DE2343706C2 - Einrichtung zur Erzeugung einer visuellen Abbildung von Ultraschall-Echosignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Erzeugung einer visuellen Anzeige von Ultraschall-Echosignalen gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1. Eine derartige Einrichtung ist in der US-PS 53 502 beschrieben.

In der gleichzeitig hinterlegten Patentanmeldung P 23 43 721.0 ist eine Einrichtung angegeben, welche nur einen einzigen akustischen Sender enthält. Ein Problem

bei allen Ultraschall-Abbildungssystemen für medizinische Diagnosezwecke besteht in der Tatsache, daß viele Organe und Gewebeteile in dem menschlichen Körper relativ glatt sind im Vergleich zur Weilenlänge des Ultraschalls und daher eine auf das Organ oder Gewebe s unter einem von 90° abweichenden Winkel auftreffende Ultraschall-Energie zu einer Streureflexion oder spiegelnden Reflexion führt, wobei dann nur eine geringe Energie zu dem akustischen Empfänger zurückreflektiert wird. Daher kann die Verwendung eines einzigen akustischen Senders dazu führen, daß man nur eine visuelle Anzeige von denjenigen Oberflächen erhält, welche nahezu senkrecht zur Achse des Systems sind.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Einrichtung zur Ultraschall-Abbildung mit verringerten Spiegelreflexionseffekten und zur Erzeugung der visuellen Abbildung mit einer ausreichend schnellen Folgefrequenz zur Betrachtung einer Bewegung des untersuchten Objektes zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Patentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst Vorteiihaiie Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Auswirkungen spiegelnder Reflexion wesentlich verringert oder beseitigt werden. Da die Einrichtung eine Diskriminierung im Zeitbereich vornehmen kann und dadurch eine visuelle Darstellung in der Tiefe ergibt, ist die Einrichtung besonders brauchbar bei der medizinischen Diagnose zur Untersuchung von inneren Organen und Blutgefäßen und kann auch verwendet werden, um Fehlerstellen in hergestellten Objekten festzustellen. Die optische Wiedergabe oder Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre oder einer anderen visuellen Anzeigeeinrichtung kann unmittelbar und kontinuierlich betrachtet werden und besitzt eine hohe Auflösung infolge des engen Abstandes der Detektoren und der Zeitbereichsdiskriminierung der reflektierten Echos. Dies wird insbesondere durch die Verwendung mehrerer im Winkel angeordneter akustischer Sender und eine einzige Reihe von mehreren akustischen Detektoren (200 bis 1000) erreicht, welche die erfaßten reflektierten Ultraschall-Signale in elektrische Signale umwandeln zur visuellen Darstellung auf einer visuellen Anzeigeeinrichtung. Die visuelle Anzeige besteht aus einem ebenen Schnitt b?w. einer Scheibe durch das Objekt, wobei die Schnittebene durch die Mittenachse der Einrichtung, definiert durch die Achse des Fokussierungsteils und den Mittenpunkt der Detektoren, und die Längsachse der Anordnung der akustischen Detektoren festgelegt ist. Die Dicke dieser ebenen Scheibe, d. h. die Tiefe in dem untersuchten Objekt kann einfach beherrscht werden durch eine Zeitbereichsdiskriminierung der erfaßten Ultraschall-Signale in einer Beroichssteuerschaltung. Diese steuert die Ein- und Ausschaltzeiten von elektronischen Verstärkern, welche mit den Ausgängen der akustischen Detektoren verbunden sind.

Die visuelle Anzeige wird so korrigiert, daß die Echo-Zeitverschiebungen kompensiert werden, welche durch außeraxiale Sender und durch Sender mit ungleichem Abstand von der Mitte des untersuchten Objektes verursacht werden, so daß alle von einem Punkt des Objektes ausgehenden Echosignale an dem gleichen Punkt auf der visuellen Anzeige erscheinen unabhängig davon, welcher Sender gepulst wurde.

Die in diesem System verwendete Anordnung besteht aus relativ einfachen und billigen Bauteilen und ergibt eine hinreichend schrelle Ansprechzeit, so daß mit Leichtigkeit eine Bildgeschwindigkeit in der Größenordnung von 15 bis 100 Bildern pro Sekunde für die visuelle Wiedergabe erreicht werden kann. Hierdurch wird eine unmittelbare Wiedergabe der Bewegung des untersuchten Objektes, beispielsweise des menschlichen Herzens, gestattet oder es wird möglich, Filmaufnahmen der Bewegung eines solchen Organs zu erhalten.

Die Erfindung wird nun anhand der Beschreibung und Zeichnung von Ausführungsbeispielen näher erläutert. F i g. 1 zeigt eine Seitenansicht einer vereinfachten vorbekannten Einrichtung zum mechanischen Abtasten oder Durchlauf eines einzigen akustischen Senders entlang einer Linie parallel zur Vorderseite eines Patienten in einer Anwendung der Ultraschall-Abbildung für eine medizinische Diagnose;

F i g. 2 zeigt eine typische Wiedergabe der reflektierten Ultraschall-Signale, abgetragen über dem Tiefenbereich, wie man sie nach einem Gerät gemäß der F i g. 1 erhält;

F i g. 3 enthält eine Seitenansicht ^tr Ultraschall-Abbildungskomponenten;

F i g. 4 ist eine Draufsicht der Einrichtung nach F i g. 3 und zeigt die spiegelnden Reflexionen an dem untersuchten Objekt;

F i g. i zeigt eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform der Ultraschall-Abbildungskomponenten der Einrichtung mit einer Mehrzahl von Sendern;

F i g. 6 zeigt eine vereinfachte Draufsicht ähnlich der F i g. 5 und veranschaulicht die Auswirkung verschiedener Ankunftszeiten der Echosignale an den Detektoren von zwei verschiedenen Punkten in dem Objekt als Funktion der Richtungswinkel der Sender;

Fig.7 zeigt eine typische Anzeige auf einer Kathodenstrahlröhre, wie sie mit dem Gerät nach Fig. 5 erhalten wird;

Fig.8 enthält ein Blockschaltbild einer elektronischen Schaltungsanordnung, welche in der F i g. 5 nur teilweise dargestellt ist, zur Erzielung einer visuellen Anzeige auf einer konventionellen Kathodenstrahlröhre oder einer anderen visuellen Anzeigeeinrichtung mit Seriencingang;

F i g. 9 zeigt eine Draufsicht einer zweiten Ausführungsform der Ultraschall-Abbildungskomponenten gemäß der Erfindung;

Fig. 10 zeigt eine Draufsicht einer dritten Ausführungsform der Ultraschall-Abbildungskomponenten;

F i g. 11 enthält ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltungsanordnung für eine visuelle Anzeige auf einer Mehrstrahl-Kathodenstrahlröhre oder einer anderen visuellen Anzeigeeinrichtung mit Paralleleingang.

Fig.! zeigt ein vorbekanntes Gerät zur Erzeugung einer visuellen Anzeige von Ultraschallbildern auf einer konventionellen Kathodenstrahlröhre (CRT) 10. Dabei soll hier der Ausdruck »Kathodenstrahlröhre« die Wiedergaberöhre und die dieser Röhre zugeordnete elektronische Schaltungsanordnung umfassen, beispielsweise den Durchlauf- oder Kippgenerator usw. Das auf dem Schirm der R"hre 10 wiedergegebene Bild ist in Fig.2 in gestrichelter Form veranschaulicht Diese Vörbekännte Ultraschall-Abbildung wird dadurch erhalten, daß ein einziger piezoelektrischer Wpndier 11 mit engem Strahl in Form eines Quarzkristalls entlang einer Linie parallel zur Oberfläche des untersuchten Objektes mechanisch vorbeigi führt wird. In dem bestimmten Anwendungsfall nach der Abbildung in Fig. 1 ist das Objekt ein Patient, bei dem ein inneres Organ, beispielsweise das Herz, durch Ultraschall-Abbildune

untersucht wird. Selbstverständlich muß das untersuchte Objekt nicht unbedingt ein biologisches Objekt sein, es kann auch ein hergestellter Gegenstand auf innere Fehler oder akustische Heterogenitäten untersucht werden. Unter akustischer Heterogenität wird eine Diskontinuität oder Trennfläche zwischen zwei Medien verstanden, welche verschiedene akustische Impedanzen besitzen. Es ist zu beachten, daß bei den vorbekannten Anordnungen und bei der vorliegenden Erfindung der Ultraschallwandler-Sender-Empfänger und der untersuchte Gegenstand in einem geeigneten flüssigen Medium, beispielsweise Wasser, angeordnet sind zu einer wirkungsvolleren Übertragung der auftreffenden und reflektierten Ultraschall-Signale. Wie in F i g. 1 dargestellt, wird der piezoelektrische Wandler Il mechanisch entlang einer vertikalen Linie geführt, die parallel zur vorderen Körperfläche des Patienten ist. Dabei besitzt diese Linie eine ausreichende Höhe, um eine Ultraschall-Bestrahlung des gesamten Herzens zu erhalten. Di?se mech?.ni*chp Abtastung oder Verschiebung des Wandlers 11 in der vertikalen Richtung gemäß der Abbildung in F i g. 1 kann in irgendeiner geeigneten Weise erzielt werden, beispielsweise dadurch, daß der Wandler 11 auf einer vertikal orientierten Laufschiene gehaltert wird. Der Kristall des Wandlers 11 wird aus einer geeigneten elektrischen Impulsquelle 12 mit Impulsen bei einer Folgefrequenz von etwa 100 Impulsen pro Sekunde versorgt. Nach jedem Impuls arbeitet der Wandler 11 auch noch als ein piezoelektrischer Detektor zur Erfassung der Ultraschall-Energieechos, welche von dem untersuchten Objekt reflektiert werden. Nach jedem Impuls wird das Echosignal zeitlich über einer Durchlauflinie (oder Zeile) auf der Kathodenstrahlröhre 10 wiedergegeben. Mit der mechanischen Verschiebung des Wandlers 11 entlang seiner Laufschiene schreitet die Wiedergabe an der Kathodenstrahlröhre von Zeile zu Zeile fort, und dadurch wird das gesamte Bild des Objektes innerhalb von wenigen Sekunden abgebildet Im Falle eines Bildes mit 500 Zeilen erfordert dieser Vorgang 5 Sek. bei einer Impulsfrequenz von 100 Impulsen pro Sek. für den Kristall. Der piezoelektrische Wandler 11 kann durch irgendeine geeignete Einrichtung mechanisch verschoben werden, beispielsweise durch ein durch Motor angetriebenes Teil 13, das mit dem Wandler 11 verbunden ist. Da dieser vorbekannte Ultraschall-Abtaster etwa 5 Sek. zur Ausbildung jedes vollständigen Bildes benötigt, ist es offensichtlich, daß die visuelle Anzeige einer Bewegung des Objektes, d. h. eine Anzeige ähnlich einem üblichen Fernsehbild, nicht möglich ist.

