DE2640070A1

DE2640070A1 - Verfahren und apparat zur untersuchung von koerpern

Info

Publication number: DE2640070A1
Application number: DE19762640070
Authority: DE
Inventors: Palle Rasmus Dipl Ing Jensen
Original assignee: Jensen palle Rasmus dipl-Ing
Current assignee: Jensen palle Rasmus dipl-Ing
Priority date: 1975-09-12
Filing date: 1976-09-06
Publication date: 1977-04-14
Also published as: BR7605988A; CA1076691A; FR2324001A1; AU504150B2; AU1760076A; DK141649C; JPS5236882A; DK141649B; GB1559863A; NL7609892A; US4116074A; DK407975A

Description

PATEN TANWÄL/T E

A. GRÜNECKER H. KlNKELDEY

DR.-ING

W. STOCKMAlR

OSl-ING. · AeE !CAOECM

K. SCHUMANN

DR RER. NAT. · CHPL-PHYS.

P. H. JAKOB

DCPU-'NG

G. BEZOLD

DR EEP-NAT. · DIPLCKEM.

MÜNCHEN

Z. K. WEIL

LINDAU

MÜNCHEN 22

MAXIMILIANS TRASSE "3

P 10811 - Hö.

Palle Rasmus Jensen Porhaabningsholmsalle 30 DK-1904- Kopenhagen V

Verfahren und Apparat zur Untersuchung von Körpern

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, wodurch man mittels der Impuls-Echotechnik das Vorkommen von Reflexionen längs einer gegebenen ersten Linie in der Form von leuchtenden Punkten längs einer gegebenen anderen Linie erzeugt.

TELEFON (OSS) 22 SB 62

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TELEX OS-29 380 THLI ELEQRAMME MONAPAT

2640Ü7Ü

Me Erfindung betrifft insbesondere die Abtasttechnik mit "Ultraschall nach dem Impuls-Echotechnikprinzip. Normalerweise wird diese Technik auf eine von zwei mögliche Weisen ausgeführt.

Erstens kann man die sogenannte B-Abtastung benutzen, die normalerweise die Abtastung eines Schnittplans durch das Objekt und eine laufende Registrierung der Lage reflektierender Strukturen in diesem Schnittplan zur Folge hat. Als Ergebnis kann man nach einigen Minuten Abtastung erzielen, an einem Sammel-Oszilloskop ein zweidimensionales Bild gezeichnet zu bekommen, das das Schnittbild der reflektierenden Strukturen in der Schnittebene zeigt.

Zweitens kann man die sogenannte dynamische Abtastung benutzen, die eine so schenlle Abtastung eines begrenzten Bereiches bringt, daß man das Kurzzeitgedächtnis des Auges zur Bildung des Bildes benutzen kann.

Die B-Abtastung mittels eines Sammel-Oszilloskops stellt das am meisten verbreitete Verfahren dar, sie ist aber nicht besonders benutzerfreundlich, da es lange Zeit in Anspruch nimmt, ein befriedigendes Bild zu erzielen. Man ist so z.B. gezwungen, ein ganzes Bild aufzuzeichnen, bevor man wissen kann, ob es befriedigend ist, und es darauf ganz zu löschen, um die Verstärkung oder andere Paramenter nachzustellen, bevor das nächste Bild aufgezeichnet wird. Inzwischen haben sich die Verhältnisse, die man zu untersuchen wünscht, vielleicht geändert.

Dies kann z.B. der Fall sein, falls es sich um ein Embryo handelt, das sich· bewegt. Falls man Teile eines menschlichen Körpers untersucht, hat man außerdem auch keine klare Empfindung der Relation

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des Schnittbildes zum Körper, weil Bild und Körper im Abstand voneinander angebracht sind.

Dynamische Abtastung stellt ein neueres Verfahren dar, das in gewissen Punkten Verbesserungen im Verhältnis zur B-Abtastung bietet. Wegen der schnellen, automatisch wiederholten Abtastung kann man Peineinstellungen, um ein besseres Bild zu bekommen, leichter vornehmen, indem man Änderungen gleich ersehen kann. Es sind auch keine Probleme mit Änderungen der Verhältnisse im untersuchten Objekt, indem, man imstande sein wird, derartige Änderungen direkt während der Abtastung zu erkennen.

Trotz dieser Verbesserungen der Art, Abtastungsbilder zu erzeugen, gibt es noch zwei ungelöste Probleme:

1. Man bekommt nur ein Schnittbild des Körpers, den man untersucht und man kann sich deshalb nur schwer ein Bild von der ganzen räumlichen Form und Ausdehnung einer gegebenen Struktur machen und

2. man hat keine direkte Empfindung von welcher Stelle des untersuchten Körpers das Bild stammt. Änderungen des Abtastwinkels und der Positionen geben Anlaß zu einem geänderten Bild, aber wegen des Erscheinens des Bildes an einem feststehenden Schirm bekommt man hierdurch keine besonders gute Empfindung der Lage der abgebildeten Strukturen.

