DE2644723C3 - - Google Patents

Description

Falle der Überwachung der Fötusatembewegung scharf auf einen geeigneten Brustkorbdurchmesser des Fötus eingestellt werden kann. Aufgrund dieser Scharfeinstellung bei ständiger Sichtkontrolle ist jedoch gewährleistet, daß in die Toröffnungsbereiche fallende Echoereignisse mit größtmöglicher Sicherheit §uch nur solche Ereignisse sind, die aus Brustwandbewegungen des Fötus herrühren. Bei Anzeige des so erfaßten tatsächlichen Zeitabstandes der Brustkorbbewegungen ergeben sich aus dessen Schwankungen unmittelbar die Atembewegungen des Fötus.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigt

F i g. 1 eine weitgehend gebräuchliche Ausführungsform eines Ultraschall-Sende/Empfangssystem zur zeilenweisen UltraschaUabtastung eines Untersuchungsobjektes, im vorliegenden Fall die Bewegungen eines Fötus im Mutterleib,

Fig.2 ein Ausführungsbeispiel der Erfindung im Prinzipschaltbild,

Fig.3 ein Diagramm der zeitlichen Verläufe der wichtigsten Signalspannungen im Prinzipschaltbild nach der F i g. 2 und

F i g. 4 in schematicher Darstellung ein Echoschnittbild durch den mütterlichen Bauch mit eingeblendeter Sichtlinie für den Zeitabstand.

Beim Ultraschall-Sende/Empfangssystem der F i g. 1 handelt es sich um einen sogenannten Rotationsscanner, der jedoch bei Bedarf auch durch einen sogenannten elektronischen Scanner mit einer Vielzahl nebeneinander angeordneter und einzeln oder gruppenweise angesteuerter Wandlerelemente (Ultraschall-Array) ersetzt sein kann. Der Rotationsscanner der F i g. 1 umfaßt speziell zwei Ultraschallwandlerelemente 1 und 2, die mittels Drehträger 3 in der Brennachse 4 eines zylindrischen Parabolreflektor 5 um diese Brennachse drehbar angeordnet sind. Die Wandler 1 bzw. 2 erzeugen jeweils im aktivierten Zustand einen Ultraschallstrahl aus Ultraschallimpulsen, die in Richtung auf den Reflektor 5 abgesendet und von diesem über eine Ankoppelwasserstrecke 6 (Abdichtung durch eine ultraschalldurchlässige Membran) in das zu untersuchende Objekt reflektiert werden. Das Objekt besteht im vorliegenden Fall aus dem mütterlichen Bauch mit der Bauchdecke 7 und dem Uterus 8, in dem sich ein Fötus (nicht dargestellt) befindet. Bei rascher Rotation des Ultraschallkopfes 1 bis 3 tastet aufgrund der Reflexionseigenschaften des Reflektors S der Ultraschallstrahl t/S des jeweils aktivierten Ultraschallwandlers 1 oder 2 das Objekt (Bauch der Schwangeren) in zueinander parallelen Zeilen ab. Die aus jeder Ultraschallabtastzeile stammenden Echoimpjlse, die von dem als Sender und Empfänger arbeitenden gerade aktiven Ultraschallwandler 1 oder 2 empfangen werden, werden schließlich in entsprechender zeilenweiser Form auf dem Bildschirm einer Oszillographenröhre abgebildet. Es ergibt sich somit das erwünschte Ultraschall-Echo-Schnittbild des Objekts.

