DE2737109A1

DE2737109A1 - Ultraschall-faecherstrahl-abtastgeraet fuer laufzeit-tomographie mit rechnerauswertung

Info

Publication number: DE2737109A1
Application number: DE19772737109
Authority: DE
Inventors: Gary Harold Glover
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1976-08-20
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1978-03-02
Also published as: FR2361860A1; JPS5334387A; GB1584415A; US4075883A

Description

ltraschall-Facherstrahl-Abtastgerät für Laufzeit-Tomographie lit Rechnerauswertung

Die Erfindung betriffl ein akustisches Gerät zur Verwendung bei der Abbildung oder Kennzeichnung von biologischem Gewebe und besonders einen Ultraschallfächerstrahl-Abtaster zur Laufzeit-Tomographie mit Rechnerauswertung, welcher besonders geeignet ist für die Untersuchung der Brust und anderer gleicher Gewebe.

Tomographische Röntgensysteme mit Rechnerauswertung sind zur Zeit bekannt und ermöglichen dem Mediziner Messungen der Röntgen-Absorptionskoeffizienten in weichem Gewebe mit hoher Genauigkeit. Diese Abtastvorrichtungen benutzen jedoch eine ionisierende Strahlung und können daher potentiell zerstörend auf das abgebildete Gewebe wirken, wenn sie für Untersuchungen am Menschen verwendet werden. Allgemeine Informationen über dieses Verfahren sind enthalten in dem Artikel "Image Reconstruction from Projections" in dem Magazin Scientific American, Oktober 1ü /5, Vol. 223, No. 4, Seite 56-68.

Ultraschallabbildungssysteme sind gemäss dem derzeitigen Vv i ssensstand zerstörungsfrei .Das am meisten verwendete Verfahren ist das Impuls-Echo-B-Abtastverfahren oder

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Abwandlungen dieses Verfahrens, wobei eine Intensitätsmodulation an einem Fernsehschirm verwendet wird zur Darstellung der Echoamplitude als Funktion der Tiefe. Die Echoimpulse werden in dem untersuchten Gewebe an den Grenzflächen zwischen Gewebeteilen mit verschiedener akustischer Impedanz erzeugt. Die Grosse dieser Reflektionskoeffizienten an Grenzflächen ist jedoch nicht nur abhängig von dem Impedanzverhältnis, sondern auch von dem Auftreffwinkel des Strahls, und weiterhin wird die Echoamplitude durch Abschwächung in dem dazwischen liegenden Gewebe verringert. Daher beschreiben die von den B-Abtastsystemen erzeugten Bilderdie Geometrie und die Topologieder Grenzflächen und diese können zwar qualitativ gedeutet werden, ergeben jedoch keine quantitative Information über grössere Gewebeteile in Folge der geometrischen Verzerrung der Echoamplitude, welche durch Refraktion, spiegelnde Reflektion und Diffraktion entsteht. Ultraschallübertragungssysteme auf der Basis der Signalamplitude leiden in ähnlicher Weise an den gleichen Beschränkungen. Bei der Anwendung auf die Abbildung der menschlichen Brust durch Echographie wurde beobachtet, dass bei verschiedenartigen krankhaften Veränderungen der Brust charakteristische Echoverteilungs muster auftreten und die klinische Diagnose wird daher hauptsächlich bewirkt durch einen subjektiven Mustererkennungsvorgang.

Die Probleme mit der Amplitude der Absorption oder Reflektion werden beseitigt durch ein System auf der Basis der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ultraschallwelle, welche leicht durch Messung der Laufzeit eines Ultraschallimpulses ermittelt werden kann, welcher durch das zu untersuchende Teil über eine bekannte Wegstrecke

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K)

geleitet wird. Das Konzept der Tomographie mit Laufzeit (TOF) und Rechnerauswertung für die Rekonstruktion von zweidimensionalen Goschwindigkeitsverteilung unter Verwendung einer Strahlgeometrie in Form eines engen Bündels wird erörtert in dem Aufsatz von J.F. Greenleaf u.a., "Algebraic Reconstruction of Spatial Distributions of Acoustic Velocities in Tissue from their Time of Flight Profiles" (Algebraische Rekonstruktion der räumlichen Verteilungen akustischer Geschwindigkeiten in Gewebe aus ihren Laufzeitprofilen), in der Zeitschrift Acoustical Holography, Plenum Press, Vol. 6, Seite 71-89, 1975. Dieses Gerät verwendet diametral gegenüberliegende Wandler, welche in einem rechtwinkligen Gitter abgetastet wurden, wobei dij Wandler stufenweise zwischen den einzelnen Abtastvorgängen gedreht wurden. Ein solches Gerät ist jedoch für die Klinik nicht brauchbar wegen der relativ langen Abtastzeiten und der einhergehenden schlechten Bildqualität, welche durch eine Bewegung des Patienten während des Abtastens verursacht wird.

Ein Ultraschallabtastgerät zur verbesserten Untersuchung νυη Brustgewebe und anderem weichen Gewebe mit schneller Abtastung verwendet ein rotierbares Abtastgerät mit einer Anordnung von Sender und Wandler oder Empfänger zur Erzeugung eines Ultraschall-iächerstrahlmusters und eine kreisbogenförmige Anordnung mit Empfängerwandler zur Feststellung des Eintreffens eines kurzen akustischen Impulses, welcher sich entlang vieler divergenter Laufwege durch einen Flüssigkeitsweg und durch das Gewebe zu jedem Empfänger ausbreitet. Die Zeit des Eintreffens am Empfänger ist eine Funktion der Geschwindigkeitsverteilung entlang des bestimmten Laufweges. Diese Information wird einem Rechner zugeführt und kann benutzt werden zur Her-

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stellung einer Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilung in dem untersuchten Gewebe und entweder als sichtbares Bild oder numerisch dargestellt werden. Dies ist eine quantitative Messung der akustischen Eigenschaften di s Gewebes und besitzt nach dem derzeitigen Wissenstand einen Wert für die medizinische Diagnose.