Ziel der Erfindung ist es, diesen beiden !Nachteilen abzuhelfen, was dadurch erreicht wird, daß die Indikationen mittels einer oder mehreren Spiegelanordnungen als imaginäre leuchtende Punkte gezeigt

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werden und zwar vorzugsweise gerade an der Stelle eines Objekts angebracht,- wo eine reflektierende Struktur.tatsächlich gelegen ist. _: - ; - ' ■ .""■■' '"-■-" "■ -.

Hierdurch hat man den letzteren Nachteil überwunden* Das Verfahren kann auf vielerlei Art und Weise mittels eines oder mehrerer Spiegel verwirklicht werden,- und es hat sich als möglich herausgestellt, mittels mehrerer der möglichen Ausführungsformen auch den ersteren Nachteil zu überwinden. ν ;

Die Erfindung betrifft auch einen Apparat zur Ausübung des Verfahrens, der mit einem Sender für z.B. Ultraschall oder Eadar versehen ist, der dazu eingerichtet ist, Impulse längs der ersteren Linie auszusenden und zum Empfang der reflektierenden Echos längs dieser Linie, und der die Reflexionen als leuchtende Punkte längs der anderen Linie erzeugt. Dieser Apparat ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den beiden Linien spiegelnde Mittel zur Bildung des imaginären Bildes vorhanden sind. Durch die Benutzung derartiger Mittel erzielt man auf einfache Weise das gewünschte Bild, wenn man sich auch vorstellen könnte, das Bild z.B. durch optische und elektronische Mittel zu erhalten.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieses Apparates ist gekennzeichnet, durch Mittel zur Schwingung in einer Ebene der ersten Linie, d.h. die Linie, längs welcher die Impulse ausgesandt und die Reflexionen empfangen'werden, und.daß Mittel zur Schwingung der anderen Linie entweder direkt oder in der Form eines Spiegelbildes synchron hierzu vorhanden sind.- " ;

Hierdurch erzielt man auf einfache Weise eine Vorstellung von den echogebehden Strukturen_r die in einem bestimmten Schnitt gelegen sind,

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und man erzielt wohlgemerkt den betreffenden Schnitt als imaginäres Bild auf korrekte-Weise im Verhältnis zu dem Objekt angebracht zu haben, das untersucht wird. Durch seitliche Bewegung des Apparats im Verhältnis zu der Ebene, worin die Schwingung ausgeführt wird, kann man auf einfache Weise eine Abtastung nach einer bestimmten echogebenden Struktur in dem Objekt vornehmen, das untersucht wird.

Eine weitere Ausführungsform ist durch eine im Baum fest angebrachte Filmkamera gekennzeichnet, die zu Aufnahmen durch Langzeitbelichtungen eingerichtet ist. Wenn man gleichfalls das untersuchte Objekt im Eaum fest angebracht sein läßt, ist es somit möglich, eine Abtastung eines bestimmten Gebietes des Objekts vorzunehmen und damit eine Summierung der entstandenen Indikationen in der Filmkamera zu erzielen. Es soll in dieser Verbindung bemerkt werden, daß es verhältnismäßig untergeordnet ist, wie man den Apparat innerhalb des abgetasteten Gebietes bewegt, indem das genannte Bild als ein scharfes Bild erscheinen wird, wenn bloß die Bedingung erfüllt ist, daß die Kamera und das Objekt während der Aufnahme fest angebracht sind.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform dieses Apparats ist dadurch gekennzeichnet, daß der Apparat zur Aufnahme von dreidimensionalen Bildern durch Stereotechnik eingerichtet ist. Hierdurch ist es möglich, sich durch Studium des entstandenen dreidimensionalen Bildes einen räumlichen Eindruck der Anbringung der echogebenden Strukturen im Verhältnis zueinander zu bilden, d.h. man erzielt eine Empfindung der Abstände zxdLSchen den echogebenden Strukturen im Objekt.

Eine andere ähnliche Ausführungsform ist gekennzeichnet durch eine .im Raum fest angebrachte Fernsehkamera, die mit einem Sammel-

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Oszilloskop derart zusammengekuppelt ist, daß die Bildinforiaationen summiert werden können. Hierdurch wird grundsätzlich derselbe Vorteil erzielt, den die Benutzung einer festen Filmkamera "bietet, aber darüber hinaus wird der darin bestehende Vorteil erzielt, daß man eine schnelle Löschung des erschienenen Bildes vornehmen kann, und daß man das Bild während dessen Aufbau beobachten kann. Eine Ausführungsform dieses Apparats kann auf ähnliche Weise dadurch gekennzeichnet sein, daß die Kamera zur Aufnahme von dreidimensionalen Bildern durch Stereotechnik eingerichtet ist. Hierdurch erzielt man die ganz besondere Technik, daß man das räumliche Bild während dessen Aufbau sehen kann, und den Umwandler deshalb dorthin führen kann, wo er relevant sein dürfte um die räumliche Struktur aufgenommen zu "bekommen, woran man interessiert ist.