Der Typ einer visuellen Anzeige, wie sie auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 10 gebildet wird, ist in Fig.2 wiedergegeben. Dabei entspricht die Abszisse (Z-Achse) dem Durchlauf des Bereiches durch den Wandler 11 (dh, es ist eine Zeitfunktion), und die Ordinate (Y-Achse) entspricht der mechanischen Verschiebung des Wandlers. Daher stellt jede horizontale Abtastlinie den durch einen Impuls oder eine zusammengehörige Folge von Impulsen in der Impulsquelle J2 erzeugten Durchlauf dar, und jedes erfaßte Echosignal wird als ein Lichtpunkt wiedergegeben (d. h. als eine Intensitätsmodulation des Elektronenstrahls der Kathodenstrahlröhre entlang der Abtastlinie) und entspricht dem Tiefenbereich oder der Entfernung vom Wandler zu einer akustischen Heterogenität. Der Wandler Il wird vertikal (gemäß der Ansicht in Fi g. I) mit einer ausreichend geringen Geschwindigkeit bewegt, um einen engen Abstand der benachbarten Durchlauflinien der Wiedergabe an der Kathodenstrahlröhre zu erhalten. Dadurch wird eine visuelle Anzeige erhalten, welche eine relativ hohe Auflösung für Gegenstände besitzt, die im wesentlichen völlig stationär sind.

Fig. 3 zeigt den Teil für die Ultraschall-Abbildung, wobei eine akustische Abbildungs- oder Fokussierungseinrichtung in Form eines konkaven akustischen

in Reflektors 30 zur Aufnahme der Ultraschall-Reflexionen vom Gegenstand 32 verwendet wird. Der Reflektor 30 fokussiert die Echosignale auf eine einzige Reihe von akustischen Detektoren 33, welche in einem Abstand vom Reflektor 30 angebracht ist. Ein einziger

ι ·". akustischer Sender 31 ist zwischen den Detektoren 33 und dem untersuchten Objekt 32 angeordnet. In diesem bestimmten Fall ist das Objekt das Herz 32a eines menschlichen Patienten in einem flüssigen Medium, welches in einem Tank enthalten ist, in den der

jo Reflektor 30. der Sender 31. der Patient 32 und die einzige Reihe von akustischen Detektoren 33 eingetaucht sind.

Die einzelne Reihe von akustischen Detektoren 33 ist in einer geraden Linie entlang einer Achse senkrecht zur Mittenachse des Gerätes angeordnet, und die Detektoren sprechen gleichzeitig auf die Ultraschall-Echosignale an, welche aus verschiedenen Tiefen im Innern des Herzens 32a ankommen. Das auf einer Kathodenstrahlröhre (oder einer anderen geeigneten visuellen Anzeigeeinrichtung) von den Ausgangssignalen der Detektoren 33 gebildete visuelle Abbild ist ein ebener Ausschnitt durch das Objekt 32a in einer Ebene, welche durch die Mittenachse 31fl des Gerätes und die Achse der geraden Linie gebildet wird, in der die akustischen Detektoren 33 angeordnet sind. Daher wird gemäß der Abbildung in F i g. 3 das Abbild des Herzens 32a gemäß der Erfassung durch eine einzige vertikale Reihe von Detektoren 33 ein vertikaler ebener Schnitt durch das Herz 32a von der Vorderseite bis zur Rückseite desselben sein, wenn der Patient die Vorderseite des Körpers dem Sender 31 zuwendet.

Die Fig.4 enthält eine Draufsicht der Ultraschall-Abbildungskomponenten gemäß der Darstellung in Fig.3. Sie dient zur Veranschaulichung des zuvor 5 beschriebenen Problems, welches alle medizinischen Ultraschall-Abbildungssysteme beeinflußt und in der Tatsache besteht daß die Glätte vieler Körperorgane und Gewebe im Vergleich zur Ultraschall-Wellenlänge von etwa 1 mm zu einer spiegelähnlichen (specular)

so Reflektion der Ultraschall-Energie führt, welche auf das Organ unter einem von der Senkrechten zur Geräteachse abweichenden Winkel auf trifft Daher wird έ'.\ in Fig.4 auf einem oberen Teil des Herzens 32a auftreffend abgebildete Ultraschall-Energie zu den Spiegelreflektionen 31rund 31i führen, die unter einem Winkel von etwa 90° von der Achse 31a des Gerätes weg gerichtet sind Diese Reflektionen sind daher bezüglich der einzelnen Reihe von Detektoren 33 verloren. Die Folgen einer solchen Unfähigkeit zur Abbildung von Teilen von Körperorganen, deren Oberflächen beträchtlich außerhalb der Normalebene zur Achse des Gerätes liegen, sind leicht ersichtlich. Dies ist ein Hauptgrund für die noch nachstehend zu erörternde erfindungsgemäße Anordnung. Die Draufsieht gemäß F i g. 4 veranschaulicht die Komponenten in ihrer Lage in einer definierten A'-Z-Ebene im Unterschied zur Seitenansicht der K-Z-Ebene der Fig. 1 -3 und die einzelne Reihe von Detektoren 33 erscheint

daher in der Fig.4 nur in Form eines einzigen Detektors.

Fig. 5 zeigt eine Draufsicht einer ersten Ausführungsform des Ultraschall-Abbildungsteils der erfindungsgemäßen Anordnung, bei der eine Vielzahl von akustischen Sendern 316 bis 31g (in diesem Beispiel 6 Sender) in der A"-Z-Ebene orientiert sind. Die X-Z-Ebene enthält auch die Mittelachse 31a des Gerät,'.', welche durch die Mittenachse eines einzigen akustischen Reflektors 30 und die Mitte einer einzelnen Reihe von akustischen Detektoren 33 definiert ist (im Falle einer ungeraden Zahl von Detektoreil wird diese durch den am nächsten zur Mitte liegenden Detektor gebildet). Die Sender sind entlang einem Kreisbogen von etwa 180° um das untersuchte Objekt 32a verteilt. Wie jedoch noch später im Zusammenhang mit Fig. 10 erörtert, ist es nicht notwendig, daß die Sender einen Bereich von ±90" um das Objekt 32a herum erfassen, und ihr Bereich kann einen geringeren Winkelbereich, K^jcrti^ictwAjcA £λ° jj^j«»· i45°, üiTifwSScr,. \ΐΐ\ Fsüc einer ungeraden Zahl von Sendern ist der in der Mitte orientierte Sender im allgemeinen zur Mittelachse des Gerätes ausgerichtet, obwohl dies nicht ein unbedingtes Erfordernis darstellt. Die einzelne Reihe von akustischen Detektoren 33 sind in einer geraden Linie längs einer Achse senkrecht zur Mittenachse 31a des Gerätes und zur -Y-Z-Ebene angeordnet. Lie Detektoren 33 besitzen vorzugsweise einen gleichen Abstand untereinander und sind gleichzeitig ansprechend auf die Ultraschall-Echosignale, welche aus verschiedenen Tiefenlagen im Innern des Herzens 32a ankommen. Der einzig' akustische Reflektor 30 fokussiert die vom Gegenstand 32a zurückgegebenen Echosignale auf die einzige Reihe von Detektoren 33. Der Reflektor 30 ist aus einem geeigneten Metall, beispielsweise Stahl, gebildet und ist mit der erwünschten, konkav gekrümmten Oberfläche ausgestattet. Die einzelne Reihe von Detektoren 33 ist in einem Abstand vom Reflektor 30 angebracht, der typischerweise das l,5fache der Brennweite des Reflektors beträgt, und ist auch an dem Mittenpunkt zwischen dem Reflektor 30 und dem Objekt 32a angeordnet so daß nach der Reflektion am Reflektor 30 das Ultraschall-Objekt auf den Detektoren 33 nur mit der halben Höhe des tatsächlichen Objektes abgebildet wird. In einem solchen Fall besitzt die einzelne Reihe von Detektoren 33 nur eine Gesamtlängenabmessung in Richtung der V-Achse, welche wesentlich geringer ist als die Höhe des Herzens 32a.