Das Abtastgerät enthält einen Tank für Wasser oder eine andere Flüssigkeit, der in der bevorzugten Ausführungsform allgemein die Form eines Kreisausschnittes besitzt mit öffnungen in den gegenüberliegenden Endwänden zur Aufnahme eines einzigen Senders mit einer divergierenden Linse und zur Aufnahme der bogenförmigen Empfängeranordnung. Es sind Einrichtungen vorgesehen zur Drehung des Abtastgerätes und zur Erregung des Senderwandlcrszur Erzeugung akustischer Impulse bei ausgewählten Winkelstellungen der Abtastvorrichtung. Eine Datenerfassungsschaltung arbeitet in jeder dieser Winkelstellungen zur Erfassung von Projektionsausgangsdaten, welche die Fortpflanzungsverzügerungszeit des akustischen Impulses bei der Erfassung an den einzelnen Empfängerwandlern anzeigen. Die Gesamtheit der Projektionsausgangsdaten für die jeweiligen Winkelstellungen bilden SendelaufZeitprojektionen, deren Kombination zur Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilungen an bekannten Koordinaten in einer Schicht des untersuchenden Objektes verwendet wird. Vorzugsweise besitzt das Datenerfassungsystem parallele Verarbeitungskanäle, wobei für jeden Empfänger ein Kanal vorgesehen ist und jeder Kanal einen Impulshöhen-Diskriminator enthält zur Erzeugung eines Stopsignals für die Verzögerungszeit. Das Stopsignal und ein elektrischer Startimpuls, welcher durch einen Impulsgeber zur Einleitung der Erzeugung eines akustischen Impulses erzeugt wird, oder ein verzögerter

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Startimpuls werden entweder in einer Integrationsschaltung oder in digitalen Takt- oder Zeitschaltungen verwendet zur Ableitung digitaler Projektionsausgangsdaten. In einer anderen Ausführungsform werden mehrfache akustische Impulse bei jeder Winkelstellung der Abtastvorrichtung anstelle eines einzigen akustischen Impulses benötigt und es ist eine gemeinsame Verwendung einer kleineren Anzahl von Datenerfassungskanälen zeitlich nacheinander durch Sätze von Empfängerwandlern vorgesehen, um die erforderlichen Geräteteile zu verringern. Anstelle der Verwendung eines einzigen !Comparators als Empfängersignal-Impulshöhendiskrimatov können positive und negative Komparatoren parallel zueinander verwendet werden und ergeben mit einer zusätzlichen Möglichkeit zur Erzeugung eines Korrekturbits genauere Laufzeitmessungen.

Die Abtastvorrichtung enthält weiterhin eine Speichereinheit durch Speicherung der Projektionsausgangsdaten und typischerweise sind Einrichtungen zur Verstellung der Abtastvorrichtung entlang ihrer Drehachse vorgesehen, um Projektionsausgangsdaten bei verschiedenen axialen Stellungen zu erhalten zur Verwendung für die Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilung für eine Anzahl von parallelen Schichten in dem zu untersuchenden Objekt. Die gespeicherten Projektionsausgangsdaten können dem Rechner zugeführt werden, welcher keinen Teil der Erfindung bildet,oder in ein Magnetbandaufzeichnungsgerät eingelesen werden und später zur Weiterverarbeitung in einen zentralen Rechner eingegeben werden. Im Hinblick auf die rasche Abtastung, den nicht eindringenden Charakter des Ultraschalls und die ersichtliche Möglichkeit der quantitativen Identifizierung von in normalen Gewebe eingebetteten geschwulstartigen krankhaften Ver-

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änderungen ist eine Anwendungsmöglichkeit der Ultraschall-Fächerstrahl-Abtastvorrichtung die Reihenuntersuchung auf Brustkrebs.

Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Schema des Tomographie-Systems für die Ultraschall-Laufzeituntersuchung mit Rechnerauswertung mit einem drehbaren Fächerstrahl-Abtastgerät und einer Datenerfassungsschaltung als Ausführungsform der Erfindung.

Die Figur 2 ist ein schematischer Längsschnitt durch das in Figur 1 in Draufsicht gezeigte Abtastgerät.

Die Figur 3 zeigt eine Abwandlung des Abtastgerätes nach tigur 2.

Die Figur 4 ist eine perspektivische Ansicht des Senders Uiid der divergierenden Linse und des erzeugten ebenen fächerförmigen UltraschallStrahls.

Die 1 igur 5 zeigt eine schematische Draufsicht der Anordnung mit Sender und Empfänger und veranschaulicht einen einzigen akustischen Strahl und eine Senderprojektion mit Laufzeit, welche die Gesamtheit der Ausbreitungsverzögerungszeiträume darstellt, wie sie einzeln an den Empfängern erfasst werden.

Die Figur 6 zeigt einen Teil einer Anzeigeeinrichtung, welche in Bildelemente unterteilt ist, die jeweils rekonstruierte Geschwindigkeitswerte abbilden zur Bildung eines Abbildes eines Objektschnittes.

Die Figur 7 zeigt ein Blockschaltbild eines Tomographie-

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systems rait Rechnerauswertung, das eine beispielhafte Ausführungsform der Datenerfassungsschaltung enthält.

Die Figur 8 ist ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems nach Figur 7.

Die Figur 9 zeigt ein Blockschaltbild einer alternativen Anordnung zur Anordnung nach Figur 7 zur Messung der Verzögerungszeit für die Schallfortpflanzung.

Die Figur 1o zeigt ein Blockschaltbild einer Abwandlung der Datenerfassungsschaltung nach Figur 7 unter Verwendung von parallelen Kanälen und digitaler Taktgabe.

Die Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungs form der Datenerfassungsschaltung, welche durch zeitlich verzahnte Verarbeitung (time sharing) der Verarbeitungskanäle für Systeme mit mehrfacher Impulsgabe der Sender gekennzeichnet ist.

Die Figuren 12a und 12b zeigen eine Wellenform bzw. ein Blockschaltbild für eine bipolare Komparator- oder Diskriminatoranordnung für die verbesserte Laufzeitmessung.

In der Figur 1 sind in vereinfachter schematischer Form die Hauptkomponenten eines Tomographiesystems für rasche Abtastung und Ultraschall-Laufzeitmessung mit Rechnerauswertung, das besonders geeignet ist für die Abbildung und/oder Kennzeichnung von weichen biologischen Geweben. Das nachstehend beschriebene Verfahren beruht auf einer Rekonstruktion mit Hilfe eines Rechners für zweidimensionale Geschwindigkeitsverteilungen aus eindimensionalen Laufzeitprojektionen. Die bevorzugte Ausführungsform wird

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nachstehend erläutert am Beispiels einer Ultraschall-Fächerstrahl-Abtastvorrichtung für die Untersuchung der menschlichen Brust; andere Anwendungsraöglichkeiten sind jedoch in den Umfang der Erfindung enthalten. Ein bedeutender Gesichtspunkt dieses Ultraschall-Gerätes ist die Verwendung einer divergenten Strahlgeometrie, welche die rasche Sammlung von Abtastdaten zur Untersuchung von lebenden Gewebeproben gestattet innerhalb eines Zeitraums, der klein genug zur Beseitigung von Abfälschungen durch Bewegung des Patienten ist. Ein weiterer bedeutender Gesichtspunkt ist die Möglichkeit der Erzielung von in hohen Masse quantitativen Messungen für die akustischen Eigenschaften des Gesamtobjektes.