Im Prinzipschaltbild der F i g. 2 ist der Schallkopf des Sende/Empfangssystems der F i g. 1 lediglich schematisch mit 1, 2 angedeutet. Ein Hochfrequenzoszillator zur Speisung des jeweiligen Wandlers ist mit 9 und ein Hochfrequenzempfänger für die Echosignale mit 10 bezeichnet. Die Echosignale E werden über eine Helligkeitsmoduliereinrichtung 11 der bereits erwähnten Oszillographenröhre 12 zur Helligkeitsmodulation zugeleitet Zum Aufbau des Zeilenrasters dienen ein Zeilenkippgenerator 13 in Verbindung mit der Vertikalablenkspule 14 und ein Bildkippgenerator 15 in Verbindung mit der Horizontalablenkspule 16 der ■s Oszillographenröhre 12. Gemäß der Erfindung werden nun die vom Bildkippgenerator 15 bzw. Zeilenkippgenerator 13 erzeugten Triggersignale A bzw. B sowie auch das Echoempfangssignal feiner Zeitmeßeinrichtung 17 bis 27 in der in Fig.2 dargestellten Weise zugeleitet

lu Die Zeitmeßvorrichtung beinhaltet dabei in der dargestellten Verknüpfungsweise einen Echobildzeilenselektor 17 mit zugeordnetem Helltastimpulsgenerator 18 zur kompletten Helltastung wenigstens einer beliebig wählbaren Zeile des Echobildes der Elektronenstrahlröhre 12 über die Moduliereinrichtung 11. Dem Zeilenselektor 17 ist ferner auch ein Echo-Sichtmarkeneinsteller 19 zugeordnet, der über einen Helltastimpulsgeber 20 der Helltasteinrichtung 11 Helltastimpulse zur Einblendung in das Echosichtbild der Röhre 12 zuleitet Die Sichtmarken des Sichtmarkengebers werden ferner auch einer elektronischen Torschaltung 21 zugeleitet, die jeweils mit Auftreten von Sichtmarkenimpulsen für eine bestimmte Zeit geöffnet wird und während dieser Toröffnungszeiten dann jeweils Echoimpulse des

r, Echosignals E des Echosignalempfängers 10 empfangen kann. Die Torschaltung erzeugt dabei ein Ausgangssignal F, das den Zeitabstand zweier aufeinanderfolgender Echosignale angibt Letzterer Zeitabstand kann dann über einen weiteren Helltastimpuisgeber 22 durch

in Helltastmodulation des Modulators 11 am Bildschirm der Röhre 12 als entsprechende Zeitabstandslinie sichtbar gemacht werden. Andererseits geht jedoch das Zeitabstandssignal Fder Torschaltung 21 auch auf einen direkten Zeitmesser, der in an sich bekannter Weise als

r> Digitalzähler mit Schaltlogik 23, Zählimpulsgeber 24 (4 MHz-Takt) sowie Impulszähler 26 mit zugeordnetem Digital-Analog-Wandler und Anzeige-oder Registriergerät 27 für den Zeitabstand ausgebildet ist. Das Bauelement 25 bezeichnet einen dem Digitalmesser

tu zugeordneten Signalspeicher.

Die Funktionsweise des Gerätes nach den F i g. 1 und 2 ergibt sich in Verbindung mit dem Pulsdiagramm der F i g. 3 sowie dem Echoschnittbild der F i g. 4 wie folgt:
Im Takt der Ultraschallabtastung des Sende/Emp-

^; · fangssystems der F i g. 1 erzeugten Bildkippgenerator 15 sowie Zeilenkippgenerator 13 der Oszillographenröhre 12 Bildkippimpulse A bzw. Zeilenkippimpulse B. In der F i g. 3 sind die Bildkippimpulse A gegenüber den folgenden Impulsdarstellungen in stark zeitverkürztem

~><> Maßstab dargestellt. Bei einer Bildfrequenz von etwa 16 pro Sekunde beträgt demnach der Impulsabstand zweier Impulse des Bildkippimpulszuges A ca. 66 msec. Demgegenüber ist jedoch der Abstand zwischen zwei Zeilenkippimpulsen des darunterliegenden Impulszuges

v, B lediglich ca. 0,5 msec. Bei 140 Zeilen pro Bild und einer Bildfrequenz von 16 pro Sekunde ergibt sich somit eine Zeilenfrequenz von ca. 2,2 kHz. Damit ergibt sich nun auf dem Bildschirm der Oszillographenröhre 12 ein Schnittbild durch den mütterlichen Bauch, wie es etwa in