Die Vielzahl von akustischen Sendern 316-31^sind auf einem Kreisbogen von 180° angeordnet der zwischen den Detektoren 33 und dem untersuchten Objekt 32a liegt Die von den Sendern ausgehende Ultraschall-Strahlung wird nacheinander oder im Falle von symmetrisch orientierten Sendern jeweils bei zwei Sendern zu einem Zeitpunkt auf den Patienten wie in Fig.3 gerichtet Die akustischen Sender besitzen vorzugsweise (jedoch nicht notwendigerweise) einen gleichen Abstand untereinander und sind konventionelle akustische Wandler. Beispielsweise kann jeder dieser Sender einen piezoelektrischen Kristall zur Umwandlung der elektrischen Erregerweilen (welche dem Kristall aus einer noch zu beschreibenden geeigneten elektrischen Quelle zugeführt werden) in äquivalente akustische oder Ultraschall-Energiewellen in einem flüssigen Medium enthalten. Dieses Medium ist in einem Tank enthalten, in den der Reflektor 30, die Sender 31, der Patient 32 und die einzelne Reihe von akustischen Detektoren 33 eingetaucht sind. Der Tank enthält das

flüssige Medium, beispielsweise Wasser, und besitzt bequemerweise eine solche Größe, daß der Patient 32 an einem Ende des Tanks und der Reflektor 30 in der Nähe oder am zweiten Ende desselben angeordnet ist. Die akustischen Detektoren 33 können als Ultraschall-Bildwandler zur Umwandlung einer räumlichen Verteilung des an ihren Eingängen aufgenommenen Drucks der reflektierten Schallenergiewellen in entsprechende elektrische Spannungssignale an den Ausgängen betrachtet werden. Die Detektoren 33 sind ebenfalls konventionelle akustische Wandler, welche piezoelektrische Kristalle umfassen können. Das in den akustischen Sendern und Detektoren verwendete piezoelektrische Material kann beispielsweise aus BleiZirkon-Titanat bestehen.

Das visuelle Abbild, welches auf einer Kathodenstrahlröhre oder einer anderen geeigneten visuellen Anzeigeeinrichtung aus den Ausgangssignalen der Detektoren 33 in einer noch zu beschreibenden Weise gcüiiüci im, isi ein pianarer acnniu uurcn aas UDjeKt J/a in einer Ebene, welche durch die Geräteachse 31a und die Achse der Linie definiert ist, welche durch die in einer einzigen Reihe gemäß Fig.3 angeordneten akustischen Detektoren 33 gebildet wird. Im Unterschied zu der Ausgangsleistung mit engem Strahlenbündel bei einem akustischen Sender 11 gemäß dem Ultraschall-Abbildungssystem nach dem Stand der Technik entsprechend F i g. 1 ist das von jedem der hier verwendeten Sender erzeugte Muster der Ultraschall-Druckwellenfront hinreichend breit, um das gesamte untersuchte Objekt zu beleuchten. Daher werden im Falle einer medizinischen Untersuchung des menschlichen Herzens 32a die Aperturöffnungen der Sender 3tb-3ig und die Abstände der Sender von dem Patienten so ausgewählt, daß man eine Ultraschall-Bestrahlung des gesamten Herzens durch die gepulsten Ultraschall-Signale erhält, welche von den Sendern abgegeben werden. Die Ultraschall-Signale (Druckwellen) in dem flüssigen Medium treffen aus den 6 Senderichtungen von den Sendern 316—31g· auf die Oberflächen des Patienten 32 auf und gehen vollständig durch den Körper des Patienten hindurch. An jeder akustischen Heterogenität, d. h. einer Trennfläche zwischen zwei Medien mit verschiedener akustischer Impedanz in dem Patienten und auch an den äußeren Oberflächen seines Körpers 32 wird ein Ultraschall-Echosignalecho erzeugt, das von dort aus in viele Richtungen reflektiert wird. Infolge der Orientierung der Sender 316—31gum das Objekt 32a herum werden mindestens einige der Echosignale, welche durch die von den einzelnen Sendern abgegebenen auftreffenden Ultraschall-Signale erzeugt werden, mit Hilfe des akustischen Reflektors 30 auf die Detektoren 33 fokussiert Die Detektoren 33 sind jeweils gleichzeitig ansprechbar auf ein breites Muster der Ultraschall-Druckwellenfront und können dadurch die in viele Richtungen verlaufenden Ultraschall-Reflektionen vom Objekt 32a aufnehmen. Dabei empfängt jeder Detektor nur Echosignale von einem bestimmten engen Bereich des Herzens infolge der Fokussierungswirkung des Reflektors 30.

Die Vielzahl von akustischen Detektoren 33 sind mit geringem Abstand zueinander angebracht Die Auflösung des erfaßten Bildes in der V-Achse (vertikale Richtung) (siehe Fig.7), welche auch die vertikale Achse der Reihe von Detektoren ist kann dadurch verbessert werden, daß die Anzahl der Detektoren in der Reihe ohne Vergrößerung der Höhe der Reihe

gesteigert wird, d. h., der Abstand zwischen benachbarten Detektoren wird vermindert. Ein typisches Beispiel besteht in der Verwendung von 20—100 akustischen Detektoren. Da jedoch die Detektoren und die noch zu beschreibenden zugeordneten Verstärker mit Methoden der Technik der integrierten Schaltungen hergestellt werden können, sind die Kosten für ein einzelnes System aus Dttektor-Verstärkern relativ gering, und es ist durchaus wirtschaftlich tragbar, in einer einzigen Reihe 200 oder sogar 1000 Detektoren zu verwenden. Die akustischen Detektoren und der Sender können jeweils eine Abmessung mit einem Durchmesser in der Größenordnung von etwa 1,6 mm {'/ιβ Zoll) aufweisen, um ein breites Verlaufsmuster der Druckwellen zu erhalten. Es bestehen offensichtlich keine Gründe dafür, die akustischen Detektoren in Abständen von weniger als λ/2 anzuordnen, wobei λ die Wellenlänge der Ultraschall-Energiewelle im flüssigen Medium ist.

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Schirm einer Kathodenstrahlröhre erhalten wird. Dabei ist die Abszisse hier als die Z-Achse definiert und stellt den Entfernungsbereich oder Tiefenbereich von den Sendern zum Objekt 32a dar. Die Ordinate ist diejenige Achse, welche die Zeilenzahl der Anzeige an der Kathodenstrahlröhre darstellt (d. h., sie entspricht einer Richtung entlang der Achse der Reihe von akustischen Detektoren 33). Wie noch im Zusammenhang mit F i g. 8 erläutert, werden geeignete Torsteuerungs- oder Gattereinrichtungen verwendet, um die Verstärker, welche den akustischen Detektoren zugeordnet sind, zu gewünschten Zeitpunkten ein- und auszuschalten und dadurch die Tiefe des Feldes zu definieren, welches im Innern des Objektes 32 untersucht wird. Daher ergibt eine richtige Durchsteuerung oder Schaltung der Verstärker eine visuelle Anzeige, welche das Herz 32a oder einen Teil desselben auf einer Kathodenstrahlröhre oder einer anderen geeigner.n visuellen Anzeigeeinrichtung wiedergibt. Dabei enthält diese Anzeige jegliche akustische Heterogenitäten im Innern des Herzens, wie sie beispielsweise auf Herzventile. Arterien usw. zurückzuführen sind. Jede horizontale Abtastlinie oder -zeile av-f der Anzeige kann einen oder mehrere Lichtpunkte enthalten, welche jeweils ein Echosignal darstellen, das im Innern der definierten Feldtiefe im Herzen 32a durch einen bestimmten Detektor 33 erfaßt worden ist.

Die Sender in dem Gerät werden nacheinander (oder jeweils zwei Sender zu einem Zeitpunkt im Falle von symmetrisch um die Geräteachse 31a orientierten Sendern) in jeder gewünschten Sequenz gepulst. Nach jedem Impuls werden Ultraschall-Echos von Detektoren 33 erfaßt und auf einer geeigneten visuellen Anzeigeeinrichtung wiedergegeben. Jeder der am Sender zugeführten Impulse besteht aus etwa 5 Perioden mit der Ultraschall-Frequenz, so daß der Sender einen Burst von Ultraschall-Energie abgibt Das visuelle Abbild ist daher gebildet aus der Gesamtheit von Echosignalen, welche von den verschiedensten Sendern herrühren. Es ist daher leicht ersichtlich, daß die verschiedenen Orientierungen der Sender in starkem Maße die Möglichkeit vermindern, daß eine Oberfläche infolge einer spiegelnden Reflektion nicht gesehen oder erfaßt wird. Daher führt die Verwendung einer Vielzahl von verschiedenen orientierten Sendern zu verringerten Effekten der spiegelnden Reflektion, da dann die Ultraschall-Energie auf dem untersuchten Gegenstand aus einer großen Vielzahl von Richtungen bei aufeinanderfolgenden Impulsen auftrifft Die Aufeinanderfolge der Impulsgabe der Sender kann mit einer ausreichend groüen Folgefrequenz bewerkstelligt werden, so daß sich eine im wesentlichen flackerfreie visuelle Bildwiedergabe für das menschliche Auge ergibt und der Betrachter sich nicht der Tatsache bewußt wird, daß das visuelle Abbild in Sequenz aus verschiedenen Teilen aufgebaut wird. Ein weiterer Vorteil der Verwendung einer Vielzahl von Sendern besteht darin, daß die Abschattungswivkung der Sender auf die reflektierten Wellen für alle Sender beseitigt wird, mit Ausnahme eines Senders, welcher mit den Detektoren in Ausrichtung sein kann. In ähnlicher Weise werden die Abschattungseffekte der Detektoren auf die gesendeten Wellen für alle Sender mit Ausnahme des auf der Achse angeordneten Senders beseitigt. Da ein auf der Achse angeordneter Sender b"i Verwendung von 6 Sendern nur '/s des Gesamtbildes beisteuert, ist die Abschattungswirkung desselben sehr (TiirincTfiicTicT Fc ict fircirhtlirh άαί\ im FaMp finer

ungeraden Anzahl von Sendern sogar der am weitesten in der Mitte angeordnete Sender nicht notwendigerweise auf der Achse 31a des Gerätes angeordnet ist. Er kann sich vielmehr unter einem geringen Winkel β von demselben befinden, um auch die oben aufgeführten Abschattungseffekte zu beseitigen. Daher ist die Geräteachse 31a genau definiert als diejenige Linie, die koinzident ist mit der Mittenachse des Reflektors 30 und der Mitte der Reihe von Detektoren 33. Sie braucht jedoch nicht den mittelsten Sender zu enthalten, obwohl zur Vereinfachung und besonders im Fall einer ungeraden Zahl von Sendern dieser mittelste Sender auf der Achse angeordnet werden wird.