Nachstehend wird auch noch auf die Figur 2 Bezug genommen. Das UltTaschail-Fächerstrahl-Abtastgerät enthält einen Tank 11, der mit Wasser oder einer anderen geeigneten Flüssigkeit 12 gefüllt ist und eine vertikale Drehachse besitzt. Der Flüssigkeitstank 11 trägt eine Senderwandleranordnung 14 zur Erzeugung eines fächerförmigen abgegebenen Ultraschallsignals, welches durch das Wasserbad und die darin eingetauchte Gewebeprobe 15 weitergeleitet wird und von einer kreisbogenförmig gestalteten Empfängerwandleranordnung 16 erfasst wird, die aus einer Anzahl von einzelnenEirapfängerelementen 17 besteht, die auf einem Kreisbogen angeordnet sind. Daher durchlaufen die vom Sendlerwandler 14 erzeugten kurzen akustischen Impulse viele divergente Laufwege und ein bestimmter akustischer Impuls trifft an einem einzelnen Empfängerelement 17 zu einem Zeitpunkt ein, welcher von der vom Strahl durchlaufenden Geschwindigkeitsverteilung abhängig ist. Wie noch nachstehend erklärt, bildet die Gesamtheit der Messwerte für die Laufzeit oder die Ausbreitungsverzöge-

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rung von allen Empfängerelementen in der Anordnung 16 eine Durchgangs-Laufzeit-Projektion. Die analogen Messdaten, welche die Durchgangsverzögerungszeiten des akustischen Impulses zum Zeitpunkt der Erfassung an den einzelnen Empfängerwandlern darstellen, werden gleichzeitig durch parallele Kanäle der Elektronik in einem Datenerfassungssystem 18 erfasst, so dass die gesaraten digitalen Ausgangsprojektionsdaten für die gesamte Projektion Z'ir Weiterleitung zu einem Digitalrechner 19 zur Verfügung stehen. Der Wassertank 11, der Senderwandler 14 und die bogenförmige Empfängerwandleranordnung 16 drehen sich um die feste Probe 15 im Mittelpunkt der Rekonstruktion. Der Sender wird in solchen Winkelstellungen oder AzimutStellungen der Abtastvorrichtung mit gleichem Abstand gctriggert zur Erzeugung von Laufzeitprojektionen unter vielen Winkeln relativ zu einem festen Koordinatensystem in dem zu untersuchenden Objekt. Bei jeder Winkelstellung der Abtastvorrichtung werden unter Steuerung durch den Rechner 19 digitale Ausgangsprojektionsdaten in dem Datenerfassungssystem 18 erzeugt und dem Rechner zugeführt. Die Laufzeitprojektionen für den Durchgang des Ultraschalls werden dann in Kombination verwendet zur Rekonstruktion von Geschwindigkeitsverteilungen, wobei ähnliche Algorithmen verwendet werden wie bei einem Programm zur Rekonstruktion von Röntgenuntersuchungen. Die im Rechner erzeugte Rekonstruktion der Geschwindigskeitsverteilungen wird einem Sichtanzeigegerät 2o zugeführt, beispielsweise einer Kathodenstrahlröhre, und kann auch noch in numerischer Form unter Verwendung eines Druckers 21 ausgedruckt werden. Das Ergebnis ist ein "Tomogram" für eine horizontale Schicht des untersuchten Objektes. Das gesamte Abtastgerät kann vertikal entlang der Drehachse 13 verschoben werden, um weitere

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vollständige Sätze von Projektions-Ausgangsdaten zu erhalten zur Verwendung für die Rekonstruktion von Geschwindigkeitsverteilungeii für weitere parallele Schichten des untersuchten Objektes.

Andere mechanische Einzelheiten der beiden Formen des drehbaren Abtastgerätes sind in den Figuren 2 und 3 dargestellt. In Figur 2 besitzt der Flüssigkeitstank 11 allgemein die Form eines Kreisausschnittes (siehe auch Figur 1) mit einem Paar von divergenten Seitenwänden und gegenüberstehenden Endwänden 22 und 23, in denen öffnungen zur Aufnahme der Senderwandler-Anordnung 14 und der bogenförmigen Empfängerwandler-Anordnung 16 vorgesehen sind. Der Sender 14 besteht aus einem einzigen Wandlerelement mit einer daran befestigten Zerstreuungslinse 25 zur Erzeugung eines ebenen fächerförmigen Ultraschallstrahl Wenn sich der Patient in einer liegenden Stellung mit dem Gesicht nach unten befindet und eine Brust in ein Wasserbad in einem inneren Behälter 27 eingetaucht ist, dann wird ein horizontaler Ausschnitt mit einer Dicke von etwa 5 mm senkrecht zur Achse der Brust abgebildet. Der a issere Tank oder Behälter 11 ist relativ tief und ist beispielsweise aus Plexiglas (Warenzeichen der Firma Röhm & Haas) hergestellt. Die kompakte untere Tankwand ist an einer Welle befestigt, die eine Drehbewegung und eine vertikale Bewegung besitzt. Der Flüssigkeitstank 11* in Figur 3 besitzt ebenfalls die Form eines Kreisausschnittes. Er ist jedoch bedeutend flacher mit Oberlauftankteilen 28 an jedem Ende und einer kreisförmigen Öffnung in der unteren Wand, die etwas grosser ist als der innere Behälter 27. Ein ausserer flexibler Behälter 29 ist an den Rändern dieser öffnung an der unteren Wand befestigt. Dieser zweite flexible Behälter besitzt

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in der Abbildung ein kompaktes Bodenwandteil 3o. In der Praxis können jedoch Einrichtungen zum Einlass von Wasser und Ablass von Wasser zum inneren Behälter und zum äusseren Behälter und zum Tank vorgesehen sein. Weitere Informationen über ein Mammographie-Gerät mit einer schwenkbaren Halterung für den Patienten, das in Verbindung mit dem Ultraschall-Fächerstrahl-Abtastgerät gemäss der Erfindung verwendet werden kann, sind enthalten in der U.S.-Patentschrift 3.973.126, auf deren Offenbarung hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird.

