DE2344885A1

DE2344885A1 - Verfahren und vorrichtung zur nicht invasiven untersuchung von koerperteilen

Info

Publication number: DE2344885A1
Application number: DE19732344885
Authority: DE
Inventors: Irwin Beretsky; Bernard Lichtenstein
Original assignee: Technicon Instruments Corp
Current assignee: Bayer Corp
Priority date: 1972-09-18
Filing date: 1973-09-06
Publication date: 1974-03-28
Also published as: FR2199958B1; NL7312751A; ES418684A1; CA987398A; SE396691B; US3830223A; CH577304A5; FR2199958A1; GB1415587A; JPS4970486A

Description

Paienfanwclie

Dr.-fcg. Wilhelm Eeicliel
pmg. Wulinmg Beichel

6 Frcndduri a. M. 1
Paßstraße 13

7557

TECHNICON INSTRUMENTS CORPORATION, Tarrytown, N.Y. VStA

Verfahren und Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung von Körperteilen

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung von Körperteilen.

Obwohl bereits zahlreiche verschiedenartige Verfahren zur nicht invasiven biophysikalischen Diagnose bekannt sind, ist es bisher nicht möglich gewesen, den Blutstrom in Körperorganen zuverlässig und sicher ohne Eingriff dynamisch nachzuweisen und zwischen der aktiven Zusammenziehung und passiven Dehnung in irgendeinem Teil des Körpers mit einem hohen Zuverlässigkeitsgrad und einer hohen Genauigkeit bzw. Auflösung dynamisch zu unterscheiden. Nur bei Erfüllung dieser Forderungen ist es nämlich möglich, in jedem Fall sinnvolle Diagnoseergebnisse zu erhalten. So ist man beispielsweise selbst mit der ausführlichsten

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Analyse eines elektrophysiologischen Befunds, beispielsweise des EKG, nicht in der Lage, eine Kranzgefäßarteriosklerose sehr früh zwangsläufig zu erkennen oder ihren Ort und ihre Auswirkungen festzustellen; sofern diese Änderungen das Zusammenziehungsverinögen des Herzens betreffen. Auch wenn man beispielsweise andere biophysikalische Bereiche betrachtet, ist zur Zeit kein nicht invasives Verfahren zur direkten Quantitätsbestimmung des Blutstroms in der Niere oder zur direkten Bestimmung des Spannungsprofils in der Blase oder der Gebärmutter bekannt. Weiterhin scheint weder ein Verfahren, noch eine Vorrichtung bekannt zu sein, mit denen man einen pulsierenden Tumor nicht invasiv positiv feststellen kann, der für einen vaskulären Tumor pathognomonisch ist, um entweder Krebs oder Blutschwamm anzudeuten. Schließlich ist es auch nach dem bekannten Stand der Technik nicht möglich, auf nicht invasivem Weg und mit hoher Auflösung eine Echtzeitdarstellung von der Funktion eines Körperorgans in situ zu geben, ohne den Patienten oder Operateur einer gewissen Gefahr auszusetzen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Funktion eines Körperteils in situ mit einem hohen Grad an Auflösung in Echtzeit nicht invasiv darzustellen. Dabei soll weder der Patient, noch andere Personen einer Gefahr ausgesetzt werden. Insbesondere soll die dynamische Feststellung und quantitative Bestimmung des Blutstroms in Organen ermöglicht werden. Ferner soll irgendein Körperteil dynamisch und quantitativ untersucht und zwischen einer aktiven Zusammenziehung und einer passiven Dehnung des betreffenden Körperteils unterschieden werden können, um das Zusammenziehungsvermögen dieses Körperteils positiv zu bestimmen.

Ein Verfahren zur nicht invasiven Untersuchung von Körperteilen ist nach der Erfindung dadurch gekennzeichnet,

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daß mindestens ein Abschnitt eines Körperteils mit mehrfrequenten Energieimpulsen in einer vorgegebenen zeitlichen Folge beschallt wird, daß die sich ergebenden Echosignale erfaßt land zur Anzeige der Impedanz des beschallten Körperteilabschnitts verarbeitet werden und daß die Impedanzanzeige mit dem biophysikalischen Rhythmus des beschallten Körperteils in Bezug gesetzt wird.

Eine Vorrichtung zur nicht invasiven Untersuchung von Körperteilen ist nach der Erfindung gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur wahlweisen Beschallung mindestens eines Abschnitts eines Körperteils mit mehrfrequenten Energieimpulsen in einer vorbestimmten zeitlichen Folge, durch eine Einrichtung zum Erfassen der sich ergebenden Echoimpulse, durch eine Einrichtung zum Verarbeiten der Echoimpulse zwecks Anzeige der Impedanz des beschallten Körperteilabschnitts und durch eine Einrichtung zur Inbezugsetzung der Impedanzanzeige mit dem biophysikalischen Rhythmus des beschallten Körperteils.

Das Verfahren und die Vorrichtung nach der Erfindung eignen sich somit zur nicht invasiven Untersuchung von Körperteilen, um deren biophysikalischen Eigenschaften anzugeben. Infolge der nicht invasiven Natur der Untersuchungen können diese auf klinischer Basis durchgeführt werden.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung werden zur Beschallung breitbandige Ultraschallimpulse verwendet. Die resultierenden Echoimpulse werden in elektrische Signale umgeformt, die dann zur Echtzeitdarstellung des Impedanzprofils auf einem Sichtgerät, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, herangezogen werden. Die Impulsaussendung und der Impulsempfang können steuerbar erfolgen, so daß der fragliche Körperteil durch den Impulsstrahl abgetastet werden kann. Vorzugsweise wird damit eine

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Z-Achsen-Modulation verbunden. Das Verfahren und die Vorrichtung sind insbesondere zur nicht invasiven kardiovaskulären Diagnose geeignet und umfassen in diesem Fall die Abfrage von örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitten zu Beginn der diastolischen und der systolischen Phase des Herzrhythmus, um auf diese Weise das Gesamtzusammenziehungsvermögen des Herzens zu bestimmen und kardiovaskuläre Krankheiten frühzeitig zu erkennen.