Die Verwendung einer Vielzahl von Sendern führt jedoch Echo-Zeitver/errungen ein. welche zwei Arten der Kompensation der Echozeitpunkte erforderlich macht, wenn die Sender in der A"-Z-Ebene angeordnet sind. Die erste Kompensation wird für den Fall angewendet, bei dem alle Sender nicht einen gleichen Abstand von dem Mittenpunkt »O< des Gesichtsfeldes besitzen. Geringfügige Unterschiede in diesen Abständen werden kompensiert durch die EinSijgung von Zeitverzögerungen zwischen dem Zeitpunkt der Impulsgabe für den Sender und dem Beginn der visuellen Anzeige. Die erstere Kompensation wird nicht unbedingt in allen Fällen benötigt, da die Sender in ihrer Lage genau angeordnet werden können, so daß sie bei vielen Anwendungsfällen dann einen gleichen Abstand von dem Punkt »O< besitzen. Die Verwendung von außerhalb der Achse angeordneten Sendern führt jedoch stets eine zweite Quelle für Echo-Zeitverzerrungen ein gemäß der Abbildung in F i g. 6. »Außerhalb der Achse« ist hier definiert als ein beliebiger Winkel relativ zu »auf der Achse« oder zur Geräteachse 31a. Daher befindet sich der Sender 31 e in der F i g. 9 auf der Achse, und in der Fig.5 sind die Sender 31</und 31 e jeweils unter einem kleinen Winkel θ relativ zur Geräteachse angeordnet Die Sender 31 b und 3ig sind mit dem größten Winkel dargestellt; in diesem Fall 90°. Unter der Annahme, daß das Gesichtsfeld des Objektes 32a durch die Grenzlinien A und B definiert ist ist ersichtlich, daß die Erhöhung des Winkels θ die Ankunftszeit der Echosignale an den Detektoren von verschiedenen Punkten entlang der Feldtiefe der Systemachse verringert, d. h., mit dem Ansteigen des Winkels θ verringert sich die Zeit zwischen den Echosignalen, welche von den Punkten A und O ausgehen. Diese Zeitverringerung mit Anwachsen des Winkels θ wird wie folgt ermittelt:

Es sei r = die Zeitdifferenz zwischen der Ankunft an einen Detektor für Echosignale vor. den Punkten A und O. weiterhin sei fo = der Wert von »/« für θ = 0. Aus Fig. 6 ist ersichtlich, daß die Beziehung gilt: f/fo= c+ dl2c. Da die Größe d— c ■ cos θ ist, kenn diese Gleichung umgeschrieben werden zu: i/fo=1+'/2 cos Θ. Hieraus ist deutlich ersichtlich, daß mit der Veränderung des Winkels θ zwischen 0 und 90° die Zeit zwischen den Echosignalen von den Punkten A und O sich um einen Faktor bis zu einer Größe von 2,0 vermindert. Diese zeitliche Schrumpfung kann in einer relativ einfachen Weise kompensiert werden, wenn die Sender alle in der X-Z- Ebene angeordnet sind. Dies geschieht dann durch Erhöhung der Zeilengeschwindigkeit oder Abiastgeschwindigkeit der Kaihodenstrahlröhre oder einer anderen visuellen Anzeigeeinrichtung mit Serieneingang, auf der die Echosignale wiedergegeben oder abgebildet werden. Für das Gerät nach F i g. 5 würden daher drei verschiedene Abtastgeschwindigkeiten erforderli:li sein (dabei ist angenommen, daß die Sender symr itrisch orientiert sind und paarweise oder einzeln gepulst werden), da die Sender mit drei verschiedenen Werten für den Winkel θ angeordnet sind.

Fig. 8 zeigt in Blockschaltbildform die elektronische Schaltungsanordnung, welche den akustischen Sendern 316 — 31c/ und den akustischen Detektoren 33 in der Anordnung nach Fig. 5 (und de.i F i g. 9 und 10) zugeordnet sind. Es wird nachstehend eine typische Betriebsweise des Gerätes unter besonderer Bezugnahme auf die Funktion der einzelnen Komponenten gegeben. Ein Synchronisationsgenerator 80 erzeugt periodisch Spannungsimpul.se kurzer Dauer, welche in Sequenz die Zeiten der Ultraschall-Sendung von den piezoelektrischen Kristallen der akustischen Sender 31b —3ig steuern. Daher kann dieser Synchronisierungsgenerator 80 als cm Generator beschrieben werden, welcher periodische Impulse erzeugt, die wiederum die Null-Bczugszcit für den Betrieb des Gerätes festlegen. Die Dauer der Ausgangsimpulse des Synchronisationsgerierators 80 kann in der Größenordnung von einer Mikrosekunde liegen, und die Impulse werden periodisch etwa alle 10 Millisekunden wiederholt.

Daher wird im wesentlichen am Beginn jeder Periode von 10 Millisekunden einer der Transmitter gepulst und gibt einen Burst von Ultraschall-Energie in Richtung des Patienten. Während jeder Periode von 10 Millesekunden laufen Echosignale vom Patienten zu der Reihe von Detektoren 33 zurück, werden von den Verstärkern 84 verstärkt, im Gedächtnisspeicher 86 gespeichert und in Sequenz ausgelesen, um ein vollständiges Bild Zeile um Zeile auf der Kathodenstrahlröhre 10 (oder einer anderen geeigneten Alizeigeeinrichtung mit Serieneingang) darzustellen. Während der nachfolgenden Peri- ode von 10 Millisekunden wird der gleiche Vorgang wiederholt Der einzige Unterschied besteht dann nur darin, daß ein anderer Sender gepulst wird. Die Parameter für den Zeilendurchlauf werden dann abgeändert gemäß dem Winkel θ des gerade verwende- ten Senders.

Bei Annahme eines Systems mit 6 unabhängigen Sendern gemäß der F i g. 5 würden daher 60 Millisekunden benötigt um einen vollständigen Zyklus der Pulsung der Sender in Sequenz zu durchlaufen, d.h. für eine vollständige Anzeigeperiode. Während eines solchen Zyklus werden sich die in aufeinanderfolgenden Bildern auf der Anzeige wiedergegebenen Video-Echosignale geringfügig unterscheiden, da verschiedene Sender eine spiegelnde Beleuchtung verschiedener Teile des betrachteten Organs erzeugen. Das Auge ist sich jedoch dieser Tatsache nicht bewußt, da das System einen vollständigen Zyklus sehr schnell durchläuft, d. h., 16,7mal pro Sekunde in dem obigen Beispiel. Das Auge sieht lediglich die Überlagerung der Echosignale, die sich aus den verschiedenen Senderstellungen ergeben. Für den Fall von paarweise gepulsten symmetrisch orientierten Sendern und für 6 Sender beträgt die vollständige Wiedergabe- oder Anzeigeperiode 30 Millisekunden. Die Einzelbildzeit von 10 Millisekunden ist auch diejenige Zeitdauer, welche zum Abklingen der akustischen Nachschwingungen in dem Tank benötigt wird, der die Flüssigkeit und die verschiedenen Bauelemente des Gerätes enthält. Diese Abklingreit kann jedoch dadurch verkürzt werden, daß der Tank mit akustisch absorbierendem Material ausgekleidet wird.

f"K^»ntr» l^ann Hjp RilHvpit A h Ai^ Zeit Zwischen defl Senderimpulsen, gewünschtenfalls dadurch verkürzt werden, da3 die gespeicherten Signale schneller aus dem Gedächtnisspeicher 86 ausgelesen werden und die Abtastgeschwindigkeit für die Kathodenstrahlröhre entsprechend beschleunigt wird. Ebenso kann die Bildfeigefrequenz beträchtlich dadurch gesteigert werden, daß eine Anzeigeeinrichtung (beispielsweise eine Matrix aus lichtaussendenden Dioden) verwendet wird, welche gleichzeitig eine Zahl von η Videosignalen annehmen kann. Dabei ist /? = der Zahl der akustischen Detektoren in der Reihe. Es besteht dann nicht mehr die Notwendigkeit zu einer Speicherung der Videosignale und ihrer Auslesung in Sequenz, d. h., die Signalspeicherung 86 der Anordnung nach F i g. 8 kann beseitigt werden.

Ein weiterer Weg zur Verminderung der Zeitdauer für einen vollstänaigen Zyklus des Systems (vollständige Anzeigcneriode^ besteht darin, die Sender symmetrisch paarweis.' um die Achse des Systems herum zu orientieren, d. h. unter d^m gleichen Wert für den Winkel Θ. Da die Korrektur für die Abtastgeschwindigkeit lediglich eine Funktion des Winkels θ ist, können symmetrische Paare gleichzeitig gepulst werden. Daher beträgt für das System mit 6 Sendern nach Fi^. 5 die Zykluszeit des Systems das Dreifache der Einzeloilddauer, anstatt da3 Sechsfache. Im allgemeinen ist es erwünscht, die Zyklenzeit des Systems kleiner als etwa 33 Millisekunden zu halten, da das menschliche Auge bereits beginnt, ein Flackern wahrzunehmen, wenn die Signale mit einer Frequenz von weniger als etwa 30 Zyklen/Sek. dargeboten werden. Die Erfahrung zeigt jedoch, daß für die vorliegende Erfindung etwas längere Zyklenzeiten des Systems (beispielsweise 60 Millisekunden) ohne ernsthaftes Flackern verwendet werden können, solange die Bildzeit unterhalb des kritischen Wertes von 33 Millisekunden gehalten wird. Dies geschieht deswegen, weil das Auge vorwiegend empfindlich ist für die Bildfolgefrequenz bezüglich der Wahrnehmung von Flackern. Das heißt, das Auge nimmt nicht so leicht wahr, daß irgendwelche Echosignale bei einigen Bildern fehlen als Ergebnis der Auswirkung einer spiegelnden Reflektion durch Verwendung von verschiedenen Senderkristallen in Sequenz.