In den Anordnungen nach den Figuren 4 und 5 sind der Sender 24 und die einzelnen Empfänger 17 elektroakustische Wandler, beispielsweise piezoelektrische Elemente. Dieser Typ eines Senderwandlers erzeugt einen kurzen akustischen Impuls nach einer Stosserregung durch einen schmalen rechteckförmigen elektrischen Impuls oder durch die rückwärtige Flanke eines Sägezahnimpulses. Die an dem Senderwandler 24 befestigte divergente oder Zerstreuungslinse 25 ist bei-

spielsweise aus Lucite (Warenzeichen) oder Plexiglas hergestellt und besitzt einen halbkreisförmigen Querschnitt zur Erzeugung des relativ schmalen ebenen Ultraschall-Fächerstrahls 26. Für die Analyse wird der divergente Fiicherstrahl aus einer Anzahl von akustischen Strahlen 31 mit dtr Weglänge 1 zusammengesetzt betrachtet, wobei diese Anzahl gleich der Zahl der einzelnen Empfänger 17 ist. In einer beispielhaften praktischen Ausführungsform der Erfindung sind 128 einzelne Empfänger 17 über eine Bogenlänge von etwa 6o° vorgesehen. Wenn das zu untersuchende Objekt 15 in ein Wasserbad eingetaucht ist, dann durchläuft ein kurzer Ultraschallimpuls vom Sender 24 das zu untersuchende Objekt entlang des Laufweges 1 bis zum Eintreffen an einem Empfänger 17. Die Zeit des Eintreffens

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am Empfänger ist eine Funktion der Geschwindigkeitsver teilung' entlang der Laufstrecke und ist gegeben durch das Linienintegral

t =

^θ b \

wobei θ den Laufweg des Strahls 1 (Θ) kennzeichnet, ds ein Wegdifferential entlang des Laufweges und ν die Geschwindigkeit ist. Zur Bestimmung des Zeitpunktes des Eintreffens des Impulses wird der erste Amplitudenanstieg des akustischen Impulses festgestellt, der grosser ist als der vorbestimmte Rauschpegel. Die Gesamtheit der Laufzeitverzögerungsdaten für alle Empfänger bilden nach Umwandlung in die digitale Form eine Sende- oder Cherts igungslaufzeitprojektion 32. Bei den Berechnungen im Rechner zur Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilungen ist die Verwendung einer Laufzeitprojektion erwünscht, welche bezüglich der Fortpflanzungs- oder Ausbreitungsgeschwindigkeit ν in dem Wasserbad um das zu untersuchende Objekt normalisiert ist. Die normalisierte Laufzeitprojektion ist dann eine eindimensionale Projektion der Änderung der zeitlichen Verzögerung in der Schallausbreitung in Folge des Eintauchens des zu untersuchenden Objektes. Diese Systemkonstante und andere Konstanten dieser Art werden in dem Algorithmus des Rechners berücksichtigt. Die Genauigkeit der Rekonstruktion wird dabei nicht beeinträchtigt durch Amplitudenverluste in Folge der Reflektion und Refraktion eines akustischen Strahls. Es können sich jedoch einige Abfälschungen ergeben durch Abweichung der Strahlen von dem geradlinigen Verlauf durch die Refraktion. Solche Abfälschungen können jedoch in dem Rechnerprogramm verringert oder berücksichtigt werden.

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Eine grosse Anzahl von Durchlässigkeit-Laufzeitprojektionen 32 in der Form von digitalen Projektionsausgangsdaten werden dadurch erhalten, dass das Abtastgerät nacheinander auf eine grosse Anzahl von Winkelstellungen gedreht wird, beispielsweise auf loo Winkelstellungen. Üiese Sätze von Ausgangsdaten werden dann benutzt zur Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilung in einem kartesischen Koordinatensystem mit der Drehachse als Mittelpunkt.

Die errechneten Ergebnisse werden als Geschwindigskeitswerte formuliert, welche einzelnen Bildelementen in einem Koordinatensystem zugeordnet sind, welches den Probenbereich umschliesst (siehe Figur 6). Hin Fernsehbild kann erzieit werden durch eine Kodierung der verschiedenen Gi. .chwindigkeitswerte ν (χ, y) in einer Grauskala oder einer künstlichen Farbskala auf einer Kathodenstrahlröhre. Alternativ hierzu können die Geschwindigkeitswerte in einer ähnlichen Anordnung mit Zeilen und Spalten ausgedruckt werden. Fur die Brustuntersuchung wird die rekonstruierte Geschwindigkeit in jedem Bildelement als eine "CTIJ-Zahl" dargestellt, welche definiert ist durch die Beziehung:

CTU = 1.OOO (v - v_o)/v_o.

Dabei ist ν die rekonstruierte Geschwindigkeit und ν ist die Geschwindigkeit in Wasser. Daher entspricht ein Wert +1o CTU einer Geschwindigkeit, die um 11 grosser ist, als die Geschwindigkeit in Wasser und negative CTU-Zahlen entsprechen einer Geschwindigkeit die kleiner ist als die Geschwindigkeit in Wasser. In der numerischen Form der Anzeige werden diese Zahlen von dem Drucker ausgedruckt

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Die Bilder besitzen selbstverständlich ein solches Format, dass eine Vorderansicht der Brust abgebildet wird. Zusammengefasst ist diese Rekonstruktion ein "Tomogram", in dem Geschwindigkeitswerte digital in rechtwinkligen Koordinaten in diskreten Stellen in dem zu untersuchenden Objekt bestimmt werden. Die Bedeutung dieser Konzeption besteht Jarin, dass das Ergebnis einen direkten Messwert für die akustischen Eigenschaften von Gewebeteilen, insbesondere die Schallgeschwindigkeit, als Funktion der örtlichen Lage darstellen. Es ist verständlich, dass noch weitere Testreihen zur Bestätigung der vorläufigen Untersuchungen benötigt werden; die vorläufige Untersuchung einer kleinen Anzahl von Proben deutet jedoch darauf hin, dass die Geschwindigkeit eine medizinisch brauchbare Information gibt. Beispielsweise besitzt bei einer älteren Altersgruppe von Frauen, welche die Gruppe mit dem höchsten Risiko für Brustkrebs enthält, das Brustfett eine Geschwindigkeit kleiner als Wasser und andererseits besitzen Turnüre eine Geschwindigkeit grosser als Wasser. Wenn daher ein Abbildungssystem mit Grauskala verwendet wird und schwarz die höchste Geschwindigkeit und weiss die niedrigste Geschwindigkeit darstellt, dann werden Tumore als schwarze Massen abgebildet. Es kann auch noch möglich sein, verschiedene Arten von Tumoren auf der Basis ihrer Gschwindigkeitszahlen zu unterscheiden.

Die Figur 7 zeigt Einzelheiten für eine Ausführungsform der liatenerfassungsschaltung und anderer Gesichtspunkte dos Ultraschall-Fächerstrahl-Abtastgerätes. Das vollständige Toraographiesystem mit Rechner ist abgebildet und das Abtastgerät wird in einer Betriebsart verwendet, bei welcher das Abtastgerät unmittelbar von dem Rechner gesteuert wird und die digitalen Projektionsausgangs-