Der Apparat kann außerdem durch eine programmgesteuerte Einheit gekennzeichnet sein, die zur Erzeugung eines gleichmäßigen Abtastmusters eingerichtet ist. Die Erzeugung eines gleichmäßigen Abtastmusters ist wichtig für die Bildqualität auf dieselbe Weise, wie es bei einem photographischen Bild wichtig ist, eine einheitliche Belichtung der einzelnen Teile des Bildes zu erzielen, damit man sich eine korrekte Empfindung der Kontraste im Bilde machen kann.

Die im Anspruch 3 angegebene Ausführungsform des Apparats kann dadurch gekennzeichnet sein, daß die Mittel zur Erzeugung der Schwingungen zum. Schwingen mit einer Frequenz eingerichtet sind, die genügend hoch ist, um die Lichteindrücke an der Netzhaut des menschlichen Auges festzuhalten, indem der Apparat dazu eingerichtet ist, mit Impulsrepetitionsfrequenzen zu arbeiten, die wesentlich höher sind, als die Schwingungsfrequenz. Hierdurch kann man sich auf eine sicherere Weise eine Vorstellung von der Lage der echogebenden Strukturen eines bestimmten Abschnittes machen,

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indem der ganze Schnitt ständig in der Form von konstant leuchtenden Punkten an den Stellen beobachtet werden kann, wo sich die echogebenden Strukturen befinden.

Eine andere Ausführungsform zur Erzielung derselben Wirkung ist durch Mittel zur Aufzeichnung der Indikationen der anderen Linie an einem Sammelbild, z.B. in der Form eines Flüssigkristallbildes, eines Sammel-Oszilloskops odei' eines magnetischen Papiers gekennzeichnet, und vjo Mittel zur Aufbewahrung der Indikationen an diesem Bild über eine Zeit vorhanden sind, die mindestens der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwingungen entspricht. Durch diese Ausführungsform ist es möglich, die genannten Schwingungen mit einer niedrigeren Frequenz als derjenigen auszuführen, die für das Festhalten der Lichteindrücke an der Netzhaut des menschlichen Auges notwendig ist. Dadurch vermeidet man, die schwingenden, mechanischen Teile zu stark zu belasten.

Eine dritte Ausführungsform zur Erzielung desselben Gesichtseindruckes, insofern die Beobachtung eines einzelnen Schnittes betroffen ist, ist durch Mittel zur Schwingung der ersten Linie mit einer bestimmten ersten Frequenz, Mittel zum Einlesen der empfangenen Echos mit den entsprechenden Abständen in ein Puffergedächtnis, Mittel zur Schwingung der anderen Linie mit einer bestimmten anderen Frequenz, die größer als die erste ist, und die genügend hoch ist, daß die Lichteindrücke an der Netzhaut des menschlichen Auges festgehalten werden können, und Mittel zur wiederholten Übertragung der Lichtindikationen vom Puffergedächtnis an eine Eeihe von Lichtindikatoren längs der anderen Linie und zwar synchron zu dieser Bewegung, gekennzeichnet. Hierdurch kann man wiederum weiter den Vorteil erzielen, gewisse mechanische Teile zu schonen, die sonst mit einer größeren Frequenz schwingen sollten.

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Eine ganz generelle Ausführungsform, die in Verbindung mit sämtlichen anderen Ausfüha^mgsformen des Apparats benutzt werden kann, und die aus einer, unterstützung des Senders_r des Empfangers und der Spiegelanordnung bestellt, ist dadurch: gekennzeichnet, daß die Unterstützung an einer Steuerstange montiert ist, die langsversoMebbar' in einer festen kardanischen Aufhängung gelagert ist. Hierdurch kann man. auf einfache Weise einen feil des Gewichtes dieser Teile auf eine feste Unterstützung übertragen, und dadurch wird es leichter_t den Apparat in Verbindung mit der Untersuchung z.B. einer Person zu hantieren. Man kann außerdem, erzielen, daß der Spiegel sich immer in einer zweckmäßigen Position im Verhältnis zum Bildgedächtnis (Kamera oder Auge) befindet.