Um die Ultraschall-Abbildungen dauerhaft aufzu-

zeichnen, kann eine Filmkamera auf die Anzeige des Systems fokussiert werden. Die Bildgeschwindigkeit der Kamera wird dabei gleich der Zyklusgeschwindigkeit des Ultraschall-Systems gemacht.

Der Synchronisierungsgenerator 80 in der Fig.8 erzeugt daher einen Impuls von 1 Mikrosek. mit einer Folgefrequenz von 1 Impuls alle 10 Millisekunden. Das Ausgangssignal des Synchronisierungsgenerators 80 wird der Sequenzeinheit 82 zur Verteilung der Synchronisierungsimpulse in irgendeiner Sequenz auf die Zeitverzögerungsschaltungen 83a, 830 und 83c zugeführt Eine geeignete logische Eingangsgröße wird der Sequenzschaltung 82 zugeführt, um die Sequenz des Betriebes der Sender zu bestimmen. Die Sequenzschaltung 82 ist eine konventionelle elektronische Schalteranordnung zur Zuschaltung aus einer Vielzahl von Ausgängen zu einem Zeitpunkt und nacheinander auf einen Eingang gemäß der Eingangslogik. Die Ausgänge der Sequenzschaltung 82 sind mit den Zeitverzögerungsschaltungen 83a, 836 und 83c verbunden. Es sei angenommen, daß die symmetrisch angeordneten Sender paarweise gepulst werden können und nicht einzeln gepulst werden müssen und daher nur drei Zeitverzögerungsschaltungen erforderlich sind. Wenn die 6 Sender einzeln gepulst wurden, würden 6 Zeitverzögerungsschaltungen erforderlich sein. Jede Zeitverzögerungsschaltung kann beispielsweise eine konventionelle Multivibratorschaltung sein. Wie bereits zuvor erwähnt ist diese Zeitverzögerungskompensation darauf zurückzuführen, daß die Sender nicht den genau gleichen Abstand von der Mitte des Objektes 32a besitzen, und bildet nur einen sehr kleinen Faktor (d. h. wenige MikroSekunden). Die Sender können oft genau in ihrer Lage so angeordnet werden, daß sie von der Mitte des Gesichtsfeldes den gleichen Abstand besitzen. Jede Zeitverzögerungsschaltung ist mit einem Einstellelement 834 83e, 83/" zur unabhängigen Einstellung der jeweiligen Zeitverzögerung ausgestattet Die Ausgänge der Zeitverzögerungsschaltungen 83a, 836,83c triggern jeweils Hochfrequenz-Oszillatoren (burst generator) 81a, 81 6 und 81c, und es wird dadurch eine periodische Erzeugung von kurzen Bursts (mehrere Perioden) eines Hochfrequenzsignals erhalten, das in diesem Beispiel mit 2,5 MHz angenommen wird. Die Sequenz wird dabei aufgezwungen durch den logischen Eingang zur Sequenzschaltung 82. Der Ultraschall-Frequenzbereich ist zwischen 1 und 10 MHz definiert Unter der Annahme, daß ein Burst von 5 Perioden in jedem der Hochfrequenz-Oszillatoren 81a, 816, 81c für jeden am Eingang zugeführten Synchronisierungsimpuls erzeugt wird, wird dann diese mit 5 Perioden ausgestattete Impulsfolge einem entsprechenden piezoelektrischen Senderkristallpaar 316,31^ oder 3ir, 31/"oder 314 31e so zugeführt wie dies durch die logische Eingangsgröße zur Sequenzschaltung festgelegt wird.

Die Zuführung jeder der Impulsfolgen mit jeweils 5 Perioden zu einem piezoelektrischen Senderkristall wandelt diese Folge von elektrischen Impulsen in ein periodisches gepulstes Ultraschall-Druckwellensignal einer Frequenz von 23 MHz und mit einer Dauer von 2 Mikrosek. um. Da der Schall in Wasser oder Fleisch eine Fortpflanzungsgeschwindigkeit von etwa 1500m/sek besitzt beträgt die Wellenlänge jedes Ultraschall-Impulses 0,6 mm, und die räumliche Länge der periodischen, aus 5 Impulsen bestehenden Ultraschall-Druckwellenfolge beträgt daher in V/asser 3,0 mm.

Es sei in den Fig.5 oder 10 angenommen, daß der Abstand vom akustischen Sender zum Mittenpunkt des Gesichtsfeldes (beispielsweise der Mitte des Herzens des Patienten) 35 cm beträgt und daß das Gesichtsfeld, gemessen längs der Z-Achse, eine Tiefe von 7,5 cm besitzt. Weiterhin sei angenommen, daß der Gesamtab

stand von dem Mittenpunkt des Gesichtsfeldes zu dem Spiegel oder der Linse und dann weiter zur Reihe von Detektoren 120 cm beträgt Die Folge von akustischen Impulsen benötigt dann eine Zeit von 208 Mikrosek. zur Zurücklegung des Weges vom Sender zum Beginn des Gesichtsfeldes und weitere 776 Mikrosek, bis die Echosignale von diesem Punkt die Reihe der akustischen Detektoren erreichen. Daher kommen die ersten interessanten Ultraschall-Echosignale an den Detektoren zu einem Zeitpunkt von etwa 984 Kiikrosek. nach dem Null-Bezugszeitpunkt an, welcher durch den Synchronisierungsgenerator 50 festgelegt worden ist Zu diesem Zeitpunkt von 984 Mikrosek. nach der Erzeugung jedes periodischen Synchronisierungsimpulses (Null-Bezugszeitpunkt) werden die 100 gleichzeitig ansprechenden Detektorverstärker 84, welche mit den Ausgängen ihrer zugeordneten akustischen Detektoren 33 verbunden sind, eingeschaltet mit Hilfe eines Einschaltsignals. Dieses wird periodisch in dem Tiefenbereich-Steuerimpulsgenerator 85 bei Vorhandensein des periodischen Synchronisiemngsimpulses erzeugt Der Abstand zwischen benachbarten Detektoren 33 kann bis zu der halben Wellenlänge der Senderfrequenz vermindert werden, wie dies bereits vorstehend ausgeführt ist Im Falle eines Hochfrequenzgenerators 81 mit einer Betriebsfrequenz bei 2ß MHz würde dieser Abstand gemäß der halben Wellenlänge 03 mm betragen. Bei einer Sendefrequenz von 10 MHz beträgt dann der Abstand entsprechend der halben Wellenlänge 0,08 mm.

Die periodischen Einschaltsignale von dem Entfernungs- oder Tiefenbereich-Steuerimpulsgenerator 85 werden zweiten Eingängen der 100 Verstärker 84 zugeführt welche den 100 akustischen Detektoren 33 zugeordnet sind. Sie machen diese Verstärker betriebsfähig, so daß man eine Verstärkung der Niederspannungssignale erhält welche in den akustischen Detektoren 33 bei Eintreffen jeder Reihe der erfaßten Ultraschall-Echosignale erzeugt werden, die als Folge des Sequenzbetriebes der Sender 316 bis 3\g erhalten werden. Die Ausgänge der Vielzahl von Detektor-Verstärkern 84 sind mit den Eingängen einer gleichen Vielzahl von geeigneten Gedächtnisspeicherelementen 86 verbunden. Auf diese Weise wird eine getrennte zeitweilige Speicherung jeder Reihe der verstärkten elektrischen Signale entsprechend den Ultraschall-Echosignalen erhalten, welche sich aus dem getrennten Betrieb jedes Senders ergeben und in der erwünschten Tiefe des Feldes liegen, wie sie durch den EntfernungsSteuerimpulsgenerator 85 definiert ist Das Einschaltsignal wird außerdem noch den Gedächtsnisspeicherelementen 86 zum Einlesen der verstärkten Signale zugeführt Daher bewirkt das periodische Einschalten der Verstärker 84 noch weiterhin, daß die erfaßten Echosignale von jedem der Detektoren 33 in entsprechender Weise periodisch parallel in einer entsprechenden Anzahl von Gedächtnisspeicherelementen 86 gespeichert werden. Die GedSchtnisspeicherkomponenten können elektronische Halbleiter-Gedächtnisspeicher oder ein Videomagnetband oder eine rotierende magnetische Scheibe sein. Der Zweck der zeitweiligen Signalspeicherung in den Gedächtnisspeicherelementen 86 besteht darin, eine geeignete Zeitverzögerung zu schaffen, so daß die parallel adressierten Gedächtnisspeicherelemente in Serie ausgelesen werden können und hierdurch eine konventionelle Kathodenstrahlröhre 10 oder eine andere geeignete visuelle Anzeigeeinrichtung mit Serieneingang verwendet wer-

den kann, um darauf die visuelle Anzeige der Ultraschall-Echosignale zu erzeugen.

Es sei angenommen, daß der interessierende Bereich im Körper des Patienten 32 eine Feldtiefe von 7,5 cm besitzt Dies macht es erforderlich, daß die Gedächtnis- > speicherelemente Ultraschall-Echosignale für eine Einleseperiode von 100 Mikrosf&unden annehmen und speichern. Da dieser Zeitraum von 100 MikroSekunden das 50fache der Ultraschall-Impulslänge mit einer Zeitdauer von 2 Mikrosekunden beträgt, erhält man 50 m Auflösungselemente in horizontaler Richtung (d.h. gemäß dem Tiefenbereich) auf der Anzeige der Kathodenstrahlröhre. Es wird weiterhin angenommen, daß für die Grauskala 3 Bits pro Bildelement verwendet werden. Daher beträgt die Gesamtzahl der benötigten Bits für die Signalspeicherung pro Detektor und pro Impuls 150. Dies kann jedoch mit bereits vorhandenen Halbleitergedächtnisspeichern mit geringen Kosten erreicht werden.

