreinrichtungen für die Erzeugung einer Folge von zeitlicii iii? Abstand liegenden Impulsen; übertragereinrichtungen, die mit dem Impulsgenerator verbunden sind, um Ultraschallwellen auszusenden und aufzufangen; Schalteinrichituifien, die mit dem Übertrager verbunden sind, um die aufgenommenen Ultraschallwellen in elektrische Signale umzuwandeln; erste Verstärkereinrichtungen mit Eingangsschalteinrichtungen zur /mfnnhrae der Signale, die physiologische Informationen darstellen, und Ausgangsschalteinrichtungen zur Verstärkung der aufgenommenen Signale; ein Vergleiehssignalgenerator mit einem Eingangsschaltkreis, dei' mit dem Impulsgenerator verbunden ist, und mit Ausgangssehalteinrichtungen sur Erzeugung eines Bezugssignals bei Aufnahme eines zeitlich im Abstand liegenden Impulses von dem Impulsgenerator; Gignalvergleichneinrichtungen mit einem Eingangssehaltkreis, der mit dem Ausgangsschaltkreis der Verstärkoreinrichtung und der Besugsslgnaleinrichtung verbunden ist, und mit einem Ausgangsschaltkreis zur Erzeugung eines Signals, v/enn das Ausgangssignal der Verstärkereinrichtung einen vorbestimmten Uert mit Bezug auf den Wort des liezugssignals erreicht; zweite Verstärkereinrichtungen mit einem Eiugangsschaltkreis, ügt mit dem Ausgnngsschaltkreis der üignalvergleiehseinrichtung und mit der üchaltkreiseinrichtung verbunden ist, und der einen Ausgangsschaltkreis besitzt, um ein Steuersignal zu erzeugen; und

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durch Anzeigevorrichtungen, die nit dem Ausgangs.sennltkrois und aera sv/citen Verstärker verbunden sind, um eine Ausgangsanzeige zu lieiorn, die einen Y/ert besitzt, die den Wert des Steuersignals darstellt, um dabei eine Anzeige iür sov/oi.u die bltraschallciatcn als auch andere physiologische Daten zu liefern.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gokennzeic.nnet, daß der erste Verstärker in der i'Orm eines liloktrokaruiograpiicnverstarkers vorliegt, dessen Eingangsschaltkreis mit einer Abiühlelcktrodo verbunden ist.

'ό. Gerat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, aaß Signalerzeugungseinrichtungen vorgesehen sind, die mit dem EingaiiQsschaltkreis der Licnalveriileicüseinrichtung verbunden sind, um ein Signal zu erzeugen, dessen V/ert eine vorgewählte Stellung der anderen physiologischen Daten mit Bezug aux die Stellung der Ultraschallciaten auf der Anzeigeeinrichtung darstellt.

4. Gerät nach Anspruch I, wobei die Anzeigevorrichtung gekennzeichnet ist durch eine .Kathodenstrahlröhre; durch einen horizontalen Ablenkgenerator zur Ablenkung eines Elektronenstrahls nach einer horizontalen Bewegungsiinie entlang der Genichtr.xläche der Kathodenstrahlröhre mit einer vorbestimmten Geschv/inciigkeitsrate; und durch einen vertikalen Ablenkgenerator zur Ablenkung des Elektronenstrahls in Inkrementschritten entlang einem vertikalen iJev/egungsweg mit einer vorbestimmten Geschwindigkeitsrate.

5. Gerät nach Anspruch 4, wobei die Anzeigevorrichtung gekennzeichnet ist durch schaltüreiseinrichtungen, die zwischen dem Impulsgenerator und dem horizontalen

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Ablenkgenerator angeschlossen ist, um eine Ablenkung des Elektronenstrahls aupsuiör.on, wenn ein in seitliche Abstand liegender Impuls von dein Impulsgenerator eintrifft.

G. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Verstärker in der Form eines Videoverstärkers vorliegt, daß die Kahtodenstrahlröhre eine Intensitätssteuei'Uiii'; enthält, und daß der Videoverstärker mit der Intensitätssteuerung verbunden ist, um die Intensität der Kathodenstrahlröhre in Übereinstimmung mit dem Wert des Steuersignals zu verändern.

7. Gerät nach Anspruch ö, dadurch gekennzeichnet, daß der Bezugssignalgenerator in der Form eines Sägezahnfunktionsgenerators vorliegt,, um bei Aufnahme eines im zeitlichen Abstand liegenden Impulses ein Signal zu erzeugen, das sich als eine Sägezahnfunktion zeitlieh verändert,

8. Gerät nach Anspruch Y, gekennzeichnet durch Signalgeneratoreinricntunken, die mit dem Eingangsschaltkreis der Signalvergleichseinrichtung verbunden sind, um ein iJignal zu erzeugen, dessen Wert eine vorbestimmte Tiefe darstellt, die zu untersuchen ist, und die Einrichtungen besitzt, um den Wert dieses erzeugten .Signals zu verändern, um die vorgewählte Tiefe zu verändern.

9. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärker in der Form eines Elektrokardiographen vorstärkeri; vorliegt, cief-sen HingnngsanscnluJbi mit einer Ablühlelektrocle verbunden ist.

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10. Verfahren zur Diagnose der i-'unittion eines inneren Organs, gekennzeichnet durch Erzeugen einer Folge von im zeitlichen Abstand liegenden Impulsen; Anlegen der Folge von Impulsen cn einen Übertrager; Erzeugen einer Ultraschallwelle mit dein Übertrager; Aufnehmen einer reflektierten Ultraschallwelle mit einem Übertrager; Umsetzen der aufgenommenen Ultraschallwelle zu elektrischen Signalen; Zuführen der elektrischen Signale zu einem Eingangsschaltkreis eines ersten Verstärkers; Zuführen von Signalen, die eine physiologische Information darstellen, zu dem Eingangsschaltkreis eines zweiten Verstärkers; Verstärken der physiologischen Signale; Zuführen der Verstärkersignale zu dem Eingangsschaltereis einer Signalvergleichereinrichtung; elektrisches Vergleichen des Wertes der verstärkten Signale mit einem Bezugssignal; Erzeugen eines Ausgangssignals mittels der Sißnalvergleichseinrichtung, wenn die verstärkten Signale einen vorbestimmten Wert mit Bezug auf das Bezugssignal erreichen; Zuführen des von der Vergleichseinrichtung erzeugten Ausgangssignals zu dem ersten Verstärker; Zuführen eines Steuersignals mit dem ersten Verstärker zu einer Anzeigevorrichtung, das

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einen Wert besitzt, der das Au..gang.ssignal und die elektrischen Signale darstellt; und Darstellen einer Ausgangsdarstellung mit der Anzeigeeinrichtung, wenn das Steuersignal einen vorbestimmten V/ert erreicht.

11. Verfahren nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch das Verändern der Intensität der Kathodenstrahlröhre mit dem Steuersignal, um eine Ausgangsdarstellung zu liefern.

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12. Verfahron nach Anspruch 10, gekennzeichnet durch Einschalten eines Jilektronenntrahls in einer Kathodenstrahlröhre mittels des Steuer si gnalr., um eine Ausgangsdarstellung zu liefern.

13. Verfahren zur Dir.gno.se der Funktion eines inneren Organs, gekennzeichnet durch Erzeugen einer Folge von zeitlich im Abstand liegenden Impulsen; Zuführen dieser Folge von Impulsen zu einem Übertrager; Erzeugen einer Ultraschallwelle mit dem Übertrager; Aufnehmen einer reflektierten Ultraschallwelle rait einem Übertrager; Umsetzen der aufgenommenen Ultraschallwelle zu elektrischen iJignalen; Zuführen der elektrischen Gignale zu einer Eingangsschaltung eines ersten Verstärkers; Zuführen von Signalen, die elektrokardiographische Daten darstellen, zu dein Eingangsschaltkreis eines zweiten Verstärkers; Verstärken eier Elektrokardiographensignale; Zuführen der Verstärkersignale zu dem Eingangsschaltkreis einer Signalvergleichseinrichtung; elektrisches Vergleichen des V/ertes der verstärkten Signale mit einem Bezugssignal; Erzeugen eines ^usgangssignales mittels der iiignalvergleichseinrichtung, wenn die vei-stärkten Signale einen vorbestimmten \7ert mit Bezug aui das Bezugssignal erreichen; Zuführen des von der Vergleichseinrichtung erzeugten Ausgangssignals zu dem ersten Verstärker; Zuführen eines Steuersignals mittels des ersten Verstärkers zu einer Anzeigevorrichtung, das einen Wert besitzt, der das Ausgangssignal und die elektrischen Signale darstellt; und Darstellen einer Ausgangsdarstellung mittels der Anzeigeeinrichtung, wenn das steuersignal einen vorher festgesetzten Wert erreicht.

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14. Verfahren nr.ch Anspruch Ιό, gekennzeichnet durch die Veränderung dor In tenr.i. tat der Kathodenstrahlröhre mittels de?.; ; teuorsignal.··, um eine Aus^angsdarstellung zu iioforn.