Außerdem kann ein Apparat der angegebenen Art,, der mit einem Halter für eine Seihe ττση Lampen oder Lichtindikatoren durch die im Anspruch IiJ. angegebenen Maßnahmen gekennzeichnet sein» Hierdurch vermeidet man»eine Schwingung mit den genannten Lichtindikationen mit dazugehörigem! en Leitungen ausführen zu müssen, die eine große Masse im Vergleich mit dem Spiegel haben,, der jetzt anstatt mit einer Frequenz entsprechend mindestens 16 Teilbildern pro Sekunde hin und her geschwenkt wird., Die geringere schwingende Masse bedeutet gleichzeitig, daß der Apparat in seiner Gesamtheit nur unbedeutende Erschütterungen bieten wird. Darüber hinaus hat es sich als angenehmer herausgestellt, auf einen feststehenden Spiegel zu blicken«

Schließlich kann eine Äusführungsform des Apparats, die mit einem Halter für eine Reihe "von Lampen oder Licht Indikatoren "versehen ist, durch einen ersten Spiegel und einen Umwandler gekennzeichnet sein, der dazu eingerichtet ist, um eine erste Achse, eine zweite Achse, die parallel zu der ersten Achseist* zu schwingen, und die im Ver-

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hältnis zu der ersten Achse symmetrisch um die Ebene des ersten Spiegels angeordnet ist, und durch eine Indikatorreihe, die dazu eingerichtet ist, derart um die andere Achse zu schwingen, daß ihr Spiegelbild im anderen Spiegel» der durch die andere Achse geht, symmetrisch mit der ersten linie um die Ebene des ersten Spiegels gelegen ist, indem die spiegelnden Flächen der Spiegel einander zugekehrt sind. Hierdurch wird eine sehr kompakte Konstruktion erzielt _t und die schwingenden Teile werden in Gegenphase zu schwingen kommen, wodurch sie einander einigermaßen ausbalanzieren werden.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert« Es zeigen:

Fig. 1 eine Ausführungsfοrm eines erfindungsgemäßen Apparats in schematischer Seitenansicht,i\obei der Apparat "bei der Untersuchung einer liegenden Person benutzt wird;

Fig.. 2 eine andere Ausführungsform eines erfindungs gemäß en Apparats vom Ende gesehen, wobei der Apparat bei der Abtastung eines weichen Körpers benutzt wird;

Fig» 3 ein äen Fig. 1 und 2 ähnliches Bild einer dritten Ausfuhrungsform;

Fig. 4- eine Spiegelanordnung in Seitenansicht eines Apparats einer vierten Ausfühfungsform;

Fig. 5 . eine Spiegelanordnung einer fünften Ausfuhr ungs form; Fig. 6 eine Spiegelanordnung einer sechsten Ausführungsform;

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Pig. 7 eine Spiegelanordnung einer siebten Ausführungsform; Fig. 8 eine Spiegelanordnung_%einer achten Ausführungsform;

Fig. 9 die in Fig. 8 gezeigte Ausführungsform schematisch vom Ende gesehen; und

Fig. 10 eine Spiegelanordnung in Vorderansicht eines Apparats einer neunten Ausführungsform.

In Fig. 1 ist eine liegende Person 1 in Seitenansicht gezeigt, die ein inneres Organ hat, das mittels Ultraschall untersucht werden soll. Ein fester Ständer 3? dient als Unterstützung einer Stereokamera 4, die eine Filmkamera oder eine Fernsehkamera sein kann, und einer Steuerstange, die in ihrer Längsrichtung in einer kardanisehen Aufhängung 6 im Ständer 3 verschiebbar gelagert ist. An der Steuerstange 5 ist ein Spiegel 7 montiert, dessen spiegelnde Fläche nach oben liegt. Am Ende der Steuerstange 5 ist ein schwenkbarer Halter 8 für eine Reihe von Lampen oder sogenannten Lichtdioden montiert. Der Halter 8 ist in einer Ebene schwenkbar, die rechtwinkelig zur Ebene des Spiegels 7 ist, und die gegebenenfalls durch die Steuerstange 5 geht. Auf der entgegengesetzten Seite der Ebene des Spiegels 7 ist auf entsprechende Weise ein schwenkbarer Sender und Empfänger 10 für Ultraschall aufgehängt, der dazu eingerichtet ist, Ultraschall längs einer Linie 11 zu senden und zu empfangen, die zu der Reihe von Lampen 9 bezüglich der Ebene des Spiegels 7 symmetrisch ist. Der Sender 10 und der Halter 8 sind jeder für sich an Zahnrädern oder Zahnkränzen 12 und 13 montiert, die miteinander im Eingriff stehen. Der Sender 10 und die Reihe von Lampen "9 sind im übrigen mittels bekannter elektronischer nicht gezeigter Mittel derart miteinander verbunden, daß die Reihe von Echos längs

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der Linie 11, dadurch längs der Reihe von Lampen 9 abgebildet wird, daß jeweils Lampen gezündet werden, die für das betreffende Echo symmetrisch um die Ebene des Spiegels liegen. Dadurch wird von der Kamera 4 im Spiegel 7 ein nicht umgekehrtes Spiegelbild der Echos an den Positionen gesehen, woher sie kommen. In der Steuerstange 5 ist zwischen dem Spiegel 7 und dem Halter 8 oder dem Sender 10 ein Scharnier 14 mit einer Achse eingebaut, die rechtwinkelig zur Ebene des Spiegels 7 ist.