Der Stand der Technik und ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung werden an Hand von Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung der Beschallung einer Struktur nach dem Stand der Technik,

Fig. 2 und 3 Diagramme von Darstellungen, die man bei der strukturellen Beschallung nach der Fig. 1 erhält,

Fig. 4 eine schematische Darstellung der Beschallung einer Struktur nach der erfindungsgemäßen Lehre,

Fig. 5 Impedanzprofile, die man bei der strukturellen Beschallung nach der Fig. 4 erhält,

Fig. 6 eine schematische Darstellung zur Erläuterung der Anwendung der nicht invasiven Untersuchung auf einen örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitt,

Fig. 7f 8 und 9 Impedanzprofile, die man mit der in der Fig. 6 dargestellten Anordnung bei normaler und nicht normaler Blutzufuhr zu dem örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitt während der diastolischen Füllphase des Herzens erhält,

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Fig. 10 eine perspektivische Ansicht des örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitts mit Blutzufuhrbahnen während der Diastole,

Fig. 11, 12 und 13 Impedanzprofile, die man mit der in der Fig. 6 dargestellten Anordnung bei normaler und nicht normaler Reaktion des örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitts auf den Depolarisationsstrom zu Beginn der systolischen Phase des Herzens erhält,

Fig. 14 mehrere Impedanzprofile, die man ohne Austastung bei der Beschallung eines örtlich begrenzten hinteren Herzmuskelwandabschnitts über das Brustbein erhält,

Fig. 15 die Synthese eines äquivalenten elektrischen Impedanznetzwerks,

Fig. 16 ein Schallimpulsechomodell,

Fig. 17 ein Blockschaltbild einer nach der Erfindung arbeitenden Anordnung mit Einrichtungen zur Signalerzeugung, Signalumformung und Signalverarbeitung,

Fig. 18 die Vorderseite eines bei der Anordnung nach der Fig. 17 verwendeten Oszilloskops,

Fig. 19 eine grafische Darstellung von breitbandigen Schallimpulsen, die von der nach der Erfindung arbeitenden Anordnung erzeugt werden, und

Fig. 20 und 21 Darstellungen von Herzquerschnitten in vertikaler und senkrechter Richtung, die man mit der Anordnung nach der Erfindung erhält.

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In den Figuren 1 bis 3 ist die Anwendung von herkömmlichen akustischen Abfrageverfahren dargestellt. Die akustische Abfrage einer Struktur 10 mit Oberflächen 12 und 14 durch Beschallung mit schmalbandigen Ultraschallsi— gnalen von einer Quelle 16 liefert bei einer A-Modus-Abtastung auf einem Sichtgerät mit einer Kathodenstrahlröhre, beispielsweise auf einem Oszilloskop 18, eine Gruppe von reflektierten Echosignalen 20 und 22 nach Art der dargestellten senkrechten Schriftbahnen, die in Echtzeit die verschiedenen akustischen Grenzflächen der Struktur angeben. Die Amplitude der senkrechten Schriftbahnen ist der Intensität des jeweils betreffenden Echosignals proportional, und der zeitliche Abstand zwischen den Schriftbahnen ist ein Maß für die unterschiedlichen Ankunftszeiten der Echosignale, so daß man unter Voraussetzung einer konstanten Schallgeschwindigkeit in der untersuchten Struktur näherungsweise die Strukturabmessungen angeben kann. Zu einer eindeutigen und klaren Darstellung der Echosignale 20 und 22 ist es erforderlich, daß die Pegel der Echosignale gut erkennbar über dem Hintergrundgeräuschpegel liegen und daß die Echosignale um mindestens eine Quellenimpulsbreite auseinander sind, um eine Überlappung zu vermeiden. Die Auflösung ist somit durch die Impulsbreite begrenzt und wird mit abnehmender Impulsbreite besser. Die Echosignale werden gegenüber der Darstellung nach der Fig. 2 oft um 90° gedreht elektronisch betrachtet oder, wie es in der Fig. 3 gezeigt ist, von oben dargestellt, um Punkte 24 und 26 zu bilden, deren Intensität der Amplitude des ,jeweils zugeordneten Echosignals proportional ist. Die Nachteile dieses bekannten schmalbandigen akustischen Abfrageverfahrens zur nicht invasiven biologischen Untersuchung umfassen im allgemeinen eine niedrige Auflösung, einen geringen Rauschabstand, Schwierigkeiten bei der Bestimmung des Ursprungsorts der Echosignale und Schwierigkeiten bei der Bestimmung einer optimalen Schwellwerteinstellung.

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Die Beschallung der Struktur 10 mit breitbandigen Ultraschallimpulssignalen mit.einer sehr geringen Impulsbreite von einer Signalquelle 28 und die damit verbundene Echtzeitdarstellung der relativen spezifischen akustischen Impedanz (das Produkt aus der abgefragten Werkstoffdichte und der Schallgeschwindigkeit in dem abgefragten Werkstoff in bezug auf· das entsprechende Produkt eines genormten Werkstoffs) der Struktiir als Impedogramm bzw. Impedanzprofil 30 bei einer A-Modus-Abtastung auf dem Oszilloskop 18 sind in den Figuren 4 und 5 gezeigt, Diese Art der Darstellung wird durch eine geeignete elektronische Verarbeitung der reflektierten Echosignale ermöglicht. Bei diesem Ausführungsbeispiel fallen eine Hauptanstiegsflanke 32 und eine Hauptabfallflanke 34 des Impedanzprofils 30 auf der Zeitabstandsachse praktisch mit den von den Strukturoberflächen 12 und 14 gebildeten akustischen Grenzflächen zusammen, und die Amplitude des Impedanzprofils 30 ist zu irgendeinem beliebigen Zeitabstandspunkt eine direkte Darstellung der relativen spezifischen akustischen Impedanz, die das Ereifbandsignal an den entsprechenden Stellen in der Struktur 10 vorfindet. Das Impedanzprofil liefert somit sin Maß für die relative spezifische akustische Impedanz der Struktur 10, und zwar als kontinuierliche Funktion d®r Zeitabstands·» beziehung des akustischen Impulses in bezug auf die Struktur.

Da breitbandige akustische Impulssignals mit einer sehr geringen Impulsbreite verwendet werden, um eine Impulsüberlappung zu verhindern und innerhalb dsr Struktur 10 die Feststellung von sehr kleinen strukturellen Inderimgen zu ermöglichen, die gröiisr als das rlumlichs Ausmaß des Impulses ist, wird eine sehr hohe Wiedergalseauflösung erzielt, und die hohe Genauigkeit infolge des Breitbandsignals ermöglicht die Darstellung und Identifizierung von sehr kleinen Änderungen in der akustischen Impedanz

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in der gesamten Struktur 10. Auf diese Weise wird eine besonders feine akustische Abfrage der Struktur 10 sichergestellt, so daß in der Struktur auftretende Anomalien, beispielsweise strukturelle Unterschiede in aneinandergrenzenden Bereichen der Struktur 10, leicht festgestellt werden können, und zwar durch die beschriebene Beschallung und einen einfachen Vergleich der Amplituden der sich ergebenden akustischen Impedanzechosignale.