Nach diesem Zeitintervall von 100 Mikrosek. für die χ Einlesezeit werden die Verstärker 84 ausgesteuert (funktionsunfähig gemacht) mit Hilfe eines periodischen Abschaltsignals, das innerhalb des Impulsgenerators 85 für die Tiefenbereichssteuerung erzeugt wird, und die Einlesung in die Gedächtnisspeicherelemente 86 wird r> beendet, und diese können dann in Sequenz ausgelesen werden. Die sequentielle Ausleseschaltung 87, welche mit den Ausgängen der Zeilenabtastgeneratoren verbunden ist ergibt eine Synchronisierung der Auslesung der Gedächtnisspeicherelemente mit der Abtastung Zeile um Zeile. Daher werden die Echosignale in elektrischer Form gleichzeitig gespeichert (parallel) in den Gedächtnisspeicherelementen und werden dann in Sequenz (in Serie) ausgelesen. Das Auslesen der Gedächtnisspeicher bewirkt eine Intensitätsmodulation j > der Abtastzeilen zur Bildung des resultierenden Abbildes auf der Kathodenstrahlröhre 10. Die Abtastzeilen auf der Anzeige der Kathodenstrahlröhre werden in Abtastgeneratoren 884 886,88c erzeugt Dabei ist der Abtastgenerator 8Ra den Sendern 316, 3tg, der Abtastgenerator 886 den Sendern 31c, 31/ und der Abtastgenerator88cden Sendern 3td,3lezugeordnet Unter der Annahme, daß die Sender in der Sequenz 316, 31&dann 31ς31Λιικ1 dann3143legepulst werden und dieser Zyklus so oft wiederholt wird, wie dies durch den Arzt oder einen anderen Betrachter der visuellen Anzeige gefordert wird, werden dann die Abtastgeneratoren in ähnlicher Sequenz (88a, dann 886 und dann 88c) betrieben, wobei sie funktionsfähig gemacht werden sowohl vom Ausgangssignal der Sequenzschaltung 82 » als auch vom Ausgangssignal des Impulsgenerators 85 für die Tiefenbereichssteuerung. Nachdem daher die Sequenzschaltung 82 eine Aussendung von Ultraschall-Signalen dutch die Sender 316, 3tg bewirkt hat und etwa erhaltene empfangene Echosignale auf die ?:> Detektoren 33 abgebildet worden sind und die Echosignale in dem Gesichtsfeld, welches durch den Impulsgenerator 85 far die Tiefenbereichssteuerung bestimmt worden ist in den Gedächtnisspeicherelementen 86 gespeichert worden sind, werden dann die *o Gedächtnisspeicherelemente in Serie ausgelesen und außerdem synchron mit den Durchlauf- oder Abtastvorgängen Zeile um Zeile, welche von dem Abtast- oder Kippgenerator 88a erzeugt werden. Jede Abtastzeile ist dabei einem entsprechenden Element von akustischem <" Detektor, Verstärker und Gedächtnisspeicher zugeordnet.

Nachdem der Teil der visuellen Anzeige, welcher

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45 durch den Betrieb der Sender 316, 31^ erzeugt worden ist, auf der Kathodenstrahlröhre 10 dargestellt worden ist (es wird angenommen, daß diese Anzeigebilder praktisch identisch sind, da die Sender symmetrisch orientiert sind), bewirkt die Sequenzschaltung, daß die Sender 31c, 31/ Ultraschall-Signale abgeben, und die Arbeitsschritte werden wie vorbeschrieben wiederholt Die Ausnahme besteht jedoch darin, daß die Gedächtnisspeicherelemente jetzt in Reihe und synchron mit Abtastvorgängen Zeile um Zeile ausgelesen werden, welche von dem Abtastgenerator 886 erzeugt werden. Schließlich bewirkt die Sequenzschaltung 82 eine Aussendung von Ultraschall-Signalen durch die Sender 314 3Ie, und der Abtastgenerator 88c wird betriebsfähig und erzeugt den Teil der visuellen Anzeige, der sich aus dem Betrieb dieser Sender ergibt Die Abtastgeschwindigkeit des Abtastgenerators 88a wird mit Hilfe eines Steuereinstellelementes Wd so eingestellt, daß sie schneller ist als die Abtastgeschwindigkeit des Abtastgenerators 886. Die Abtastgeschwindigkeit dieses Generators wird wiederum mit Hilfe eines Einsteüelementes 88e so eingestellt, daß sie größer ist als die Abtastgeschwindigkeit des Abtastgenerators 88c Diese Einstellungen der Abtastgeschwindigkeilen und auch die Einstellung der Abtastgeschwindigkeit des Abtastgenerators 88c mit Hilfe des Einstellelementes 88/ ergeben eine Kompensation der zeitlichen Lage der Echos, welche sich aus der zuvor beschriebenen Orientierung oder Ausrichtung der Sender außerhalb der Achse ergibt Die gespeicherte Information kann aus dem Gedächtnissspeicher 86 mit der gleichen Geschwindigkeit oder geringfügig schneller ausgelesen werden, so daß sich eine Einzelbildzeit von 10 Millisekunden für denjenigen Teil der Anzeige ergibt welchen man aus dem Betrieb eines Senden gewinnt und im Falle von 6 unabhängig gepulsten Sendern ist ein Zeitraum von 60 Millisekunden erforderlich, um einen vollständigen Zyklus des Systems zu erhalten (d. h. eine Zusammenfügung der 6 Teile auf der Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre). Wie jedoch bereits vorstehend bemerkt, können die Auslesungen der Anzeige nötigenfalls mit beträchtlich schnellerer Geschwindigkeit vorgenommen werden durch Verwendung einer komplizierteren und kostspieligen elektronischen Schaltungsanordnung. Die optische Anzeige auf der Kathodenstrahlröhre besitzt den Vorteil, daß sie eine direkte und — soweit es das menschliche Auge betrifft — kontinuierliche Beobachtung des untersuchten Objektes ergibt und eine hohe Auflösung besitzt infolge des engen Abstandes der Detektoren 33 und der Zeitbereichsunterscheidungsfähigkeit bezüglich der reflektierten Echosignale.

Die Sender 316-31^ und die Durchläufe oder Zeilenabtastung an der Kathodenstrahlröhre können nach dem folgenden Verfahren in Übereinstimmung gebracht werden. Es werden Prüfobjekte an den Punkten A und B angebracht (siehe F i g. 6), welche die Grenzen einer bestimmten Tiefe des Feldes definieren, das untersucht werden solL Die Sender werden dann einzeln nacheinander gepulst, und die Einstellorgane 83</-837fur die Zeitverzögerung und die Einstellorgane Wd-Wf für die Abtastgeschwindigkeit werden so eingestellt, daß die Echosignale von den Punkten A und B an den gleichen beiden Punkten auf der Anzeige der Kathodenstrahlröhre erscheinen.

For alle vorstehend beschriebenen elektronischen Schaltungen können konventionelle Schaltungsanordnungen verwendet werden. Der Impulsgenerator 53 für

die Bereichssteuerung besteht aus einem Generator mit variabler Verzögerang, welcher durch den Synchronisationsimpuls vom Synchronisierangsgenerator 50 durchgesteuert oder getriggert wird. Das Ausgangssignal dieses Generators mit variabler Verzögerang ist ein verzögerter Triggerimpuls, welcher eine vorbestimmte Verzögerang bezüglich des Synchronisationsimpulses besitzt, wobei diese Verzögerang mit Hilfe eines Einstellelementes 53a eingestellt werden kann. Dieser verzögerte Triggerimpuls wird einem Gatterimpulsgenerator zugeführt Dieser erzeugt einen Impuls mit einer Vorderflanke in zeitlicher Koinzidenz mit der Vorderflanke des verzögerten Impulses und besitzt eine Impulsdauer gleich der Einschaltzeit der Verstärker 52. Die Zeitdauer des Gatterimpulses kann mit Hilfe eines Einsteilelementes 53i> eingestellt werden und bestimmt die Tiefe des betrachteten Feldes in dem untersuchten Objekt Daher macht dieser in der Komponente 53 erzeugte periodische Impuls die Verstärker 52 nach einem ersten vorbestimmten Zeitintervall nach einer periodisch auftretenden Nullbezugszeit betriebsfähig und hält die Betriebsfähigkeit der Verstärker während eines zweiten vorbestimmten Zeitintervalls aufrecht Diese sequentielle Auslesung 55 kann durch ein Schieberegister erfolgen, bei dem eine Vielzahl von Ausgängen mit den Signalspeicherelementen 54 verbunden ist Hierdurch wird sowohl die sequentielle Auslesung derselben als auch die Synchronisierung des Beginns jedes Durchlaufs oder jeder Zeile auf der Kathodenstrahlröhre mit der Auslesung erhalten.

Das gesamte Gerät einschließlich der gesamten elektronischen Schaltung und der Ultraschall-Abbildungskomponenten kann in dem Tat; befestigt werden, in dem sich das flüssige Medium befindet in dem wiederum die Ultraschall-Energiewell» ν entstehen. Eine Ausnahme bildet hierbei die Kathodenstrahlröhre 10 (oder eine andere geeignete visuelle Wiedergabeeinrichtung), welche vorzugsweise außerhalb des Tanks angeordnet wird. Alternativ werden nur der akustische Sender 31, die Linse 30 und die Detektorverstärkerkomponenten im Innern des Tanks befestigt, und die elektronische Schaltungsanordnung wird außerhalb desselben angeordnet Geeignete Befestigungsmittel werden in dem Tank vorgesehen, um den Sender 31, die Linse 30 und die Detektoren 33 in der richtigen räumlichen Ausrichtung zueinander zu halten.