Der Apparat funktioniert nun auf die folgende Weise. Wenn die Steuerstange 5 mit den anmontierten Teilen hin und her oder nach den Seiten bewegt wird, werden im Spiegel 7? gesehen von der festen Position der Kamera 4, von dem inneren Organ 2 genau an den Stellen Lichtschimmer gebildet, die echoauslösend sind. Es würde dies auch der Fall sein, falls die Abtastung durch eine Schwingung des Halters 8 und des Senders 10 gegeneinander und voneinander weg oder um das Scharnier 14 erfolgt. Wenn man nun sämtliche Echos sich während einer dreidimensionalen Abtastung auf z.B. derselben photographischen Platte einer Stereokamera aufzeichnen läßt, d.h. man läßt den Verschluß der Kamera während des ganzen Abtastprozesses offen, dann erhält man ein dreidimensionales Bild der echogebenden Strukturen des inneren Organs. Die einzige Voraussetzung ist nur, daß das innere Organ 2 und die Kamera 4 eine feste Position im Verhältnis zueinander während der Abtastung einnehmen.

Statt einer photographisehen Kamera kann man vorteilhaft eine Fernsehkamera mit Bildspeicher und einem Betrachter (viewer) benutzen. Man kann auf diese Weise den Abtastverlauf derart steuern, daß man die gewünschten Bilder bekommt. Es ist außerdem möglich, die eingelaufenen Signale jederzeit zu löschen und von vorne anzufangen.

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Eine andere Methode zur Festlegung dessen, wo oder wie die Aufnahme, stattfinden soll, besteht darin, das Bild mit dem menschlichen Auge zu betrachten, während man gleichzeitig schnelle Abtastbewegungen vornimmt.

Fig. 2 zeigt schematisch eine andere Ausfuhrungsform. Ein Halter 14' für eine Reihe von Lampen 15 ist an einen Spiegel 16 und an einen Sender und Empfänger- 17 für Ultraschall schwenkbar angekuppelt, der an einer Platte 18 in Porm eines Kreisausschnittes montiert ist. Ein nicht gezeigter Motor ist dazu vorgesehen, diese Platte 18 mit dem Sender 17 in eine oszillierende Bex^regung, wie mit Pfeilen A und B gezeigt ist, zu bringen, während gleichzeitig dem Spiegel 16 eine ähnliche Bewegung verliehen wird, wie mit den Pfeilen C und D gezeigt ist, aber immer mit einem halb so großen Winkelausschlag. Hierdurch kann man eine Abtastung eines Körpers 19 innerhalb des Winkels ausführen, der von der schwingenden Bewegung des Senders 17 bestimmt ist. Diese Ausführungsform zeichnet sich aus durch ihre einfache Konstruktion, indem man den Apparat manuell im Halter 14' halten kann, während sich die übrigen Teile bewegen. Die Lampen 15 stehen somit fest, während man, wenn man in den schwingenden Spiegel sieht, ein korrekt angebrachtes Bild beobachten kann, falls die oszillierende Bewegung eine Frequenz hat, die mindestens 16 Teilbildern pro Sekunde entspricht.

Fig. 3 zeigt ebenfalls schematisch einen Apparat für Ultraschalluntersuchung. Dieser Apparat ist dazu eingerichtet, eine synchron oszillierende Bewegung eines Halters 20 für eine Reihe von Lampen 21 und eines Senders 22 auszuführen, wie mit den Pfeilen E und F, G und H, I und J gezeigt ist, während ein Spiegel 25 im Verhältnis zu diesen schwingenden Teilen fest ist. Die synchrone Bewegung wird dadurch zustandegebracht, daß der Halter 20 und der Sender 22 an

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je einem verzahnten Quadranten 24 bzw. 25 montiert sind. Bei dieser Konstruktion liegt der Drehpunkt 26 nahe dem Eontaktpunkt 27, den man haben muss, falls man mittels Ultraschall eine Untersuchung eines festen oder deformierbaren Körpers 28, z.B. eines Tierkörpers, vornehmen will. Dadurch wird ein guter Kontakt erzielt. Der schwingende Halter 20 mit Lampen 21, die zu verschiedenen Zeiten zünden, wird ein Kehrbild zeigen, falls man sie direkt betrachtet. Falls man das Bild dagegen im Spiegel betrachtet, nrird ein nicht umgekehrtes, korrekt angebrachtes Bild erscheinen.

Fig. 4 zeigt schematisch einen Umwandler 40, der an einem Körper 41 liegt, der eine echogebende Struktur 42 enthält. Die erste Linie 43, längs welcher die Impulse ausgesandt werden, liegt in Verlängerung der anderen Linie 44, längs welcher Indikatorlampen 45 angebracht sind. Rechtwinkelig zu der genannten gemeinsamen Linie 43,44 ist ein Spiegel 46 mit nach oben kehrender spiegelnder Fläche angebracht. Die Indikatorlampen 45 sind nun gegenseitig derart angebracht, daß ein Echo von einer gegebenen Stelle das Erscheinen eines imaginären leuchtenden Fleckes an derselben Stelle erzeugen wird, wenn man in den Spiegel blickt, wie es durch die gezeigten 'Sehstrahlen angedeutet ist.