Eine Anwendung des Ausführungsbeispiels auf die nicht invasive, dynamisch kardiovaskuläre Echtzeitdiagnose durch Ausnutzung der akustischen Bestimmung der spezifischen Herzgewebeimpedanz ist in der Fig. 6 schematisch dargestellt und umfaßt die Erzeugung der breitbandigen Signalimpulse schmaler Breite in Form von elektrischen Signalen durch einen Impulsgenerator 36, die Zufuhr dieser elektrischen Signale zu einem Umformer 38 zur Umformung in einen Strahl 40 aus breitbandigen akustischen Impulsen schmaler Breite, die Beschallung eines örtlich begrenzten Abschnitts 42 des Herzmuskels mit dem Strahl durch geeignete Richtungsgebung des Strahls durch den Körper des Patienten, beispielsweise durch das Brustbein, den Empfang der resultierenden akustischen Echosignale vom Herzmuskelabschnitt 42 durch den Umformer, die Umformung der empfangenen Echosignale in entsprechende elektrische Impulssignale durch den Umformer zum Anlegen an einen Signalverarbeitungsrechner 44, der die Signale in Übereinstimmung mit grundsätzlichen Dekonvolutionsverfahren, die noch im einzelnen beschrieben werden, verarbeitet, um Signalimpulse abzugeben, die die spezifische akustische Impedanz des interessierenden Herzmuskelabschnitts 42 angeben, und das Anlegen dieser zuletzt genannten Signalimpulse an die Kathodenstrahlröhre eines Sichtgeräts 46, um das Profil 48 der akustischen Impedanz in Echtzeit wiederzugeben. Der biophysikalische Zyklus des akustisch abgefragten Herzens wird In an sich bekannter Welse durch

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einen EKG-Fühler 50 abgetastet und zur zeitlichen Taktierung des Impedanzprofils 48 dem Signalverarbeitungsrechner zugeführt. Auf diese Weise kann man den genauen Zeitpunkt, zu dem das fragliche Herzprofil während des Herzzyklus auftritt, in jedem Fall leicht bestimmen.

Vor der genauen Beschreibung der Verwendung des Ausführungsbeispiels zur nicht invasiven Diagnose einer Reihe von verschiedenen kardiovaskulären Störungen durch akustische Abfrage örtlich begrenzter Abschnitte des Herzmuskels soll erwähnt werden, daß im allgemeinen die durch die akustischen Impulse gewonnene relative spezifische akustische Impedanz eines biologischen Gewebes von den Eigenschaften des Gewebes abhängt, beispielsweise von der Gewebedichte und der molekularen Bindung des Gewebes. So zeigt beispielsweise das Herzmuskelgewebe, das sich, ausgelöst durch neurobiochemische Änderungen auf der zellulären Stufe, infolge molekularer Bindung zusammenzieht, während der systolisehen Phase des Herzzyklus eine Zunahme der effektiven akustischen Impedanz. Das bedeutet, daß die isometrische Zusammenziehung infolge der molekularen Bindung des Herzmuskels und die Entstehung von Zugspannungen während der systolischen Phase die effektive akustische Impedanz des Herzmuskelgewebes erhöht. Die Feststellung und Analyse dieser Zunahme der akustischen Herzmuskelimpedanz ermöglicht die nicht invasive Auswertung des Zusammenziehungsvermögens des Herzmuskels oder von anderen Körpermuskeln in Echtzeit. Dadurch ergeben sich beachtliche Vorteile, die im einzelnen von Dr. Sonneblick et al in einem Aufsatz "Ventricular Function: Evaluation of Myocardial Contractility in Health and Disease», 1970, Band 12, Seiten 449 bis 466 in "Progress in Cardiovascular Diseases" und in einem Aufsatz "Mechanisms of Contraction of the Normal and Failing Heart», 1967, Band 277, Seiten 794 bis 800, 853 bis 863, 910 bis 920, 962 bis 971 und 1012 bis 1022 in "New England Journal of Medicine" beschrieben sind.

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Eine auf dem rein mechanischen Gebiet liegende analoge Anordnung geht aus dem folgenden Beispiel hervor. Es ist bekannt, daß die Mittelpunktdurchbiegung eines an den beiden Enden eingespannten und in der Mitte belasteten Balkens mit einer vorgegebenen Biegesteifigkeit von dem Elastizitätsmodul des Balkens umgekehrt proportional abhängt. Wenn ein derartiger Balken in axialer Richtung nach Art einer Violinsaite vorgespannt ist, tritt bei derselben Belastung eine kleinere Durchbiegung auf, da sich nun der Balken derart verhält, als ob er im Vergleich zu dem nicht vorgespannten Balken einen höheren Elastizitätsmodul hätte. Diese scheinbare Zunahme des Elastizitätsmoduls hängt zum Teil von den physikalischen und molekularen Eigenschaften des Werkstoffs ab, aus dem der Balken besteht. Da die akustische Impedanz eines Werkstoffs etwa gleich der Quadratwurzel aus dem Produkt aus dem Elastizitätsmodul und der Werkstoffdichte ist, kann eine Zunahme des Elastizitätsmoduls im Hinblick auf die Impedanz durch eine damit verbundene hinreichend hohe Abnahme in der Dichte unwirksam gemacht oder sogar übertroffen werden, so daß die Impedanz abnimmt. Umgekehrt kann eine Zunahme der Werkstoffdichte durch eine damit verbundene hinreichend hohe Abnahme des Elastizitätsmoduls unwirksam gemacht oder gar übertroffen werden, so daß die Impedanz zunimmt. Änderungen in der Impedanz eines Werkstoffs hängen somit von den wechselseitigen Beziehungen zwischen der Dichte und dem Elastizitätsmodul ab. Aus den obigen Ausführungen geht hervor, daß die Vorspannung eines Werkstoffs oder eine Erhöhung seiner Dichte notwendigerweise nicht mit einer Zunahme der Werkstoffimpedanz verbunden sein muß.