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daten in die Speichereinheit des Rechners eingegeben werden. In dem Abtastgerät ist der Flüssigkeitstank 11 (Figur 2) schematisch als gestrichelte Linie dargestellt, welche den einzigen Sender 24 und die bogenförmige Empfängeranordnung 16 verbindet. Unter Steuerung durch den Digitalrechner 19 schaltet eine Steuerung 33 die Motoren 34 für die Drehung und die geradlinige Verstellung ein zur selektiven Bewegung des Abtastgerätes gemäss der bereits vorstehend beschriebenen Betriebssequenz. Der Drehmotor kann beispielsweise ein Schrittmotor mit 2oo Schritten sein, welcher bei 2oo Winkelstellungen jeweils über einen Winkel von 1,8 pro Stellschritt oder bei 1oo Winkelstellungen jeweils über 3,6 pro Schritt gedreht wird. Die Drehabtastung kann entweder in diskreten Schritten oder in einer kontinuierlichen Bewegung erfolgen. Nach der Erfassung und Verarbeitung der Daten für die Abbildung einer Probenschicht wird der Motor für die geradlinige Verstellung eingeschaltet zur Bewegung des gesamten Abtastgerätes in eine andere axiale Lage, um die Daten zur Abbildung einer parallelen Objektschicht zu erfassen. In jeder Winkelstellung während des Drehdurchlaufs gibt die Steuerung 33 ein Signal an eine Impulsgeberschaltung 35 zur Erzeugung eines elektrischen Startimpulses und dieser Impuls wird dem Senderwandler 24 zugeleitet und löst die Erzeugung eines akustischen Impulses aus. Als Kompromisslösung ergibt sich im Hinblick auf eine Anzahl von Faktoren, welche die Auflösung und Genauigkeit der Rekonstruktion beeinflussen, eine Ultraschallfrequenz von beispielsweise typischerweise 5 Megahertz. Die Datenerfassungsschaltung besitzt perallele Verarbeitungskanäle für einzelne Empfängerwandler 17; dabei ist nur ein Kanal abgebildet und die anderen Kanäle sind identisch hierzu. Jeder Verarbeitungskanal enthält einen Vorver-

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stärker 36 und einen Irapulshöhendiskriminator 37, beispielsweise einen Komparator mit einem über dem Rauschpegel eingestellten Schwellwert. Die Vorderflanke des akustischen Impulses, der von dem jeweiligen Einzelempfänger erlasst wird, definiert die Ankunfts- oder Eintreffzeit gemäss der vorstehenden Erläuterung und wird durch den Komparator 37 erfasst. Das vom Komparator 37 erzeugte Stopsignal für die Ausbreitungsverzögerungszeit wird dem Rücksetzeingang einer Flip-Flop-Schaltung oder Kippstufe 38 zugeführt. Der vom Impulsgeber 35 erzeugte elektrische Stratimpuls wird in einer Verzögerungsschaltung 39 mit genauer Verzögerung verzögert und dann dem Setzeingang der Kippschaltung 38 zugeführt. Das Ausgangssignal der Kippschaltung 38 ist daher ein Impuls mit variabler Breite als Anzeige für die erfasste Ausbreitungsverzögerungszeit. Zur Messung der Verzögerungszeit wandelt eine Integrationsschaltung 41 den Impuls 4o mit variabler Breite in ein Analogsignal um, welches durch einen Analog-Digital-Wandler 42 in digitale Form umgewandelt wird und in die Speichereinheit des Digitalrechners 19 ausgelesen wird. Die parallelen Verarbeitungskanäle enthalten jeweils einen Vorverstärker, Diskriminator, Kippstufe, Integrator und Analog-Digital-Wandler, wobei die Ausgangssignale aller Kanäle die digitalen Projektionsausgangsdaten darstellen.

Unter Bezugnahme auf die Figur 8 wird nachstehend die Auswirkung der Verwendung der Präzisionsverzögerung 39 zur zuführung eines verzögerten Startimpulses an den Setzeingang der Kippstufe 38 anstelle der eigentlichen Startimpulse beschrieben. Es sei dabei angenommen, dass der Startimpuls von dem Impulsgeber 35 zum Zeitpunkt T erzeugt wird, wobei das Zeitintervall T₁ - T die Präzi-

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sionsverzögerung darstellt und die kürzest mögliche Zeit ist, in welcher der akustische Impuls von einem Empfänger erfasst werden soll. Wenn die tatsächliche Eintreffzeit des akustischen Impulses mit T₂ bezeichnet wird, dann kann das auf T. bezogene Intervall mit guter Genauigkeit in dem Nanosekundenbereich gemessen werden. Weiterhin stehen die Projektionsausgangsdaten für alle Kanäle gleichzeitig am Rechner zur Verfügung zur Berechnung der Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilungen. Unter Verwendung des Ultraschall-Fächerstrahl-Abtastgerätes können Geschwindigkeitsmesswerte mit einer Auflösung von etwa o,2$ Geschwindigkeitsdifferenz bezogen auf Wasser erreicht werden. Eine Drehabtastung einschliesslich der Datenerfassung und Datenausgabe wird in etwa 1o Sekunden oder darunter ausgeführt und hierdurch werden die Verfälschungen durch Bewegung des Patienten beseitigt, so dass die unter Verwendung dieses Systems erhaltenen Rekonstruktionen eine ausgezeichnete Qualität besitzen. Wie bereits zuvor erläutert, können die Ergebnisse des Rechners auf dem Sichtanzeigegerät 2o betrachtet werden und/oder in numerischer Form unter Verwendung des Druckers 21 ausgedruckt werden.

Die Figur 9 zeigt schematisch die Hauptzüge einer zweiten Ausführungsform der Datenerfassungsschaltung für das Ultraschall-Fächerstrahl-Abtastgerät. Es wird dabei auch eine andere Betriebsart zur Verwendung des Ultraschall-Fächerstrahl-Abtastgerätes verwendet, bei welcher die digitalen Projektionsausgangsdaten für einen oder mehrere vollständige Drehabtastungen in eine Speichereinheit ausgelesen werden und dann in ein im Abtastgerät enthaltenes Aufzeichnungsgerät. Daher kann das Ultraschall-Abtastgerät mit Speicher und Aufzeichnungsgerät im Büro des Arztes für Reihenuntersuchungen auf Brustkrebs verwendet werden

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und ein Zentralrechner führt später die Berechnung aus und erzeugt die Bilder der Geschwindigkeitsverteilungen oder gewünschtenfalls gedruckte Protokolle. In den parallelen Verarbeitungskanälen ist ein einzelner Empfänger 17 mit einem Vorverstärker (hier nicht abgebildet) und einem Impulshöhen-Diskriminator 37 gekoppelt, um hierdurch einen Stopimpuls für die AusbreitungsVerzögerungszeit zu erzeugen nach dem Erfassen einer Vorderflanke eines akustischen Impulses. Der Verarbeitungskanal enthält weiterhin eine Zeitschaltung oder digitale Taktschaltung 43, welche durch den vom Impulsgeber 35 erzeugten Startimpuls in Gang gesetzt wird (Figur 7) oder durch den verzögerten Startimpuls am Ausgang der Verzögerungsschaltung 39 und durch den Verzögerungszeit-Stopimpuls angehalten wird. Der Taktgeber 43 arbeitet mit einer Frequenz von 1oo Megahertz und er gibt daher äusserst genaue Messungen der Zeitintervalle als Anzeige für die Verzögerungszeit in diesem Kanal. Das gemessene Zeitintervall wird in ein Register 44 ausgelesen und ist selbstverständlich ein Teil der digitalen Projektionsausgangsdaten. Vor der Erfassung des nächsten Satzes von Daten in der nächstfolgenden Winkelstellung des Abtastgerätes wird der Inhalt des Registers 44 in Serie in eine Speichereinheit 46 ausgelesen durch Verwendung eines Schalters 45. Als nächstes werden die gespeicherten Projektionsausgangsdaten auf ein Magnetbandaufzeichnungsgerät 47 oder ein anderes Aufzeichnungsgerät gegeben. Alternativ können selbstverständlich die Projektionsausgangsdaten unmittelbar dem Rechner zur Verarbeitung gemäss der vorstehenden Erläuterung zugeleitet werden.