Fig. 5 zeigt schematisch einen Umwandler 50, der an einem Körper 51 liegt, der eine echogebende Struktur 52 enthält. Die erste Linie 53, längs welcher die Impulse ausgesandt werden, schneidet die andere Linie 54, längs welcher Indikatorlampen 55 angebracht sind. Ein Spiegel 56 ist in der Symmetrieebene der beiden Linien angebracht, wobei jedoch der Abstand vom Spiegel bis zum Umwandler 50 bzw. zu den Indikatorlampen durch ein Verschiebungsglied 57 einer Verbindungsstange 58 variiert v/erden kann, z.B. durch eine schwingende hin-

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und hergehende translatorische Bewegung. Der Spiegel 56 ist im übrigen in einem bestimmten Abstand von einem festen Punkt 59 festgehalten. Wenn dieser Abstand gering ist, hat man Sicherheit dafür, daß der untersuchte Teil des Körpers 51 die meiste Zeit vom Spiegel erfaßt werden kann.

Fig. 6 zeigt schematisch einen Umwandler 60, der an einem Körper liegt, der eine echogebende Struktur 62 enthält. Die erste Linie 63, längs welcher die Impulse ausgesandt werden, bildet einen Winkel v + -^v = 1-^v mit einem planen Spiegel 66, der eine nach unten gekehrt spiegelnde Fläche hat. Die andere Linie 64-, längs welcher Indikatorlampen 65 angebracht sind, ist in einer Ebene (Zeichenebene) gelegen, der rechtwinkelig zur Ebene des Spiegels 66 ist und die die erste Linie 63 enthält. Die andere Linie 64- bildet gleichzeitig einen Winkel ~fv mit der Ebene dieses Spiegels in der Zeichenebene. Ein anderer Spiegel 67 mit einer nach oben gekehrten spiegelnden Fläche ist schließlich rechtwinkelig zur Zeichenebene und die andere Linie 64- enthaltend angebracht. Durch geeignete Anbringung der Indikatorlampen ist es möglich, einen Strahlengang wie gezeigt zu erzielen, was eine sehr kompakte Konstruktion des Apparats ergibt.

Fig. 7 zeigt schematisch einen Umwandler 70, der an einem Körper liegt, der eine echogebende Struktur 72 enthält. Die erste Linie längs welcher die Impulse gesandt werden, liegt in Verlängerung der anderen Linie, längs welcher Indikatorlampen 75 angebracht sind. Rechtwinkelig zur Linie 73 sind Spiegel 76 und 77 mit einander zugekehrten spiegelnden Flächen angebracht. Durch passende Ausrichtung der Indikatorlampen und der Spiegel ist es möglich, einen Strahlengang wie gezeigt zu erzielen, wodurch eine kompakte Konstruktion erreicht wird. . ·

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ao

Gemäß Fig. 8 und 9 ist ein Ultraschallum-wandler 80 zum Kippen oder Schwingen hin und zurück um eine Achse O^ eingerichtet, wobei der Winkel ν,-j zur Längsachse L₍des Apparats innerhalb des Bereiches - 30° variiert. Eine im wesentlichen dreieckförmiger erster Spiegel 81 ist, wie aus Fig. 8 und 9 ersichtlich, dazu eingerichtet₉ im Takte mit dem Umwandler 80 um eine Achse O2 zu kippen, wobei jedoch folgende Bedingungen erfüll sind. Die Achse Op ist parallel zur Achse 0^, und der Winkel V₂, ^{den der} Spiegel 81 mit einer Ebene rechtwinkelig zur Längsachse L bildet, muß zu jeder Zeit halb so groß xvie der Winkel v^ sein. Ein anderer Spiegel 82, der rechtwinkelig zur Längsachse L steht, befindet sich unter dem ersten Spiegel 81 in der Mitte zwischen den Achsen O^ und O₂- Außerdem sind Indikatorlampen 85 auf passende Weise in der Längsachse L angebracht, indem folgende Bedingungen erfüllt sind. Der Abstand zwischen der Achse O^ und der Oberfläche des Umwandlers 80 ist gleich dem Abstand I₀ zwischen der Achse O₂ und der zur Oberfläche des Umwandlers entsprechenden Indikationslampe. Hiernach sind die übrigen Parameter einander derart angepaßt, daß eine echogebende Struktur als ein Lichtfleck in der Form eines imaginären Bildes des entsprechenden Lichtindikators an der Stelle abgebildet wird, wo sich die Struktur befindet. Wenn man nun den Spiegel und den Umwandler mit einer Frequenz entsprechend mindestens 16 'Teilbildern pro Sekunde schwingen läßt wird man, wenn man in den Spiegel blick, ein stehendes Bild eines Schnitts des Körpers bekommen, der untersucht wird. Diese Ausführungsform kann auch vorteilhaft in Verbindung mit einer feststehenden Stereokamera benutzt werden, wie früher in Verbindung mit anderen Ausführungsformen bereits erläutert wurde.