Ergänzend zu den cbigen Betrachtungen sei erwähnt, daß das sauer stoff ge sättigte Blut von den Kranzarterien durch die Herzkammerwand normalerweise über Epikardialgefäße fließt, die in den Herzmuskel eintreten und sich trans-

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mural durch den Herzmuskel erstrecken. Der Eintritt des Bluts durch diese Gefäße in den Herzmuskel bewirkt ebenfalls eine wahrnehmbare Änderung der effektiven akustischen Herzmuskelimpedanz, und diese durch das strömende Blut hervorgerufenen Änderungen der Herzmuskelimpedanz müssen bei der Gesamtauswertung des Zusammenziehvermögens des Herzens berücksichtigt werden.

Die in der Fig. 6 dargestellte akustische Abfrage des örtlich begrenzten Herzniuskelabschnitts 42 in Echtzeit während der diastolischen Füllphase ist in den Figuren 7, 8 und 9 zur Auswertung des Blutstroms zum Herzen gezeigt. Die Darstellungen nach den Figuren 7 bis 9 haben denselben Zeit- und Amplitudenmaßstab. In der Fig. 10 sind andere Blutströmungsbahnen durch den interessierenden Herzmuskelabschnitt dargestellt. Die impedanzprofi-Ie 50 in den Figuren 7, 8 und 9 zeigen die relative spezifische akustische Impedanz des Herzmuskelabschnitts gerade zu Beginn der diastolischen Füllphase des Herzzyklus. Wenn sich die Herzkammer mit sauerstoffgesättigtem Blut von der Lungenvene zu füllen beginnt und die damit verbundene Vergrößerung des Herzens bei gleichzeitiger Dehnung und Abnahme der Stärke des Herzmuskels auftritt, geben die Impedanzprofile, die dieser Zeitspanne entsprechen, was man durch das EKG bestimmen kann, die transmuralen Änderungen der Herzmuskelimpedanz wieder, die während dieser Zeit des maximalen Blutstroms des Herzzyklus auftreten. Wenn der Beginn der Diastole mit der Zeit t zusammenfällt, gibt das in der Fig. 7 dargestellte und zur Zeit t+^t beginnende Impsdanzprofil 52 den Zustand des Herzmuskels unter normalen Bedingungen wieder, bei denen der Herzmuskel in erster Linie über die in der Fig. 10 dargestellten epikardialen Gefäße 54 von den Kranzarterien 56 gespeist wird«, Bei diesen normalen Herzmuskelbedingungen tritt die sich ergebende Änderung in der transmuralen Impedanz, die als positiv

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dargestellt ist, zuerst in der Nähe der epikardialen Oberfläche 58 auf und schreitet im Laufe der Zeit in Richtung auf die endokardiale Oberfläche 60 fort. Das zur Zeit t+2Ät beginnende Impedanzprofil 62 zeigt deutlich das Vorströmen des Bluts und die damit verbundene fortschreitende Zunahme der transmuralen Impedanz in Richtung auf die endokardiale Oberfläche 60.

Für den Fall, daß der Blutstrom zu dem örtlich begrenzten abgefragten Herzmuskelabschnitt 42 verändert ist, beispielsweise durch eine Verstopfung oder andere· Störung der eintretenden epikardialen Gefäße 54 oder bei mangelnder Blutzufuhr zu den Gefäßen 54, und zwar mit dem Ergebnis, daß der Blutstrom zu diesem Herzmuskelabschnitt in erster Linie vorwiegend kollateral stattfindet oder einen Rückstrom der Kranzarterie 56 in umgekehrter Richtung durch die Epikardialgefäße 54 oder benachbarte Epikardialgefäße bildet und dementsprechend zeitlich verzögert ist, geben die in der Fig. 8 dargestellten Impedanzprofile 66 und 68 diese Abnormalität wieder. Insbesondere geht aus dem Impedanzprofil 66 hervor, daß zur Zeit t+Ät noch kein Blutstrom zu dem abgefragten Herzmuskelabschnitt 42 stattgefunden hat, wohingegen das zur Zeit t+2At beginnende Impedanzprofil 68 deutlich anzeigt, daß der Blutstrom erst nach einer Verzögerung einsetzt, die durch die Störung der epikardialen Gefäße 54 oder durch mangelnde Blutzufuhr von der betreffenden Kranzarterie hervorgerufen wird, und daß dieser verzögerte Blutstrom in erster Linie vorwiegend kollateralen Ursprungs ist.

Die in der Fig. 9 dargestellten Impedanzprofile 70 und zeigen einen abnormalen Herzmuskelzustand während der Diastole, und zwar wiederum in zeitlicher Beziehung zum EKG, In diesem Fall treten die Änderungen in der Herzmuskelimpedanz zuerst von der epikardialen Oberfläche entfernt auf und sind wiederum zeitlich verzögert, woraus hervorgeht, daß der Blutstrom zu dem örtlich begrenzten

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Abschnitt 42 nur von untergeordnetem kollateralem Ursprung ist. Damit ist gemeint, daß der Blutstrom im Gegensatz dazu, wie es sein sollte, nicht an den epikardialen Gefäßen 54 in der Nähe der epikardialen Oberfläche 58 beginnt, sondern lediglich hauptsächlich am Umfangsrand von benachbarten Herzmuskelabschnitten auftritt, wie es in der Fig. 10 durch die Bezugszahlen 74, 76, 78 und 80 dargestellt ist, und seinen Hauptursprungspunkt an den epikardialen Gefäßen hat, die die benachbarten Herzmuskelabschnitte durchdringen.

Aus der obigen Erläuterung zu den Figuren 7, 8, 9 und 10. geht hervor, daß Änderungen in dem normalen Kerzmuskelblutstrom von der epikardialen Oberfläche zu der endokardialen Oberfläche mit dem beschriebenen Verfahren und der Vorrichtung sehr leicht festgestellt werden können und zwar nicht nur die Tatsache, daß Änderungen in der mittleren Impedanz der Impedanzprofile 66, 68, 70 und 72 vorkommen, sondern es kann auch die Richtung dieser Veränderungen angegeben werden. Darüberhinaus kann man durch Betrachtung und Vergleich von Impedanzprofilen, die von einem Patienten im angespannten und entspannten Zustand gewonnen werden, in örtlich begrenzten Blutstrombahnen auftretende Änderungen direkt nachweisen, die mit relativer Ischämie verbunden sein können. Darüberhinaus ermöglicht die akustische Abfrage einer Anzahl von örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitten in einfacher Weise die Bestimmung der relativen transmuralen Blutströmung durch jeden der Abschnitte, und zwar durch Vergleich der Gesamtzunahme der Impedanzen der Abschnitte, und der relativen Dauer jedes Blutstroms, und zwar durch Vergleich der Dauer der Impedanzzunahmen.