Die Figur Io zeigt eine Abwandlung der Datenerfassungsschaltung nach Figur 9 unter Verwendung von einfachen

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logischen .Schaltungen mit einer entsprechenden Verringerung der Drift und der Anzahl der Bauelemente im Vergleich zu dem Analogverfahren nach Figur 7. Bei dieser Ausführungsform ist für jeden einzelnen Empfänger ein paralleler Verarbeitungskanal vorgesehen und die digitale Taktgeberschaltung verwendet einen gemeinsamen Taktgeber, welcher über ein i-'reigabegatter mit einem Register mit hoher Geschwindigkeit gekoppelt ist. Daher besitzt jeder Kanal eine ;. ippstufe 38, welche durch den vom Impulsgeber 35 (Figur 7) erzeugten Startimpuls oder durch den verzögerten Startimpuls durchgeschaltet oder gesetzt wird und durch den Verzögerungszeit-Stopimpuls rückgesetzt wird, welcher nach dem Erfassen eines akustischen Impulses durch den entsprechenden Empfänger 17 durch den Impulshöhen-Diskriminator 37 erzeugt wird. Ein UND-Glied 48 erhält ein Eingangssignal von einem Taktgeber 49, welcher Impulse mit hoher Folgeiiequenz von beispielsweise 1oo MIIz erzeugt, und wird freigegeben oder befähigt durch das Ausgangssignal der Kippstufe 38 zum Durchlassen der Taktimpulse zu dem schnellen Register 44. Die resultierende Zählzahl in dem Register ist ein Mass für die Laufzeit. Wie zuvor werden die digitalen Daten nahezu gleichzeitig erfasst und mit Hilfe des Schalters 45 in den Speicher ausgelesen.

Die Figur 11 zeigt eine weitere Ausführungs form der Datenerfassungsschaltung,bei der die Elektronik zeitlich verzahnt oder mit "time sharing" durch die einzelnen Empfängerkanäle verwendet wird, um eine Einsparung der Hardware zu erreichen. Obwohl bei jeder Winkelstellung des Abtastgerätes eine mehrfache Impulsgabe am Sender benötigt wird und dadurch die Ultraschalldosis um einen gewissen Faktor vergrössert wird, ergibt sich bei den

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verwendeten Leistungswerten keine bekannte Gewebezerstörung. Jeder Kanal besitzt einen Verstärker 36', um die Amplitude des Signals von Empfängerwandler 17 auf einen Wert zu bringen, bei dem ein Analogschalter 5o einwandfrei arbeiten kann. Eine geringe Anzahl von Kanälen, beispielsweise 12, werden gleichzeitig angewählt, und verbunden mit einer Datenerfassungsschaltung 51 für 12 Kanäle mit 12 parallelen Verarbeitungskanälen mit digitalen Schaltungen des Typs, wie er bei 52 in Figur angedeutet ist, und mit einem gemeinsamen Taktgeber. Nach der einmaligen Impulsgabe am Senderwandler zur Erzeugung eines akustischen Impulses wird der erste Satz von Emfängern (1-12) angewählt und die Projektionsausgangsdaten werden in den Sehnellregi.*tern gespeichert und dann in Serie in den Speicher 46 ausgegeben. Nach der Erzeugung des nächsten akustischen Impulses in der gleichen Winkelstellung wird der nächste Satz von Empfängern , (13-24) angewählt und die Projektionsausgangsdaten für diesen Satz werden ermittelt und ausgelesen, usw. Die Umschaltgeschwindigkeit kann sehr gross gemacht werden, so dass die Daten praktisch gleichzeitig zur Erstellung einer Projektion erfasst werden können. Es können Korrekturen in dem Algorithmus für die Rekonstruktion vorgenommen werden, wenn die Geschwindigkeit der Winkeldrehung für das Abtastgerät zu schnell ist, um diese Annäherung an die Gleichzeitigkeit zuzulassen. Neben der verringerten Zählzahl für einzelnen Komponenten ist auch noch die Anzahl der Komparatoren (Diskriminatoren 37) klein genug, so dass sie leichter ausgerichtet gehalten werden können als dies bei Verwendung von parallelen Kanälen mit einem Komparator pro Empfänger der Fall ist.

Eine verbesserte Genauigkeit und Abbildungstreue für die

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gemessene Laufzeit oder Ausbreitungsverzögerungszeit wird erreicht durch die bipolare Komparatoranordnung nach Figur 12b. Das Problem der genauen Erfassung von enpfangenen Signalen mit einer zunächst geringen Amplitude beim Signalanstieg unterhalb des Spannungschwel1-wertes des Komparators wird in Verbindung mit Figur 12a erläutert. Es sei angenommen, dass ein einziger Komparator 37 mit einem positiven Schwellwert 53 oberhalb des Signalrauschpegels 54 in der Datenerfassungsschaltung gemäss der vorhergehenden Erläuterung enthalten ist und dabei ein anfänglicher Signalanstieg in dem Empfängersignal 55 mit niedrigen Amplitudenwert nicht erfasst wird und ein positiver Ausgangsimpuls 56 am Komparator erst bei der zweiten positiven Schwingung erzeugt wird. Der Messfehler beträgt dabei eine Periode der Hochfrequenzschwingung (2oo Nanosekunden bei 5 MHz) und dieser Messfehler ist zu gross und kann nicht vernachlässigt werden. Andererseits besitzen andere akustische Impulse erste positive Schwingungen, die über den Schwellwert ansti »gen und erfasst werden und dadurch ergeben sich inhärente Messfehler für die Laufzeitmessung. Durch Zufügung eines parallel angeordneten negativen Komparators mi L einem Schwellwert 57 wird der erste negative Auslenkungsteil des Signals erfasst, welcher grosser ist als der Schwellwert, und zu diesem Zeitpunkt wird dann ein negativer Ausgangsimpuls 58 erzeugt. Der Fehler wird zwar dadurch verringert, er besitzt jedoch immer noch die durch die Pfeile angedeutete Grössenordnung. Dies kann jedoch dadurch kompensiert werden, dass das Durchschalten des negativen Komparators erkannt wird. Die Kennlinien eines solchen Systems sind so beschaffen, dass die empfangene Signalamplitude rasch ansteigt mit dem Ergebnis, dass der erste negative Spitzenwert ge-

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wohnlich über dem Schwellwert liegt, selbst wenn der erste positive Signalanstieg eine niedrige Amplitude besitzt.