Die räumliche Auflösung in der Richtung der Z-Achse (Tiefenbereich) kann dadurch verbessert werden, daß eine höhere Frequenz für die Hochfrequenzanregung des Senderkristalls 31 verwendet wird. So wird beispielsweise bei einer Frequenz von 10 MHz ein Impuls mit 5 Perioden die räumliche Auflösung in Z-Richtung auf einen Wert von 038 mm erhöhen. Für die gleiche Tiefe des Gesichtsfeldes von 7,5 cm werden dann 200 AbbiIdungs(Auflösungs-)elemente in der Richtung des horizontal liegenden Tiefenbereiches (Z-Achse) erhalten. Es wird daher das Vierfache an Gedächtnisspeicherung gegenüber dem ersten Beispiel mit lediglich 50 Auflösungselementen in der Z-Achse benötigt Die Tiefe des in dem Gegenstand untersuchten Feldes kann vergrößert werden durch richtige Einstellung de3 Einstellelementes 530. Hierdurch werden die Verstärker 52 für eine längere Zeitdauer eingeschaltet. Entsprechend muß dabei die Gedächtnisspeicherkapazität bis zu demjenigen Punkt vergrößert werden, bei dem keine weitere Steigerang mehr möglich ist und an dem ein Problem der Tiefenschärfe auftritt, wobei dann der vollständige ebene Schnitt durch den Gegenstand

nicht mehr auf der einzelnen Reihe von Detektoren fokussiert werden kann. Wie bereits vorstehend ausgeführt, kann die Auflösung der Wiedergabe in V-Richtung dadurch verbessert werden, daß in der Reihe weitere Detektoren zugefügt werden. Das heißt, die Detektoren werden enger aneinander angeordnet, wobei der Abstand bis zu dem Grenzwert der Hälfte der Wellenlänge für die Signalfortpflanzung in der Flüssigkeit vermindert werden kann.

Fig.9 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung. Dort richten im Unterschied zur vorhergehenden Ausführungsform die akustischen Sender 31Λ—31Λ jeweils ihre Ultraschall-Energie-Ausgangsleistung auf ein zugeordnetes reflektierendes optisches Teil 90b—90h. Dieses kann beispielsweise ein konkaves Teil sein gemäß der Darstellung in Fig.5. Der Vorteil der Ausführangsform nach Fig.9 besteht darin, daß hier die akustischen Sender 316—31Λ in den Brennpunkten der zugeordneten Reflektoren 90b—90h angeordnet werden können und die resultierenden parallelen (planaren) Druckwellenfronten der Ultraschall-Energiewellen auf das untersuchte Objekt 32a gerichtet werden. Diese planaren oder ebenen Wellenfronten der auftretenden Ultraschall-Energie vermindem die Bereichsverzerrung infolge der Krümmung der Wellenfronten in der Ausführangsform nach F i g. 5. Die einzelne Reihe von gleichzeitig ansprechenden Detektoren 33 kann wiederum in einem Abstand von dem Reflektor angeordnet werden, welcher etwa das Eineinhalbfache der Brennweite des Reflektors 9Oe beträgt Wenn der Abstand des Detektors etwa in der Mitte zwischen dem Reflektor 9Oe und dem Objekt 32a liegt, dann besitzt das auf den Detektoren abgebildete Objekt nur etwa die halbe Höhe des wirklichen Objektes. In der Ausführangsform nach F i g. 9 sind 7 Sender dargestellt Dabei ist der mittlere gerichtete Sender 31 e auf der Achse, d. h., seine Achse oder Mittenachse der Signalfortpflanzung ist koinzident mit der Mittelachse 31a des Gerätes. Hierdurch ist eine andere Orientierung der Sender dargestellt welche auch in der Anordnung nach F i g. 5 mit entsprechenden Vorkehrungen für den zusätzlichen Sender verwendet werden könnte.

Fig. 10 zeigt eine dritte Ausführangsform der Erfindung, bei der anstelle der reflektierenden Optik in den Anordnungen nach den F i g. 5 und 9 eine Beugungsoder Refraktionsoptik zur Fokussierung des Ultraschall-Bildes auf die einzige Reihe von gleichzeitig ansprechenden Detektoren verwendet wird. Eine akustische Linse 100 des Konvergenztyps, beispielsweise eine doppelt konvexe Linse, wird aus einem geeigneten Kunststoffmaterial oder einer mit Flüssigkeit gefüllten Kunststoffhülle hergestellt und in Ausrichtung mit der Mitte der Reihe von akustischen Detektoren 33 und der Mitte des untersuchten Objektes angebracht Diese Ausrichtung entspricht der Ausrichtung des akustischen Reflektors in den F i g. 5 und 9. Die Linse 100 bildet die Ultraschall-Reflektionen in der Brennebene der Linse ab, wobei diese Brennebene von der Linse einen Abstand besitzt der größer ist als der Brennpunkt derselben, da die Wellenfront der auf der Linse auftreffenden Ultraschall-Echosignale nicht eben ist infolge des relativ geringen Abstandes des Objektes 32a von der gegenüberliegenden Seite der Linse. Der Abstand von der Linse 100 zum Objekt 32a ist vorzugsweise größer als die doppelte Brennweite der Linse 30, so daß das auf den Detektoren 33 abgebildete Objekt kleiner ist als das tatsächliche Objekt und

umgekehrt ist. In einem typischen Beispiel beträgt der Abstand von der Linse 100 zum Objekt 32a das Doppelte des Abstandes von der Linse 100 zu den Detektoren 33, und dadurch erhält man ein Abbild, welches die halbe Höhe des Objektes 32a besitzt Die Ausführungsformen nach den Fig.5 und 9 werden hauptsächlich deswegen der Ausführungsform nach Fig. 10 vorgezogen, weil die Herstellung der akustischen Linse schwieriger ist und diese bei den Ultraschall-Frequenzen unerwünschte Reflektionsverluste erleiden kann. Das bestimmte Beispiel der Arbeitsweise des Systems, welches unter Bezugnahme auf die F i g. 5 und 8 beschrieben wurde, gilt auch für die Fig. 10 und die Ausführungsform - nach Fig. 9. Die Ausführungsform nach Fig. 10 veranschaulicht die Verwendung von 4 außerhalb der Achse angebrachten Sendern 316—3Ie, welche entlang eines Bogens orientiert angeordnet sind, der einen Winkel von ±45° um das Objekt 32a beiderseits der Mittelachse 31a des Gerätes beschreibt Obwohl bei dieser kleineren Anzahl von Sendern und bei der Verteilung über einen kleineren Bogen um das Objekt 32a ein gewisser Verlurt an Echosignal infolge spiegelnder Reflektion auftreten kann, ist die Arbeitsweise und Leistung immer noch bedeutend überlegen der Arbeitsweise eines einzigen Senders.

In jeder der Ausführungsformen nach den F i g. 5, 9 und 10 kann der Abstand zwischen den Detektoren und der Fokussierungsoptik oder der Abstand zwischen den Detektoren und dem untersuchten Objekt verändert werden, und dies führt zu Änderungen der Höhe des auf den Detektoren abgebildeten Objektes gemäß der an sich bekannten optischen Theorie. In der Ausführungsform nach Fig.9 werden die akustischen Sender 3tb-3th für denjenigen Fall, in dem die Reflektoren 906-90Λ kleiner sind als das untersuchte Objekt 32a, näher zu den entsprechenden Reflektoren angeordnet als dem Brennpunktabstand entspricht, um ein erwünschtes Ausbreiten oder Auseinanderlaufen der an den Reflektoren reflektierten Ultraschall-Strahlen zu erhalten und dadurch das Objekt 32a zu bestrahlen oder auszuleuchten, welches untersucht werden soll. Die visuellen Anzeigen, welche sich in einem Gerät gemäß den Ausführungsformen der F i g. 9 und 10 ergeben, sind identisch der Anzeige, wie sie bei einer Ausführungsform nach Fig.5 entsteht da die elektronische Schaltung gemäß Fig.8 hier ebenfalls verwendet wird. Bei der Schaltung nach F i g. 8 wird eine konventionelle Kathodenstrahlröhre 10 verwendet, um eine visuelle Bildwiedergabe der Ultraschall-Echosignale zu erhalten, welche von dem untersuchten Objekt ausgehen. Diese Kathodenstrahlröhre 10 erfordert die Verwendung eines Gedächtnisspeichers 86 zur zeitweiligen Speicherung der erfaßten Signale und zum anschließenden sequentiellen Auslesen derselben. Die Verwendung eines solchen Gedächtnisspeichers oder einer äquivalenten Abtast- und Halteschaltung, welche beide sequentielle oder Serienausgänge erzeugen, kann jedoch unterbleiben. Die Ausgangssignale der zugeschalteten Verstärker 84 werden dann gleichzeitig den Mehffaeheingängen einer Mehrstrahlkathödenföhre oder einer anderen Anzeigekomponente 110 für visuelle Wiedergabe und mit Vielfacheingang gemäß dem Blockschaltbild der Fig. 11 zugeführt Die Kathodenstrahlröhre 110 wird im Falle einer einzigen Reihe von 100 akustischen Detektoren 33 mit 100 Signaleingängen von den Ausgängen eins·* ähnlichen Zahl von 100 Detektorverstärkern 84 ausgestattet. Die elektronische

Schaltungsanordnung gemäß F i g. 11 kann mit irgendeiner der Ausführungsformen nach den Fig.5, 9 und 10 wie die elektronische Schaltungsanordnung nach F i g. 8 verwendet werden. Der Vorteil der Schaltung nach Fig. 11 unter Verwendung beispielsweise einer Mehrstrahlkathodenröhre besteht in der schnelleren Wiedergabe der Signale auf der Röhre, da die Abtastlinien oder Zeilen auf der Kathodenstrahlröhre gleichzeitig erzeugt werden und die Verstärker 84 ihre Ausgangssignale gleichzeitig auf die Kathodenstrahlröhre abgeben anstelle einer Arbeitsweise Zeile um Zeile gemäß der Anordnung in der Fig.5. Es wird dabei der gleiche Impulsgenerator 85 zur Einschaltung und Ausschaltung der Verstärker 84 wie in der Schaltungsanordnung nach F i g. 5 verwendet Er dient ebenfalls in gleicher Weise zur Synchronisation der Vielzahl von Durchlaufvorgängen (100 im Falle von 100 Detektoren) in der mehrstrahligen Kathodenstrahlröhre, welche gleichzeitig beim Einschalten der Verstärker 84 ausgelöst werden. Die elektronischen Schaltungen, welche in den Blockschaltungen nach den Fig.8 Ur«d 11 verwendet werden, sind konventionell und sind nicht in besonderem Maße kompliziert oder schnell, d. h, sie sind bedeutend langsamer als die in modernen Elektronenrechnern verwendeten Schaltungen.