Am Ende der diastolischen Phase erreicht der Depolarisationsstrom den örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitt 42, um mit der systolischen Phase des Herzzyklus zu beginnen, und zwar mit der isometrischen Zusammenziehung des Herzmuskels, der die Zusammenziehungsphase der Herzkammer und

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das damit verbundene Ausstoßen des Bluts aus der Kammer durch die Aortenklappe folgt. Bei Abwesenheit einer Infarzierung, einer fortgeschrittenen Ischämie oder von anderen Abnormalitäten in dem interessierenden örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitt 42 nimmt das Impedanzprofil gerade vor der Ankunft des DepolarisationsStroms den in der Fig. 11 dargestellten Verlauf 82 an. Wenn der Depolarisationsstrom den interessierenden Abschnitt erreicht, was durch Zeitvergleich aus dem EKG hervorgeht, resultiert die aktive Zusammenziehung in Übereinstimmung mit dem sog. Zeitspannungseffekt in einer Abnahme in der Stärke des Abschnitts und einer transmuralen Zunahme der Abschnittsimpedanz, wie es zuvor erläutert wurde und dem in der Fig. 11 dargestellten Impedanzprofil 84 entnommen werden kann.

Wenn jedoch der betreffende Hersinuskelabschnitt eine Infarzierung zeigt oder vernarbt ist, wird infolge der größeren Dichte eine höhere Anfangsimpedanz dargeboten, wie es durch das in der Fig. 12 gezeigte Impedanzprofil 86 dargestellt ist, das eine höhere mittlere Amplitude als das in der Fig. 11 gezeigte Impedanzprofil 82 hat. In diesem Fall wird infolge des infarzierten Zustands des interessierenden Herzmuskelabschnitts die aktive Zusammenziehung bei der Ankunft des Depolarisationsimpulses verhindert. Die aktive Zusammenziehung der benachbarten, nicht erkrankten Herzmuskelabschnitte resultiert jedoch in einer passiven Dehnung des interessierenden Abschnitts, so daß die Stärke dieses Abschnitts abnimmt, was dadurch dargestellt ist, daß die Impedanz dieses Abschnitts praktisch unverändert bleibt, wie es aus dem Impedanzprofil 88 hervorgeht, oder abweichend davon abnimmt, wie es durch das Impedanzprofil 90 dargestellt ist.

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Wenn der zu Beginn der Systole akustisch befragte örtlich begrenzte Herzmuskelabschnitt 42 von einer beginnenden Ischämie befallen ist oder von den Kranzarterien und bzw. oder den eindringenden epikardialen Gefäßen nicht ausreichend mit Blut versorgt wird, ist die Fähigkeit des leicht ischämichen Herzmuskelabschnitts aufgrund des Depolarisationsstroms eine aktive Zusammenziehung vorzunehmen, geringfügig abgeschwächt, so daß das zugeordnete Impedanzprofil 94 im. Vergleich zu dem Impedanzprofil 84 eines normalen Herzmuskelabschnitts eine geringere Impedanzzunahme aufweist, obwohl die Anfangsimpedanz entsprechend dem in der Fig. 13 dargestellten Ispedanzprofil 92 einen Verlauf haben kann, der praktisch genau so aussieht wie derjenige des normalen Herzmuskelabschnitts.

Da die Stärke des örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitts zu verschiedenen Zeiten während der systol.isehen Phase den Impedanzprofilen der Figuren 11_s 12 und 13 als leicht erhältlicher Parameter entnommen werden kann, ist es durch ein einfaches Differentiationsverfahren möglich*, aus der Herzmuskelwandstärke Echtzeitwerte für die Herzmuskelwandgeschwindigkeit und Herzmuskelwandbeschleunigimg zu gewinnen und zwar in zeitlicher Beziehung zu dem Her^zyklus, der durch die zeitliche Bezugnahme auf das SKG feststellbar ist. Damit ist es auch möglich, die Kraft der Herzmuskelzusammenziehung zu berechnen, und zwar hex gleichzeitiger Berechnung der in der Herzkammer v/ährena irgendeines Teils der Ausstoßphase des Herzzyklus erzeugten Gesamtkraft.

Die Anwendungen des beschriebenen Ysrfahrens und dei^ Vorrichtung in bezug auf die in den Figuren 7, Q und 9 sowie 10 und in bezug auf die in den Figuren 11» 12 und 13 dargestellten Ergebnisse sind eng miteinander verbunden. Das bedeutet, daß die relativen spezifischen akustischen Impedanzbeziehungen, die während der diastoXieohen Phase

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auftreten, mit den Impedanzbeziehungen, die während der systolisehen Phase auftreten, verglichen und in Wechselbeziehung gesetzt werden können, so daß es möglich ist, eine äußerst genaue, nicht invasive Auswertung des Zusammenziehung svermögens des gesamten Herzens zu gewinnen. Wenn man daher beispielsweise bei der akustischen Abfrage auf einen besonderen örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitt .trifft, der während der diastolischen Füllphase keine epikardiale Impedanzspitze zeigt und der während der Systole oder isometrischen Zusammenziehung eine höhere Anfangsimpedanz als benachbarte Herzmuskelabschnitte hat und der schließlich noch bei Ankunft des Depolarisationsimpulses anstelle einer Zunahme eine Abnahme zeigt, kann man mit einem sehr hohen Wahrscheinlichkeitsgrad annehmen, daß der betreffende Herzmuskelabschnitt einen irreversiblen Gewebeschaden hat und eine damit verbundene Zerstörung der eintretenden epikardialen Gefäße oder der zugehörigen Kranzarterie aufweist.

Bei der Beschallung der hinteren Herzmuskelwand entsprechend der Darstellung nach der Fig. 6 entstehen Echosignale und zugehörige Impedanzprofile, die beispielsweise durch das nicht dargestellte Brustbein, die vordere Herzmuskelwand, die intraventrikuläre Scheidewand und die hintere interessierende Herzmuskelwand erzeugt werden. Diese Echosignale sind in der Fig. 14 dargestellt und mit den Bezugszahlen 96, 98, 100 und 102 versehen. Durch geeignete Zeitsteuerung kann man jeden beliebigen in der Fig. 14 dargestellten Abschnitt auf dem Oszilloskop getrennt darstellen. Bei dem beschriebenen Beispiel wurde das Impedanzprofil 102 der hinteren Herzmuskelwand getrennt dargestellt, um es leichter überprüfen zu können. Da das interessierende Impedanzprofil in Zeitabständen, die gleich oder kleiner als die Herzperiode ist, erneut dargestellt werden kann, ist es möglich, das Impedanzprofil des interessierenden Herzmuskelabschnitts in ir-

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gendeiner gewünschten festen Phasenbeziehung zu dem Herzzyklus darzubieten, und zwar durch geeignete zeitliche Bezugnahme auf das EKG.