In der Anordnung nach Figur 12b wird daher ein positiver Komparator 37p und ein negativer Komparator 37n jeweils als Impulshöhendiskriminator verwendet und beide Komparatoren erhu.ten das Empfängersignal vom Vorverstärker 36 und die Ausgangssignale von den parallel geschalteten Diskriminatoren werden wiederum einer logischen ODER-Schaltung 59 zugeführt zur Erzeugung des Verzögerungszeit-Stopsignals beim Zünden oder Durchschalten des ersten Komparators. Der übrige Teil des Datenerfassungs- und Verarbeitungskanals kann nach Figur 1o aufgebaut sein. Um eine Polaritätsanzeige oder Korrekturanzeige zu erhalten, wird eine Kippstufe 6o durch das Ausgangssignal des negativen Komparators 37n gesetzt und durch das Ausgangssignal der ODER-Schaltung 59 rückgesetzt und hierdurch wird ein "1"-Bit erzeugt, welches dem Register 44 zugeführt wird. Wenn der positive Komparator 37p zuerst d.irchscha I tet, wird durch Kippstufe 6o ein "O"-Bit erzeugt. Dieses Korrekturbit wird aus dem Register 44 zusammen mit den Projektionsausgangsdaten ausgelesen und daher kann der Rechner die Daten dadurch korrigieren, dass ein festes Zeitintervall von den Laufzeitdaten für ein Korrekturbit abgezogen wird, welches andeutet, dass der negative Komparator zuerst geschaltet hat. Da die Änderungen der akustischen Geschwindisgkeitswerte bezogen auf Wasser relativ gering sind, gestatten die mit bipolaren Komparatoren erzielten genaueren Projektionsausgangsdaten die Berechnung von genauer definierten Geschwindigkeitsverteilungen und damit verbesserte Bilder und verbesserte numerische Protokolle.

Vorstehend wurde die Verwendung eines Digitalrechners

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erläutert. Der Fachmann wird jedoch verstehen, dass die Projektionsausgangsdaten in analoger Form erzeugt und in einem Aiialog-Digital-Hybrid-Rechnersystem weiter verarbeitet werden können. Bezüglich weiterer Informationen, besonders über die mechanischen und allgemein elektrischen Gesichtspunkte eines Abtastgerätes, das zur Verwendung als Ultraschall-Fächerstrahlgerätes eingerichtet werden kann unter Verwendung des vorstehend beschriebenen Gerätes gemäss der Erfindung, können aus der gleichzeitig hinterlegten deutschen Patentanmeldung

(U.S.-Patentanmeldung Serial-No. 723.941 vom 16. September 1976) entnommen werden. Diese Patentanmeldung betrifft ein Röntgen-Fächerstrahl-Abtastgerät zur Brustuntersuchung und Abbildung.

Zusammengefasst wird vorstehend ein Ultraschall-Abtastgerät beschrieben, mit dem ein für die Struktur von weichen biologischen Geweben bedeutungsvoller Parameter gemessen wird. Das Verfahren vermeidet viele Nachteile von Ultraschallmess-Systemen auf Amplitudenbasis und ist in mancher Beziehung analog der transaxialen Röntgentomographie. Die Möglichkeit zur genauen quantitativen Messung von zweidimensionalen Geschwindigkeitsverteilungen, besonders im Hinblick auf den nicht eindringenden Charakter des Ultraschalls und die rasche Abtastmöglichkeit mit dem Gerät, legt eine einzigartige Anwendung auf die Reihenuntersuchung für die Feststellung von Brustkrebs nahe.

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Claims

Patentansprüche:

/1.i Ultraschall-Abtastgerät für Laufzeit-Tomographie mi t "" Rechnerauswertung, dadurch gekennzeichnet, dass es umfasst:

Abtastgerät mit einer Drehachse (13) und einem Flüssigkeitstank (11), welcher einen Senderwandler (14) zur Erzeugung eines Ultraschall-Fächerstrahls und eine kfeisbogenförmige Empfängerwandleranordnung (16) zur einzelnen Erfassung akustischer Impulse trägt, die sich entlang divergenter Laufwege durch ein Flüssigkeitsbad und ein darin eingetauchtes zu untersuchendes Objekt (15) ausbreiten,
Vorrichtungen zur Drehung des Abtastgerätes und zur Anregung des Senderwandlers (14) zur Erzeugung der elektrischen Impulse bei ausgewählten Winkelstellungen des Abtastgerätes und

eine Datenerfassungseinrichtung (18) zur Erfassung von Projektionsausgangsdaten bei jeder Winkelstellung entsprechend den Ausbreitungsverzögerungen oder Laufzeiten des akustischen Impulses nach ihrer Erfassung an einzelnen Empfängerwandlern (17), wobei die Gesamt-

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ORIGINAL INSPECTED

heit der Projektionsausgangsdaten für die jeweilige Winkelstellung des Abtastgerätes die Laufzeitprojektionen darstellen und in ihrer Kombination die Rekonstruktion von Geschwindigkeitsverteilung an bekannten Koordinaten in einer Schicht des Objektes gestatten.

2.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass es weiterhin Einrichtungen zur schrittweisen Verstellung des Abtastgerätes in Richtung der Drehachse (13) enthält zur Erfassung von Projel.tionsausgangsdaten in einer Anzahl von axialen Stellungen für die Rekonstruktion der Geschwindigkeitsverteilungen für eine Anzahl von parallelen Schichten des Objektes.

3.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Speichereinheit (46) enthält ur Speicherung der Projektionsausgangsdaten und ein Magnetbandaufzeichnungsgerät (47) zur Aufzeichnung der gespeicherten Projektionsausgangsdaten.

4.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitstank (11) öffnungen in gegenüberliegenden Endwänden (22, 23) enthält zur Aufnahme des Senderwandlers (14) bzw. der bogenförmigen Empfängerwandleranordnung (16).

5.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Senderwandler ein einziges Wandlerelement (24) mit einer daran befestigten Zerstreuungslinse (25) ist und die Einrichtung zur Anregung des Sendlerwandlers (14) eine Im-

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pulsgeberschaltung (35) enthält zur Erzeugung mindestens eines elektrischen Startimpulses und damit mindestens eines akustischen Impulses bei jeder Winkelstellung des Abtastgerätes.