ι·' Fig.4 schematisch angedeutet ist Dabei stellt die Echoschicht 28 die bauchseitige Schicht des Uterus der Schwangeren dar. Im Uterus befindet sich der Fötus, dessen Brustkorbumfnng durch die fast kreisförmige Echokonfiguration 29 angedeutet ist. Die darunterlie-

" > genden Echoschichten stammen aus der rückenseitigen Grenzfläche des Uterus. Zur Einstellung des sichtbaren Zeitabstandes kann nun — wie in Fig.4 durch die Sichtlinie 30 angedeutet — mittels des Zeilenselektors

17 eine der Biidzeilen quer durch den Brustkorb des Fötus hellgetastet werden. Anschließend kann durch Einstellung der Echomarkenabstände a, b am Echosichtmarken-Einsteller (mittels geeigneter Potentiometer) in etwa der Durchmesser des Brustkorbes 29 des Fötus durch Sichtinaiken a, b im Echoschnittbild (z. B. gemäß Fig.4) eingestellt werden. Die Positionierung der Marken a, b im Echosichtbild erfolgt hinsichtlich des Fötusbrustkorbes selbstverständlich so, daß die Sichtmarke a jeweils immer vor dem ersten und die Marke b vor dem zweiten zu erwartenden Brustkorbecho zu liegen kommt. Dies gewährleistet dann, daß mit Sicherheit die dann tatsächlich nacheinander anfallenden Brustwandechos auch in das jeweilige Öffnungszeitintervall der Echotorschaltung 21 fallen. Damit ergibt sich gemäß den Signalverläufen D bis G eindeutige Zuordnung des jeweiligen Zeitsignals Fbzw. G allein zu den Brustkorbbewegungen des Fötus. Durch die Erfindung ist somit eine Einrichtung geschaffen, die unter ständiger Sichtkontrolle die Atembewegungen des Fötus frei von sämtlichen sonstigen Störeinflüssen zur Anzeige bringt.

Bezüglich Sichtdarstellung der Zeitlinie einschließlich Sichtmarken sowie auch Darstellungsform das schließlich auszuwertenden Atemsignals über diesem Zeitabstand ergibt sich eine Vielzahl von Möglichkeiten. Grundsätzlich kann der beispielsweise durch den Zeilenhelitastimpulsgeber 18 bereits hellgetastete Zeilenverlauf im Bereich zwischen den Kennmarken a und b durch den Helltastimpuls des Helltastimpulsgebers 22 in der Intensität noch zusätzlich erhöht werden. Die Helligkeitserhöhung kann dabei auch durch gleichzeitige Abschaltung der Gesamtzeilenerhellung (Zeilenhell· tasteinrichtung 18) lediglich auf den Bereich zwischer den Marken a und b eingegrenzt werden. Es ergibt sich somit ein einziger Helligkeitsstrich 30 hoher Helligkeitsintensität, während das restliche Echobild auf Normalintensität liegt. Da hierbei die Länge des Helligkeitsstriches 30 im Takt der Atemfrequenz des Fötus schwankt ergibt sich auch unmittelbar eine Sichtanzeige für dies«

v> Atembewegung. Für reine Überwachungszwecke kanr dabei bei Bedarf auf der Echobildröhre das Echobild mii beispielsweise Geringst- oder auch Nullintensitäi gefahren werden. Es ergibt sich dann lediglich die Strichanzeige 30 am Bildschirm mit im Takt dei

is Atemfrequenz des Fötus modulierter Strichlänge. Die Echobildröhre ist damit unmittelbar auch ein Bestandteil speziell des Zeitmessers der Zeitmeßeinrichtunf geworden. Es ist selbstverständlich, daß zur Anzeige dei Atmung durch Strichdarstellung in der beschriebener