Der Signalverarbeitungsrechner zum Berechnen der spezifischen akustischen Impedanz als Funktion des Abstands arbeitet auf der Grundlage der Netzwerksynthese, und zwar unter der Annahme, daß die Ausbreitungsgeschwindigkeit akustischer Energie in einem visko-elastischen Medium und die Überprüfung der resultierenden Echosignale zur Synthetisierung des Mediums dem elektrischen Impulsbetrieb eines Netzwerks aus komplexen elektrischen Impedanzen und der Untersuchung des Netzwerkausgangssignals zur Synthetisierung des Netzwerks äquivalent sind, wie es in der Fig. 15 dargestellt ist. Aus dieser Darstellung und unter Verwendung des in der Fig. 16 gezeigten Modells kann man unter Anwendung der Transformationstheorie die folgende Gleichung aufstellen:

Gleichung (1) Y(t ) = ζ X( T) H (t - T )dT

Diese Gleichung kann man auflösen, indem man aus einer Summationsreihe die Tenne von H(t) herauslöst.

n=t
Gleichung (2) Y(t) = > X„( Γ) H. „ (T-) HT

Wenn man einige dieser Terme aufschreibt und nach H (t) auflöst, wird Jeder Term H (t) eine Funktion von Konstanten, die von X ( T ) und den vorangegangenen Werten von H (t) abhängen.

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Gleichung (3): Hq=X₁Yq-O

H₁ =X^ Υή ~(^2^0 H₂=X₁ X₂" (^2^1 ^+X3^0

H₃=X₁Y₃-(X₂H₂+X₃H₁+X₄H₀) V^XiV^(X2^Hn-1^+X3^Hn-2⁺ '·· ^+Xn+1^H0

Gleichung (4):

X₃=^X2/X₀ X_n=^Xn-1/X₀

Wie man der Gleichung (3) entnehmen kann, ist zur Berech nung von H_nCt) lediglich die Kenntnis eines besonderen Echosignals und der zuvor berechnete Wert von H_nCt) erforderlich.

Weiterhin kann man zeigen, daß das Zeitintegral von eine Funktion der relativen spezifischen akustischen Im pedanz des Mediums ist. Es gilt:

Gleichung (5): \ H(t)dt = f j ^|^ J

0 A 0 /

Dabei ist Z(t) die Impedanz des Mediums und Z_Q eine willkürlich gewählte Bezugsimpedanz.

Man erhält schließlich die folgende Beziehung:

t Z(t) 1 + -5 H(t)dt

Gleichung (6):

7 *

^Δ0 1 - Γ H(t)dt

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Der Signalverarbeitungsrechner berechnet somit nach den Gleichungen (3) und (4) H (t), integriert den berechneten Verlauf und stellt diesen als relative spezifische akustische Impedanz des beschallten Mediums dar.

In der Fig. 17 ist ein funktioneiles Blockschaltbild einer Anordnung mit einem Signalgenerator, einem Signalumformer und einem Signalverarbeitungsrechner dargestellt. Diese Anordnung ist in der Lage, das beschriebene Verfahren unter Anwendung der Analogtechnik durchzuführen. Weiterhin hat die dargestellte Anordnung die Fähigkeit, sowohl den gesendeten als auch den empfangenen Strahl abzutasten, so daß man bei Taktsteuerung die B-Abtast-Darstellung verwenden kann, um die beschallten Bereiche parallel oder senkrecht zu den akustischen Strahlen zu zeigen. Unter Bezugnahme auf die Fig. 15 enthält der Umformer eine Sendedipolzeile 104 und eine Empfangsdipolzeile 106» die nach Art eines "Mills-T" senkrecht zueinander ausgerichtet sind, um ein Maximum an räumlicher Information zu verarbeiten, und die unter Verwendung von geeigneten elektronischen Strahlungssteuerverfahren, die an sich bekannt sind, benutzt werden können, um kleine Bereiche akustisch abzufragen, deren Bereich durch den Schnittpunkt der fortschreitenden akustischen Strahlen bestimmt ist. Abweichend davon kann man die Strahlen elektronisch steuern, um einen im allgemeinen geradlinigen Bereich mit feststehenden Strahlen akustisch abzufragen oder eine senkrecht oder parallel zur Beschallungsrichtung verlaufende ebene Fläche akustisch abzufragen. Abweichend davon kann man auch eine Matrixantennenanordnung oder ainen mechanisch verstellbaren Umformer benutzen, der einen einzigen schmalen Strahl aussendet.

Der Signalimpulsgenerator 108 ist in der Lage, die in der Fig. 19 dargestellten breitbandigen Impulse 110 zu erzeugen, die von einer Strahlenumformereinrichtung 109 umge-

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formt und gesteuert werden. Zur kardiovaskulären akustischen Abfrage können die Impulse 110 beispielsweise eine Dauer von 1 MikroSekunde haben und alle 5000 MikroSekunden auftreten, um in Verbindung mit einem EKG von 60 Perioden pro Minute das Impedanzprofil in bezug auf einen EKG-Impuls zweihundertmal zu erneuern, um sicherzustellen, daß das Impedanzprofil auch Veränderungen von kardiovaskulären Eigenschaften deutlich anzeigt, die eine verhältnismäßig kurze Zeitdauer haben.