Fig. 10 zeigt einen Apparat bestehend aus einem schwingenden Umwandler 100, der an einem Körper 106. liegt, der eine echogebende

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struktur 107 enthält. Die erste Linie 105, längs welcher die Impulse ausgesandt werden, schwingt zusammen mit dem Umwandler 100 um eine erste Achse Οχ. Eine Indikatorreihe 103 ist zum Schwingen um eine andere Achse O^eingerichtet, die zur ersten Achse O^ parallel ist, und die im Verhältnis zu dieser symmetrisch um einen ersten Spiegel 101 einer nach oben spiegelnden Fläche gelegen ist. Ein anderer Spiegel 102 mit der spiegelnden Fläche nach unten, ist derart durch die andere Achse O^ angebracht, daß ein Spiegelbild 104 der Indikatorreihe 103 Jeweils derart gelegen ist, daß es in Bezug auf die erste Linie 105 um den Spiegel 101 symmetrisch ist, so wie es aus dem gezeigten Strahlengang hervorgeht. Der andere Spiegel kann im Verhältnis zum ersten Spiegel 101 fest sein, kann aber auch im Verhältnis zu diesem verstellbar sein. Es soll Jedoch bemerkt werden, daß man sich auch eine Ausführungsform mit sowohl einer schwingenden Indikatorreihe als auch einem schwingenden Spiegel denken könnte, worin die Bewegung dieser mechanischen Elemente auf passende Weise zusammengekuppelt ist. Man könnte sich somit eine Indikatorreihe denken, die eine sinusförmige Bewegung ausführt, zusammengekuppelt mit einem Spiegel, der dazu eingerichtet ist, derart zu schwingen, daß die Winkelgeschwindigkeit des Spiegelbildes numerisch konstant bleibt.

- Patentansprüche -

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Claims

P a te η ΐa η ;s ρ r ü e h e

Verfahren, wodurch man -mittels der Impuls--Echotechnik das ■-Vorkommen von;Reflexionen längsι einergegebenen ersten Linie in der 3?orm vqji leuchtenden Punkt en längs einer, gegebenen V . ' -anderen Linie erzeugt, - d· a & ν- r-c h g e k e ώ E- . ^; ζ el c h net :, . daß die Indikation mittels einer Spiegel- ^; ano'rdnung als imaginäre leuchtende Punkte;,vorzugsweise gerade ^: an der Stelle eines Objekts gezeigt werden, wo eine reflektierende Struktur-tatsächlich gelegen ist,- _ . ; : ^
2. Apparat )zvoc Ausübung des Yei-fahrens nach Anspruch 1, mit

einem Sender für ζ;; B. Ultraschall oder Bad ar ₅ der dazu . ' :;"- .eingerichtet ist, Impulse'längs der erste

und die reflektierten Echos längs dieser Linie zu empfangen, :und der die Reflexionen als leuchtende Punkte längs der anderen • Linie erzeugt, --:" d a d u r ;.c h ^; g e k e η η ζ eich net , daß zwischen den: beiden Linien spiegelnde Mittel zur Bildung■-. _: des imaginären Bildes vorhanden sind* ""·.;.-■ " ^:'^:;
3. Apparat nach Anspruch 2,- : -d a d u r c -h g e k e η η ζ eich η et, ■daß/-Ä-^'teiv\Z^'^i-^:.^d^Herschwingen. in ^: einer Ebene der ersten Linie, d.h. der Linie,■längs-welcher die Impulse- ausgesandt und die Reflexionen empfangen werden, vorhanden:sind, und:;daß Mittel zum Schwingen der anderen Linie entweder;direkt oder in der Form eines hiermit /synchronen Spiegelbildes vorhanden sind. ; .