2D Weise auch neben der eigentlichen Echobildröhre ein« weitere Bildröhre lediglich zur Anzeige des Striche! vorgesehen sein kann. Ebensogut kann jedoch auch be einer den Zeitabstand beinhaltenden Darstellinie dei Zeitabstand selbst dunkel- und lediglich die der

2j Zeitabstand eingrenzenden Restabschnitte der Darstel linie hellgetastet sein. Als Maß für den Zeitabstand, d. h den Brustkorb- und damit Atembewegungen des Fötus dient dann nicht die Längenschwankung einer Hellig keitslinie, sondern entsprechend die Längenschwan

jii kung einer Dunkellinie. Alle diese Ausführungsformer sollen selbstverständlich mit unter die Erfindung fallen.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Nach dem Impuls-Echoverfahren arbeitendes Ultraschall-Bildgerät mit Ultraschall-Sende/Empfangssytem zur zeilenweisen Ultraschallabtastung eines Untersuchungsobjektes und Bildanzeigevorrichtung mit Zeilen- und Bildgenerator sowie Echohelltasteinrichtung zum Aufbau eines Echozeilenbildes entsprechend der Zeilenabtastung im Objekt, dadurch gekennzeichnet, daß der Bildanzeigevorrichtung (12) eine Zeitmeßeinrichtung (17 bis 27) zugeordnet ist, die einerseits Einstellmittel (19, 20) umfaßt zur Einstellung eines sichtbaren Zeitabstandes im Echobild, der wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Echoereignissen zugeordnet ist, die wiederum zeitlich schwankenden räumlichen Ereignissen entsprechen, und andererseits auch von den Einstellmitteln (19,20) gesteuerte Zeittore (21) beinhaltet, die in Abhängigkeit vom eingestellten sichtbaren Zeitabstand in die Toröffnungsbereiche fallende tatsächliche Echoereignisse erfassen und an den Zeitmesser (23 bis 27) der Zeitmeßeinrichtung zur Anzeige deren tatsächlichen Zeitabstandes weiterleiten.

2. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (19, 20) Sichtmarkengeber (20) zur Einblendung von Sichtmarken (a, b) in das Echobild beinhalten, die den Zeitabstand (30) im Echobild gut sichtbar eingrenzen.

3. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Sichtmarken (a, b) Lichtpunkte mit gegenüber den Echobildpunkten wesentlich erhöhter Helligkeit sind.

4. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sichtmarken Helligkeitslinien sich vorzugsweise über das gesamte Echobild erstrecken.

5. Ultraschall-Bildgerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Einstellmitteln (19, 20) Helligkeitsmodulatoren (18 und/oder 22) zur Helligkeitsmodulation des gesamten Zeitabstandes (30) im Echobild zugeordnet sind.

6. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Helligkeitsmodulator lediglieh den Zeitabstand (30) selbst helltastet.

7. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer den Zeitabstand beinhaltenden Darstellinie der Zeitabstand selbst dunkel- und lediglich die den Zeitabstand eingrenzenden Restabschnitte der Darstellinie hellgetastet sind.

8. Ultraschall-Bildgerät nach Anspruch 5,6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitsmodulation des Zeitabstandes (30) als weitere oder alleinige Sichtanzeige des tatsächlichen Zeitabstandes dient, so daß diese Sichtanzeige Teil des Zeitmessers der Zeitmeßeinrichtung ist oder den Zeitmesser selbst bildet.

9. Ultraschall-Bildgerät nach einem der Ansprüehe 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Sichtlinie in beliebiger Winkelstellung zu den Echobildzeilen verlaufen kann, vorzugsweise jedoch unmittelbar entlang bzw. auf wenigstens einer dieser Zeilen verläuft.