Eine Abtast- und Halteeinrichtung 112 und eine Funktionsberechnungs- und Speichereinrichtung 114 sind wirksam» um jeden ausgesendeten Impuls 110 abzutasten und zu halten und um die Verhältnisfunktionen X ( T< ) der ausgesendeten Impulse zu berechnen und zu speichern. Eine Funktionsberechnungs- und Speichereinrichtung 116 ist wirksam, um die zugeordneten Funktionen der ausgesendeten Impulsverhältnisse aufeinanderfolgend zu berechnen und auch die zuvor berechneten akustischen Umformungsfunktionen H sowie diese zu speichern. Einige Zeit nach dem Empfang des ersten Echoimpulses Y(χ ) durch die Abtast- und Speichereinrichtung 118 enthält die Berechnungs- und Speichereinrichtung 120 in ihrem Speicher die Funktionen der vorangegangenen ausgesendeten Impulsverhältnisse X_n(^ )· Nach dem Empfang jedes nachfolgenden Echoimpulses Y_n(tf) durch den Empfänger 113 wird der Impuls, wie es gezeigt ist, von der Abtast- und Speichereinrichtung 118 der Berechnungs- und Speichereinrichtung 120 zugeführt, und zwar zur Multiplikation mit dem zugeordneten ausgesendeten Impulsverhältnis, wie.es gezeigt ist. Die Multiplikationsprodukte und die ausgesendeten Impulsverhältnisse sowie Transformationsfunktionen von der Berechnungs- und Speichereinrichtung 116 werden, wie es gezeigt ist, in der richtigen Reihenfolge unter der Steuerung einer Zeittakteinrichtung 122 einem Subtrahierer 124 zugeführt, um in jedem Fall die früheren von den späteren Werten zu subtrahieren. 40S813/0849

Die Subtraktionsergebnisse werden, wie es gezeigt ist, einer Berechnungseinrichtung 126 zugeführt und entsprechend der Gleichung (3) verarbeitet, um die Transformationsfunktion als Funktion der Zeit "bzw. H (t) zu gewinnen. Diese Transformationsfunktion wird dann durch einen Integrator 128 integriert, und das sich ergebende Integral wird einer Berechnungseinrichtung 130 zugeführt, um ein Analogsignal zu erzeugen, das in Übereinstimmung mit der Gleichung (6) die relative spezifische akustische Impedanz angibt, nämlich

1 + J H(t)dt
0

- ) H(t)dt
O

Dieses Signal wird dann zur Anzeige des Impedanzprofils als eine A-Modus-Abtastung einem Oszilloskop 132 und zur Anzeige als eine B-Modus-Abtastung mit Z-Achsen-Modula-. tion einem Oszilloskop 134 zugeführt.

Ein Analog-Digital-Umsetzer 136 und ein Funktionsgenerator 146 können in der gezeigten Weise vorgesehen sein, um die verschiedenartigen erzeugten Funktionen in einer geeigneten digitalen Darstellung an die Oszilloskope 132 und bzw. oder 134 abzugeben.

Die Vorderseite eines in Verbindung mit der Anordnung nach der Fig. 17 benutztes Oszilloskop ist in der Fig. 18 dargestellt. Dieses Oszilloskop 150 weist einen Schirm 152 einer Kathodenstrahlröhre auf, auf dem gleichzeitig ein Impedanzprofil 154 eines interessierenden örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitts und ein EKG 156 dargestellt werden. Auf dem Bildschirm 152 ist ein polares Koordinatensystem 158 angeordnet, das es gestattet, die Neigung Ct des Impedanzprofils 154 näherungsweise direkt mit dem Auge abzulesen. 409813/0849

Ein auf der Vorderseite des Oszilloskops 150 vorgesehener einstellbarer Lagewählschalter 164 dient zum Auswählen desjenigen Zeitpunkts innerhalb des Herzzyklus, bei dem das Impedanzprofil dargestellt werden soll. So kann man beispielsweise in einer Stellung des Schalters 164 die Lage des Impedanzprofils 154 derart wählen, daß es beim Spitzenwert der ventrikulären Depolarisationsphase des Herzzyklus auftritt. Die genaue Lage wird dem Bedienungspersonal fortwährend durch eine wiederholt auftretende Hellmarke 160 angezeigt, die in der dargestellten Weise an dem betreffenden Punkt des EKG's 156 auftritt. In einer anderen Stellung des Schalters 164 wird ein Impedanzprofil 163 dargestellt, das beim Spitzenwert der ventrikulären Repolarisationsphase des Herzzyklus auftritt, wie es durch eine Hellmarke 162 auf dem EKG 156 angedeutet ist. Der Lagewählschalter hat einen Einstellungsbereich, der ausreicht, um das Impedanzprofil an irgendeinem Punkt des Herzzyklus darzustellen. Darüberhinaus wird die genaue Lage des Impedanzprofils jeweils durch die Hellmarke auf dem EKG angegeben. Auf diese Weise ist es möglich, eine Beziehung zwischen dem Impedanzprofil und der Phase des Herzzyklus herzustellen. Ferner ist es aus Vergleichsgründen möglich, zwischen den einzelnen Lagen des Impedanzprofils schnell umzuschalten.

Ferner sind auf der Vorderseite des Oszilloskops 150 dreiziffrige Digitalanzeigeeinrichtungen 166, 168, 170, 172 und 174 vorgesehen, die die Funktionen des Funktionsgenerators 146 (Fig. 17) digital darstellen. Die Anzeigeeinrichtung 166 zeigt S (die Zeit bzw. Strecke des Impedarsprofils 154) an, die Anzeigeeinrichtung I68 dient zum Ablesen von dS/dt (die Änderungsgeschwindigkeit von S),

2 2

die Anzeigeeinrichtung 170 gibt d S/dt (die Beschleunigung von S) wieder, die Anzeigeeinrichtung 172 stellt die Neigung α(Änderungsgeschwindigkeit der Impedanz) dar

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" ²³ " 23U885

und die Anzeigeeinrichtung 174 gibt d Ct/dt (die Beschleunigung der Impedanz) an.

Durch geeignete elektronische Steuerung der akustischen Signalimpulse von der als Sendeantenne dienenden Dipolzeile 104 und durch eine geeignete Z-Achsen-Modulation kann man in bezug auf das Herz eine B-Modus-Abtastung mit dem Oszilloskop 150 vorsehen, um das Impedanzprofil des beschallten Abschnitts in der Ebene des abtastenden Strahls oder parallel zu dieser Richtung darzustellen. Wenn somit die akustischen Impulse senkrecht durch das Herz abgetastet werden, kann man mit der B-Modus-Abtastung den in der Fig. 20 dargestellten vertikalen Herzabschnitt 140 darstellen. Bei einer horizontalen Abtastung durch die akustischen Impulse kann man mit der B-Modus-Abtastung den in der Fig. 21 dargestellten horizontalen Herzabschnitt 142 darstellen. In jedem Fall handelt es sich um dynamische nicht invasive Echtzeitdarstellungen mit hoher Auflösung von Abschnitten des lebenden Herzens in situ. Diese Art der Barstellung ist, wie es für den Fachmann ohne weiteres auf der Hand liegt ₉ mit zahlreichen großen Vorteilen verbunden. So ist es beispielsweise möglich, durch Verwendung der in den Figuren 20 und 21 dargestellten Abtastungen Byskinesie sehr leicht und einfach zu diagnostizieren«