6.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenerfassungseinrichtung (18) mehrfache Verarbeitungskanäle enthält, wobei jeder dieser Kanäle einen Impulshöhen-Diskriminator (37) enthält, der an den entsprechenden Empfängerwandler (17) zur Erzeugung eines Verzögerungszeit-Stopsignals beim Erfassen des akustischen Impulses gekoppelt ist,und Einrichtungen zur Ableitung der Projektionsausgangsdaten unter Benutzung des elektrischen Startimpulses und des Zeitverzögerungs-Stopsignals.

7.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Flüssigkeitstank (11) eine einzige Sender-Wandleranordnung (14) angebracht ist zur Erzeugung eines ebenen Ultraschall-Fächerstrahls und an dem Tank auch noch die kreisbogenförmige Empfänger-Wandleranordnung (16) sowie die Einrichtung (34) zur Drehung des Abtastgerätes und die Vorrichtung zur Anregung des Senderwandlers (14) zur Erzeugung mindestens eines akustischen Impulses an jeder der Winkelstellungen einer Anzahl gleichmassig beabstandeter Winkelstellungen der Abtastvorrichtung befestigt ist.

8.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Senderwandler (16) ein piezoelektrisches Element (24) mit einer daran befestigten Zerstreuungslinse (25) umfasst und

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das Abtastgerät weiterhin enthält:

eine Vorrichtung (34) zur schrittweisen Verschiebung des Abtastgerätes in Richtung der Drehachse (13)
zur Erzeugung von Projektlonsausgangsdaten bei einer Anzahl von axialen Stellungen zur Rekonstruktj.. ι von Geschwindigkeitsverteilungen für eine Anzahl paralleler Schichten des Objektes, und
eine Speichereinheit (46) zur Speicherung der Projekt ions aus gangs da ten.

9.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 8, dadurch
gekennzeichnet, dass der Flüssigkeitstank (11)
mindestens teilweise die Form eines Kreisausschnittes mil öffnungen in gegenüberliegenden Endwänden (22,23) besitzt, in denen der Senderwandler (14) und die kreisbogenförmige Empfängerwandleranordnung (16) befestigt sind.

1o.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Anregung des Senderwandlers (14) eine Impulsgeberschaltung (35) zur Erzeugung eines elektrischen
Startimpulses zur Auslösung der Erzeugung des akustischen Impulses besitzt, wobei dieser Impuls auch noch zur Triggerung einer Verzögerungsschaltung (39) geschaltet ist,und

die Datenerfassungsschaltung (18) parallele Verarbeitungskanäle besitzt, die jeweils einen Impuls-Höhendiskriminator (37) enthalten, welcher an den
jeweiligen Empfängerwandler (17) zur Erzeugung eines Verzögerungszeit-Stopsignals beim Erfassen des akustischen Impulses gekoppelt ist, wobei jeder
Kanal noch eine Kippschaltung (38) enthält, welche

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durch das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung (39) gesetzt ist und durch das genannte Stopsignal rückgesetzt ist zur Erzeugung eines Impulses (4o) mit variabler Breite, sowie eine Integratorschaltung (4 1) zur Umwandlung des Impulses (4o) mit variabler Breite in ein Analogsignal und einen Analog-Digital-Wandler (42) zur Umwandlung des Analogsignals in die genannten digitalen Projektionsausgangsdaten.

11.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Anregung des Senderwandlers (16) eine Tmpulsgeberschaltung (35) enthält zur Erzeugung eines elektrischen Startimpulses zur Auslösung der Erzeugung des akustischen Impulses, wobei dieser Startimpuls auch ncch zur Triggerung einer Verzögerungsschaltung (39) gekoppelt ist, und

die Datenerfassungsschaltung (18) parallele Verarbeitungskanäle enthält, die jeweils einen Impulshöhendiskriminator (37) besitzen, welcher an den jeweiligen Empfängerwandler (17) zur Erzeugung eines Verzögerungszeit-Stopsignals beim Erfassen des akustischen Impulses gekoppelt ist, und jeder dieser Kanäle noch eine digitale Taktgeberschaltung (43) enthält, welche durch das Ausgangssignal der Verzögerungsschaltung (39) befähigbar und durch das Verzögerungszeit-Stopsignal gestoppt ist'zur Erzeugung der digitalen Projektions-Ausgangsdaten.

12.) Ultraschall-Abtastgerät nach den Ansprüchen 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung zur Auswertung des Startimpulses und des Verzögerungszeit-Stopimpulses zur Ermittlung der Projektions-

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Ausgangsdaten in einer digitalen Taktgeberschaltung (43) besteht, welche durch den Startimpuls freigegeben und durch das Stopsignal gestoppt ist, wobei an jede dieser Taktgeberschaltungen (43) noch ein Register (44) zur zeitweiligen Aufnahme der Projektionsausgangsdaten vor dem Auslesen in die Speichereinheit (46) gekoppelt ist.

13.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Datenerfassungseinrichtung (51) eine Anzahl von parallelen Verarbeitungskanälen enthält, welche wesentlich kleiner ist als die Zahl der Empfängerwandler (17), und Einrichtungen zur Umschaltung dieser Kanäle in Sequenz auf einzelne Sätze von Empfängerwandlern (17) zwischen der Erzeugung aufeinanderfolgender akustischer Impulse an den jeweiligen Winkelstellungen vorgesehen sind, wobei jeder dieser Kanäle einen Impuls-Höhendiskriminator (37) zur Erzeugung eines Verzögerungszeit-Stopsignals beim Erfassen von akustischen Impulsen an einem angekoppelten Empfängerwandler (17) enthält und weiterhin eine digitale Taktgeberschaltung (43) umfasst, welche durch den jeweiligen elektrischen Startimpuls freigegeben und durch das entsprechende Verzögerungszeit-Stopsignal gestoppt ist zur Ableitung der Projektionsausgangsdaten, wobei noch an jede dieser Taktgeberschaltungen (43) ein Register (44) gekoppelt ist zur zeitweiligen Aufnahme der Projektionsausgangsdaten.

14.) Ultraschall-Abtastgerät nach Anspruch 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die jeweiligen Verarbeitungskanäle weiterhin Einrichtungen zur Erkennung der

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Polarität des Empfängersignals beim Erzeugen des genannten Verzögerungszeit-Stopsignals und zur selektiven Zufügung einer Korrekturanzeige zu den genannten Projektionsausgangsdaten.

1S.) Ultraschall-Abtastgerät nach'den Ansprüchen 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Impulshöhendiskriminator parallel geschaltete positive und negative Komparatoren (37p, 37n) umfasst, deren Ausgänge mit einem logischen ODER-Glied (59) verbunden sind, wobei der positive Komparator (37p) das Stopsignal erzeugt, wenn das Empfängersignal zum ersten Mal den vorbestimmten positiven Spannungswert übersteigt und der negative Komparator das Stopsignal erzeugt, wenn das Empfängersignal erstmals den vorbestimmten negativen Spannungswert übersteigt.

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