Die Erfindung bezieht sich auf ein nach dem Impuls-Echoverfahren arbeitendes Ultraschall-Bildgerät mit Ultraschall-Sende/Empfangssystem zur zeilenweisen Ultraschallabtastung eines Untersuchungsobjektes und Bildanzeigevorrichtung mit Zeilen- und Bildgenerator sowie Echohelltasteinrichtung zum Aufbau eines Echozeilenbildes entsprechend der Zeilenabtastung im Objekt Bildgeräte der genannten Art wie sie z. B. aus der Zeitschrift »Elektromedica« 4/1967, Seiten 8-11 vorbekannt sind, werden heutzutage häufig auch in der Gynäkologie zu Schwangerschaftsuntersuchungen eingesetzt Hierzu interessieren insbesondere Echoquerschnittsbilder des Uterus mit dem sich darin befindli- chen Fötus. Anhand des Echobildes können dann Größe und auch Bewegungen des fötalen Körpers gut erkannt werden. Langjährige Praktische Erfahrungen haben nun gezeigt, daß insbesondere die Fötusatembewegung ein direktes Maß für das Wohlbefinden des Fötus im Mutterleib abgeben kann. Die alleinige visuelle Registrierung der Atembewegung im Echoschnittbild ist hierbei für eine geeignete medizinische Aussage zu ungenau, da nur qualitativ. Es fehlt die direkte quantitative Meßmöglichkeit Meßmöglichkeiten dieser Art wurden jedoch bereits schon in Verbindung mit dem sogenannten Α-Scan vorgeschlagen. So verwendet beispielsweise das Gerät nach dem Artikel »New ultrasonic device for monitoring foetal breathing movements« aus Biomedical Engineering, Februar 1976, Seiten 47 bis 52, ein mit zwei Schallköpfen arbeitendes Differenzdoppelstrahl Α-mode Echoskop. Durch zwei parallel oder in Konvergenz zueinander verlaufende Ultraschallstrahlen ergeben sich nach Differenzbildung der Echosignalverläufe Signale aus dem Mutterinnern, die dem Durchmesser der fötalen Brust entsprechen. Mit dem genannten Gerät lassen sich zwar alle solche Störungsmöglichkeiten, wie beispielsweise Fremdartefakte, die auf Bewegungen des fötalen Körpers selbst (außer Atembewegung) beruhen oder von Bewegungen

z. B. des Mutterkörpers des mütterlichen oder auch fötalen Herzens herrühren, unterdrücken. Als nachteilig erweisen sich jedoch die nicht mögliche kontinuierliche Überwachung der fötalen Bewegungsaktivität einerseits und bisher nicht zu beseitigende Störeinflüsse

■η aufgrund sich gegebenenfalls durch Brustkorbbewegung ständig ändernder Orte unterschiedlicher Anstrahlung bei Doppelstrahlbetrieb andererseits.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, ein Ultraschall-Überwachungsgerät anzugeben, das unter Ver-

'>o meldung der genannten Nachteile also kontinuierliche Überwachung bei gleichzeitig optimal möglicher Meßgenauigkeit der Atembewegungswiedergabe ermöglicht.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

v, daß der Bildanzeigevorrichtung eine Zeitmeßeinrichtung zugeomet ist, die einerseits Einstellmittel umfaßt zur Einstellung eines sichtbaren Zeitabstandes im Echobild, der wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Echoereignisse zugeordnet ist, die wiederum zeitlich

ho schwankenden räumlichen Ereignissen entsprechen, und andererseits auch von den Einstellmitteln gesteuerte Zeittore beinhaltet, die in Abhängigkeit vom eingestellten sichtbaren Zeitabstand in die Toröffnungsbereiche fallende tatsächliche Echoereignisse erfassen und an den

<r, Zeitmesser der Zeitmeßeinrichtung zur Anzeige deren tatsächlichen Zeitabstandes weiterleiten.

Die Erfindung ermöglicht in ständiger Sichtdarstellung eine einzige Zeitabstandslinie, die beispielsweise im