Obwohl das beschriebene Ausführungsbeispiel auf die kardiovaskuläre Diagnose abgestellt ist, kann man mit gleichen Vorteilen zahlreiche andere, verschiedenartige biophysikalische Strukturen und viele andere Körperteile nicht invasiv untersuchen. Der Ausdruck "Körperteile" soll Körperorgane und andere Körperkomponenten, beispielsweise Muskeln, umfassen. Die Strukturella Untersuchung im biophysikalischen Bereich umfaßt beispielsweise auch den neurologischen, neuromuskulären, urologischen, obstetrikalen und gynäkologischen, abdominalen sowie ophthalmologischen Bereich.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur nicht invasiven Untersuchung von Körperteilen,

dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Abschnitt eines Körperteils mit mehrfrequenten Energieimpulsen in einer vorgegebenen zeitlichen Folge beschallt wird, daß die sich ergebenden Echosignale erfaßt und zur Anzeige der Impedanz des beschallten Körperteilabschnitts verarbeitet werden und daß die Impedanzanzeige mit dem biophysikalischen Rhythmus des beschallten Körperteils in Beziehung gesetzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die durch die Energieimpulse festgestellte Impedanz des Körperteilabschnitts in Echtzeit angezeigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse breitbandige Ultraschallimpulse sind.

4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Impedanzanzeige derart vorgenommen wird, daß ein Impedanzprofil des beschallten Körperteilabschnitts dargestellt wird.

5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zu verschiedenen Zeiten innerhalb des biophysikalischen Rhythmus des beschallten Körperteils vorgenommenen Impedanzanzeigen miteinander verglichen werden.

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6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Echosignale in elektrische Signale umgeformt werden, die die Impedanz anzeigen, und daß die elektrischen Signale in der Form eines Impedanzprofils dargestellt werden.

7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Körperteil zum Ansammeln von Impedanzprofilen räumlich abgetastet wird und daß die sich bei den Abtastungen ergebenden Impedanzprofile zur Sichtbarmachung des Körperteils räumlich dargestellt werden.

8. Verfahren nach Anspruch 1 zur nicht invasiven kardiovaskulären Diagnose,

dadurch gekennzeichnet_s daß ein ausgewählter örtlich begrenzter Abschnitt des Herzmuskels mit breitbandigen Ultraschallimpulsen in vorgegebener zeitlicher Folge beschallt wird, daß zur Anzeige der Impedanz des örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitts die sich ergebenden erfaßten Echoimpulse in elektrische Signale umgeformt werden, daß die elektrischen Signale in zeitliche Beziehung zu dem EKG des Herzens gesetzt werden und daß zur Darstellung des Impedanzprofils des örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitts die Signale dargestellt werden.

9. Verfahren nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet, daß die Signale in Echtzeit auf einem Sichtgerät dargestellt werden.

L, 0 9 Β Ί 3 / 0 8 A 9

10. Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung und Quantitätsbestimmung des Blutstroms zu dem örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitt die Impedanzprofile zu Beginn der diastolischen Füllphase des Herzrhythmus angezeigt werden.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Feststellung und Quantitätsbestimmung des Blutstroms und zur Unterscheidung zwischen der aktiven Zusammenziehung und passiven Dehnung des örtlich begrenzten Herzmuskelabschnitts zwecks Bestimmung des Zusammenziehungsvermögens des Herzens die Impedanzprofile zu Beginn der systolischen isometrischen Zusammenziehungsphase des Herzrhythmus dargestellt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß zur räumlichen Abtastung eines Körperteils verschiedene örtlich begrenzte Abschnitte des Körperteils mit breitbandigen Ultraschallimpulsen in vorbestimmter zeitlicher Folge aufeinanderfolgend und wahlweise beschallt werden, daß die sich ergebenden festgestellten Echo impulse zur Anzeige der Impedanzen der örtlich begrenzten Abschnitte in elektrische Signale umgeformt und die elektrischen Signale angesammelt werden und daß zur Sichtbarmachung des Körperteils die sich bei den Abtastungen ergebenden elektrischen Signale räumlich dargestellt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet, daß die elektrischen Signale in Echtzeit auf einem Sichtgerät dargestellt werden.

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I4.y Vorrichtlang zur nicht invasiven Untersuchung von Körperteilen,

gekennzeichnet durch eine Einrichtung (104, 109) zur wahlweisen Beschallung von mindestens einem Abschnitt eines Körperteils mit mehrfrequenten Energieimpulsen in einer vorbestimmten zeitlichen Folge, durch eine Einrichtung (106, 111) zur Erfassung der sich ergebenden Echoimpulse, durch eine Einrichtung (112 bis 130) zur Verarbeitung der Echoimpulse zwecks Anzeige der Impedanz des beschallten Körperteilabschnitts und durch eine Einrichtung (132) zur Bezugnahme der Impedanzanzeige auf den biophysikalischen Rhythmus des beschallten Körperteils.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Verarbeitungseinrichtung derart betreibbar ist, daß die Impedanzanzeige in Echtzeit erfolgt.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Beschallungseinrichtung einen Signalimpulsgenerator (108) zur Erzeugung von breitbandigen Ultraschallimpulsen enthält.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß eine Impedanzanzeigeeinrichtung (132, 134) vorgesehen ist, die das Impedanzprofil des beschallten Körperteilabschnitts darstellt.

18. Vorrichtung nach Anspruch 17» dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung (150) Mittel (164) enthält, die einen Vergleich der Impedanzprofile zu verschiedenen Zeitpunkten in dem biophysikalischen Rhythmus des Körperteils zulassen. 409813/0849

19. Vorrichtlang nach einem der Ansprüche 14 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Echoimpulsverarbeitungseinrichtung Mittel (106) enthält, die die Echoimpulse in elektrische Signale umformen, die die Impedanz angeben, und daß die Anzeigeeinrichtung (132) die elektrischen Signale als Impedanzprofil des Körperteilabschnitts darstellt.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet,.

daß zur räumlichen Abtastung des Körperteils und zum Ansammeln der Impedanzprofile Einrichtungen (104, 109, 106, 111) vorgesehen sind und daß die Anzeigeeinrichtung (134) die sich bei der räumlichen Abtastung ergebenden Impedanzprofile zur Sichtbarmachung des Körperteils räumlich darstellt.

21. Vorrichtung nach Anspruch 20,
dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigeeinrichtung eine Kathodenstrahlröhre (152) enthält.

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