Andere Beispiele für visuelle Anzeigekomponenten 110 mit gleichzeitigem Mehrfacheingang, welche in der Ausführungsform nach F i g. 11 verwendet werden können, sind: (1) eine Plasma-Bit-Tafel mit einer Anordnung von Reihen und Spalten von Gasentladungseinrichtungen, (2) eine Anordnung von Reihen und Spalten von flüssigen Kristallen und (3) eine Anordnung von Reihen und Spalten von lichtaussendenden Dioden. Bei all diesen Komponenten ist jede Reihe (Zeile) mit dem Ausgang eines entsprechenden Verstärkers 84 verbunden, und jede Spalte (Tiefenbereich) wird in Sequenz stromführend gemacht mit Hilfe von geeigneten Signalen. Diese werden in einer Tiefeiibereichszeitgeberschaltur.g entsprechend der sequentiellen Auslesung 87 der Anordnung nach Fig.8 erzeugt und ebenfalls durch einen Impulsgenerator 85 zur Bereichssteuerung getriggert

Vorstehend wurde nur die Vielzahl von Sendern erörtert, welche in der X-Z-Ebene angeordnet sind. Eine solche Orientierung der Sender wird wegen ihrer Einfachheit bevorzugt Die Sender können jedoch irgendwo in der Halbkugel links von dem Punkt O in der F i g. 6 angebracht werden, d. h, die Sender können auch außerhalb der Achse in der V-Richtung liegen neben ihrer außeraxialen Lage in der ^-Richtung. Eine Kompensation für die Echozeitpunktsverzerrung, welche durch das Versetzen der Sender außerhalb der Achse in der K-Richtung eingeführt wird, wird erhalten durcii Einfügung geeigneter Zeitverzögerungen, welche proportional der Detektorstellung sind. Dies geschnellt bei der Speicherung der Signale in den Gedächtnisspeicherelementen 86.

Andere Arten von konventionellen elektronischen Schaltungsanordnung"^ zur Erzielung der im Zusammenhang mit den Blockschaltbildern nach den Fig.8 und 11 beschriebenen Funktionen können ansteile der hier im einzelnen aufgeführten Schaltungsanordnung verwendet werden. Offensichtlich ist es nicht unerläßlich, die Vielzahl von Abtastgeneratoren gemäß den F i g. 8 und 11 zu ver wenden. Es kann vielmehr ein einzelner Abtastgenerator mit Steuerung der Abtastgeschwindigkeit durch die Sequenzschaltung verwendet werden. Obwohl die Verstärker- und Soeicherelemente

in der F i g. 8 in einer Form beschrieben werden, bei der sie durch das Ausgangssignal des Impulsgenerators für die Tiefenbereichssteuerung ein- und ausgeschaltet werden, können schließlich offensichtlich die Verstärker auch ständig in Funktionsbereitschaft sein, und es ist ■ lediglich dann erforderlich, die Gedächtnisspeicherelemente ein- und auszuschalten.

Hierzu 6 Blatt Zeichnungen

Claims (11)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erzeugung einer visuellen Anzeige von Ultraschall-Echosignalen, welche von einem Objekt und seinen inneren akustischen Heterogenitäten unter Bestrahlung von Ultraschallwellen auf mehrere Detektoren reflektiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere akustische Sender (31) um das untersuchte Objekt (32) orientiert und steuerbar sind zur sequentiellen Erzeugung periodischer gepulster Ultraschallfrequenz-Druckwellensignale in einem flüssigen Medi- um, welche aus mehreren Richtungen auf das Objekt gerichtet sind, daß die akustischen Detektoren (33) <⁵ zur Erfassung der vom Objekt reflektierten Ultraschall-Echosignale und zur Umwandlung der erfaßten Ultraschallsignale in äquivalente elektrische Signale mit Signalverstärkern (84) verbunden sind und daß eine durch einen Geber (80) kurzzeitiger elektrischer Signale betätigte Einrichtung (85) bei gewünschten Zeitintervailen, die der Tiefe des Feldes in dem untersuchten Objekt entsprechen, periodisch die Signalverstärker (84) gleichzeitig ein- und ausschaltet, wobei jede Zeile der visuellen Anzeige (10) die Echosignale darstellt, welche von dem Objekt und seinen inntren Heterogenitäten reflektiert und durch den zugeordneten akustischen Detektor (33) innerhalb des Tiefenfeldes erfaßt werden, welches durch die Ein/Ausschalteinrichtung ^K (85) definiert ist, wodurch die Anzeige eine visuelle Tiefendarstei.ung eines ebenen Schnittes des Objektes ergibt, wobei der Schnitt i;. einer Ebene liegt, die durch die Mittelachse (2\a) der Einrichtung und die Achse der einzigen Reihe ν·· τ Detektoren (33) festgelegt ist und die sich aus dem Sequenzbetrieb der Sender (31) ergebenden und von den Detektoren empfangenen Echosignale in Sequenz auf der visuellen Anzeigeeinrichtung darstellbar sind und die von den gleichen Punkten im Objekt ausgehenden Echosignale an entsprechenden gleichen Punkten auf der visuellen Anzeigeeinrichtung erscheinen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen einen Ausgang der Ein/Ausschalteinrichtung (85) und einen Eingang der visuellen Anzeigeeinrichtung (10) eine Korrektureinrichtung geschaltet ist zur Kompensation der Echozeitverschiebungen, welche durch die außerhalb der Achse angeordneten Sender verursacht sind, wobei »außerhalb der Achse« definiert ist als eine Lage außer Ausrichtung mit der Mittenachse des Gerätes.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (31) in einer Ebene senkrecht zur Achse der Detektoren (33) angeordnet ^5l find, welche die Mittelachse (31 aj der Einrichtung enthält.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß die Sender (31) unter verschiedenen Winkeln um das Objekt (32) herum orientiert sind und im wesentlichen den gleichen Abstand von demselben aufweisen.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (31) auf einem Kreisbogen von etwa 180° um das Objekt herum verteilt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (31) auf einem Kreisbogen um das Objekt herum verteilt sind, welcher kleiner ist als 180°.

7. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß die Korrektureinrichtung zur Kompensation der außeraxialen Lage eine Stelleinrichtung (88) zur Erhöhung der Zeilenabtastgeschwindigkeit der visuellen Anzeigeeinrichtung mit wachsender außeraxialer Winkelorientierung der Sender umfaßt

8. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß zwischen den Geber (80) für die periodischen elektrischen Impulse kurzer Dauer und die Eingänge der Sender (31) Einrichtungen (83) zur Korrektur der visuellen Anzeige zur Verschiebung der Echozeitverschiebungen eingefügt sind, welche durch den ungleichen Abstand der Sender von der Mitte des Gesichtsfeldes im Objekt hervorgerufen sind.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrektureinrichtung (83) zur Kompensation des ungleichen Abstandes vom Mittenpunkt Zeitverzögerungsschäiluflgen (8S) aufweist zur Einstellung der Zeiträume zwischen jeder Senderpulsierung und dem Beginn der entsprechenden visuellen Anzeige.

10. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet daß die akustische Bildfokussierungseinrichtung mehrere konkave akustische Reflektoren (90) umfaßt, deren Zahl gleich der Anzahl der Sender ist und jeder Reflektor einem entsprechenden Sender (31) zugeordnet und mit der Mittelachse seiner Signalausbreitung ausgerichtet ist wobei die Ultraschall-Signalrichtungseinrichtung aus den akustischen Reflektoren besteht und die Ausgangssignale der Sender auf diese akustischen Reflektoren gerichtet sind, wodurch die erzeugten gepulsten Ultraschallsignale sich von den Sendern zu den akustischen Reflektoren ausbreiten und von diesen auf das untersuchte Objekt reflektiert sind.

11. Einrichtung nacl· Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgänge der Signalverstärker (84) und einen Eingang der visuellen Anzeigeeinrichtung eine Einrichtung (86) zur zeitweiligen Speicherung der verstärkten elektrischen Signale geschaltet ist, die mit der Ein/Ausschalteinrichtung (85) zur periodischen Erzeugung sequentieller Signale in Verbindung steht welche der Signalspeichereinrichtung (84) zugeführt sind, um eine periodische sequentielle Auslesung der verstärkten elektrischen Signale auf die visuelle Anzeigeeinrichtung zu erhalten und hierdurch ein Abbild auf der visuellen Anzeigeeinrichtung zu erzielen, bei dem serielle Zeilendurchläufe gebildet und durch die Echosignale Intensitäts-moduliert sind, welche sich aus dem Sequenzbetrieb der Sender ergeben.