Ib. Verfahren nach Anspruch IJ, gekennzeichnet durch Einschalten eines Elektronenstrahls in einer Kathodenstrahlröhre mittels de,·; üteuersignals, um eine Ausgangsdarstellung /.u liefern.

lü. UltraschPlIclektrokaruiogranhensystem, ge';ennzei chnet durch eine Impulsgeneratoi-einrichtung zur Urzeugung einer Folge von in zeitlichen Abstand liegenden Irii-puirion: übertragereinrichtunrren, aie mit dem Jinpulügenerritor verbunden sind, um Ultratichallwellen auszusenden und aufzunehmen; ^chaltkreiseinrichtunsen, die mit den Übertrager verbunden sind, um die aufgenommenen Ultraschallwellen in elektrische iii^nale umzuwandeln; durch einen Elektrokardiographenverstärker, der ij)ingaii[;sschalteinrichtungen besitzt, die mit Abiühielektroden und mit Ausßangsschaltkreiseinrichtungen verbunden wcruen können; durch iJesuc'ssißnalgeneratorein}."icnt'anr;:on, deren Einsangsschaltkreis mit der impulsigenerotoroinricJitunc: verbunden i.'-t, und die einen y.usgangsschaltKreis besitzt, um ein Bezugssignal nacn auinahme von im seitlichen Abstand liegenden Impulsen von dem Impulsgenerator zu erzeugen; durch oignalvergleichseinrichtungen mit einem Eingangsschaltkreis, der mit dem Ausgano'sschaltkreis des Elektrokardiographenverstärkers verbunden ist, und mit der Be^uf.-ssignnleinrichtunp;, und die einen Ausgangsschaltkreis besitzt, um ein Signal zu erzeugen, wenn ein Ausgangssignal von dem Elektrokardiographenverstürker einen vorher festgelegten Wert mit Bezug auf den Wert des Bezugssinnais erreicht; durch Vorsta'rkereinrichtungen,

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deren ^Ίιι;;.ίικ:;:.schal tkreiso ln-it dein üusf-an^ssclialtkreis eier Kirnalvergleichseinrichtunc und mit dem Konverter.-jchaltkreis verbunden ist, und die einen Aur.gari£.sschaltkreis sur Ersßu^uiir; eines iJteuersi finals besitzt; um.! durch Ansoigeeinrichtungen, die mit dem Aur-gan^sschaltkrois der Verstärkeroinricuttung verbunden sind, um eine Ausgongsanzeige zu erzeugen, deren Vvert den Vv'ert des Steuersignals darstellt, u«;i dfji-iit eine Anseir;e sov/ohl der UltraGchalldaten aln auch der Ulektrokprdioyrnphendaten su liefern.

IV. Gerät nach Anopruch IV, wobei ciie ^ gekennzeichnet sind durch eine kathodenstrahlröhre; durch hoi'iaontale Ablenii^enei-atoreinricjifcungen für die Ablenkung eines Elektroneustraüls entlang einem horizontalen Iiev/eGnnf;av7eg über die Gesichtsfläche der KathodenstrahlröhiO mit einer vorbestimmten Geschv/indigkeit.yrate, und durch vertikale Ablenk-Ceneratoreinricntungen für die Ablenkung des Dlektronenf-tralil3 in Inkrementschritten entlang einen vertikalen Bev/egungsv/er; mit einer vorbestiranten Geschv/indigkeitsrate.

!β. Gerät nach Anspruch 17, v/obei die Anzeigevorrichtung gekennzeichnet ist durch eine Schaltkreisvorrichtung, die zwischen der Iiipuli'.^eneratoreinrichtuns; und. der horizontalen Ableiik^eneratoreinrichtuiic ange&chlossen ist, um eine Ablenkung des iJlektrononatranl:. auszulösen, v/enn ein im zeitlichem Abstand liegender Impuls von dem Impulsgenerator eintrifft.

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19. Gerät iineii Anspruch Iu₁ dadurch gekennzeichnet, daß der zv/ci.tc Verstärker die I¹Om einer. Videoverstärkers annimmt, dali die Kathodenstrahlröhre eine Intensität^;-steuereinrichtung enthält, une. daß dex* Videoverstärker mit der Intcnsitätssteuercinricntung verbunden ist, um dabei die Intensität der Kathodenstrahlröhre in Übereinstimmung mit dem Wert des Steuersignals zu verändern.

20. Gerät zur Analyse der Funktion eines inneren Organs mit einer DarstelluiiKseinrichtunrj, einer übertragereinrichtung und einer Elektrokarcliographeneinrichtung, gekennzeichnet durch Cchaltkreisvorrichtungen, die die drei Einrichtungen verkoppelt, um auf der Darstellungseinrichtung eine zusammenlaufende und koordinierte Darstellung von Signalen von ultraschrllmäßig erzeugten Daten und anderen physiologischen Daten zu erzeugen.

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