■"■■-- _ AB -

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4-, Apparat nach Anspruch 2 oder 3, gekennzeichnet durch eine im Raum fest angebrachte Filmkamera, die zu Aufnahmen durch Langzeitbelichtung eingerichtet ist.
5. Apparat nach Anspruch 4-, dadurch· gekennzeichnet , daß die Kamera zur Aufnahme von dreidimensionalen Bildern durch Stereotechnik eingerichtet ist.
6. Apparat nach Anspruch 2 oder 3* gekennzeichnet durch eine im Raum fest angebrachte Fernsehkamera, die mit einem Sammeloszilloskop derart zusammengekuppelt ist, daß die Bildinformationen summiert werden können.
7. Apparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Kamera zur Aufnahme von dreidimensionalen Bildern durch Stereotechnik eingerichtet ist.
8. Apparat nach einem oder mehreren der Ansprüche 4- bis 7i gekennzeichnet durch eine programmgesteuerte Einheit, die zur Beschaffung eines gleichmäßigen Abtastmusters eingerichtet ist. ·
9. Apparat nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die Mittel zur Erzeugung der Schwingungen dazu eingerichtet sind, mit einer Frequenz zu schwingen, die genügend hoch ist, um die Gesichtseindrücke an der Netzhaut des menschlichen Auges festhalten zu-können, und indem der Apparat dazu eingerichtet ist, mit Impulsrepetitionsfrequenzen zu arbeiten, die wesentlich höher sind als die Schwingungsfrequenz.

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10. Apparat nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch Mittel zur Aufzeichnung der Indikationen der anderen Linie an einem Sammelbild, z.B. in der Form eines Flüssigkristallbildes, eines Sammeloszilloskops oder eines magnetischen Papiers, und wo Mittel zur Aufbewahrung der Indikationen an diesem Bild über eine Zeit vorhanden sind, die mindestens der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schwingungen entspricht.
11. Apparat nach Anspruch 2, gekenn ζ ei chnet durch Mittel zum Schwingen der ersten Linie mit einer bestimmten ersten Frequenz, Mittel zum Einlesen der empfangenen Echos mit den entsprechenden Abständen in einen Pufferspeicher, Mittel zum Schwingen der anderen Linie mit einer bestimmten anderen Frequenz, die größer ist als die erste, und die genügend hoch ist, um die Lichteindrücke an der Netzhaut des menschlichen Auges festhalten zu können, und Mittel zur wiederholten Übertragung der Lichtindikationen, vom Pufferspeicher an eine Reihe von Lichtindikatoren längs der anderen Linie synchron zu. deren Bewegung.
12. Apparat, wenigstens nach Anspruch 2, mit einer Unterstützung für den Sender, den Empfänger und die Spiegelanordnung, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterstützung an einer Steuerstange montiert ist, die in einer festen, kardanischen Aufhängung längsverschiebbar gelagert ist.
13. Apparat, wenigstens nach Anspruch 9, mit einem Halter für eine Reihe von Lampen oder Lichtindikatoren, g e k e η η zeichnet, durch

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a) einen Ultraschallumwandler (80), der derart aufgehängt ist, daß er um eine Achse (L· schwingen kann,

b) eine Reihe von Lampen oder Lichtindikatoren (83) in gleichmäßiger Verteilung längs einer Längsachse L,

c) einen ersten Spiegel (81), der um eine Achse O^ drehbargelagert ist, und

d) einen zweiten Spiegel (82), der im Verhältnis zur Achse CL, der Längsachse L und der Achse C>2 fest ist,

indem bei der Zusammenkupplung dieser Elemente folgende Bedingungen erfüllt sind:

1) der Abstand 1,, zwischen der Achse CL der Oberfläche

des Umwandlers muß gleich dem Abstand I^ zwischen der Achse O2 und demjenigen der Indikatoren (83) sein, der der Oberfläche des Umwandlers entspricht,

2) die Achsen O^ und O2 müssen parallel und rechtwinkelig zur Längsachse L sein,

3) der Winkel v^ zwischen der Längsachse des Umwandlers und der Längsachse L muß doppelt so groß sein wie der Winkel v~ zwischen der Ebene des ersten Spiegels (81) und einer Ebene rechtwinkelig zur Längsachse L,

4) der andere Spiegel (82) muß derart angebracht sein, daß er rechtwinkelig zur Längsachse L steht, und die Ebene des anderen Spiegels (82) muß gleich weit von den Achsen 0,, und Oo liegen,

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5) die Lichtindikatoren (83) müssen dazu eingerichtet sein, in Übereinstimmung mit einem Maßverhältnis 1:1 aufzuleuchten, . d.h. ein Abstand zwischen zwei echogebenden Strukturen muß : als gleicher Abstand zwischen zwei Indikatoren abgebildet werden.
14. Apparat nach Anspruch 9_} gekennzeichnet durch einen ersten Spiegel (101), einen Umwandler (100), der dazu eingerichtet ist, um eine erste Achse O₇, eine zweite Achse 0^, die zur ersten Achse Ό-ζ parallel ist, und die zur ersten Achse 0-z bezüglich der Ebene des ersten Spiegels (101) symmetrisch angeordnet ist, zu schwingen, eine Indikatorreihe (10J)₅ die zum Schwingen um die zweite ^: Achse O2 derart eingerichtet ist, daß deren Spiegelbild im anderen Spiegel (102), der durch die andere Achse O^ geht, symmetrisch zur ersten Linie (105) bezüglich des ersten Spiegels (101) gelegen ist, wobei die spiegelnden Flächen der Spiegel einander zugekehrt sind.

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