DE2743514A1

DE2743514A1 - Medizinisches diagnosegeraet

Info

Publication number: DE2743514A1
Application number: DE19772743514
Authority: DE
Inventors: Robert Dick Lee
Original assignee: National Aeronautics and Space Administration NASA
Current assignee: National Aeronautics and Space Administration NASA
Priority date: 1977-01-17
Filing date: 1977-09-28
Publication date: 1978-08-10
Also published as: CA1100221A; JPS5390684A; MX145343A; US4154230A; GB1584272A; FR2377186B1; BR7706520A; SE420976B; CH629379A5; ES462775A1; SE7710556L; FR2377186A1

Description

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Medizinisches Diagnosegerät

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur gleichzeitigen Echtzeitdarstellung eines zweidimensionalen Querschnittsbildes des Herzens und einer EKG-Aufzeichnung zu Vergleichszwecken.

Bei der medizinischen Untersuchung des Herzens ist die Verwendung von EKG-Geräten, welche das Arbeiten des Herzens untersuchen, schon seit langer Zeit eine große Hilfe bei der Diagnose potentieller Herzerkrankungen. Ein in letzter Zeit entwickeltes Gerät zur weiteren Unterstützung der Studien am Herz ist das Ultraschallechoskopgerät, wie es in der Patentanmeldung

beschrieben ist. Dieses Gerät ermöglicht als einziges zugleich ein Abtasten des Herzens in "C-Abtastung und zugleich auch herkömmliche "A"- und "M"-Abtastungen. Bei der "C"-Abtastung erhält man ein Querschnittsbild des Herzens, so daß die wirklichen Einwärts- und Auswärtsbewegungen des Herzens visuell verfolgt werden können.

Obwohl die "C"-Abtastung des Herzens schon an sich ein sehr wichtiges Werkzeug bei der Diagnose darstellt, würde durch eine Echtzeitdarstellung sowohl des Bildes der "C"-Abtastung des Herzens als auch des entsprechenden EKG-Signals auf demselben Schirm ein beträchtlicher Vorteil gegenüber der voneinander unabhängigen Verwendung der "C"-Abtastung und eines herkömmlichen EKG-Geräts erhalten. Die gleichzeitige Echtzeitdarstellung dieser beiden Untersuchungsarten würde es insbesondere erlauben, die Synchronisierung zwischen Abmessungsänderungen des Herzens und der Periodizität des EKG-Signals kontinuierlich zu prüfen.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Kombination eines EKG-

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Monitorkreises und einer geeigneten Logikschaltung mit einem Ultraschallechoskop der in der oben genannten Patentanmeldung beschriebenen Art geschaffen. Die Logikschaltung weist ein analoges Torschaltungsnetzwerk auf/ durch welches die Ablenkung im Oszilloskop so gesteuert wird, daß während zweier getrennter Zeiträume zwei getrennte Anzeigen erhalten werden. Diese beiden Anzeigen erscheinen scheinbar gleichzeitig, da auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre des Oszilloskops ein Phosphor mit langer Abklingzeit verwendet wird.

Nachstehend wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die beiliegende Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1: die Anzeige eines Ultraschallechoskops beim Betrieb in "C"-Abtastung;

Fig. 2: ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Diagnosegeräts;

Fig. 3: ein Schemaschaltbild des EKG-Monitorkreises des in Fig. 2 gezeigten Diagnosegeräts;

Fign. 4A und 4B: zusammen ein Schemaschaltbild der EKG-Logikschaltung des in Fig. 2 gezeigten Diagnosegeräts;

Fig. 5A: ein Zeitdiagramm, in dem die Triggerimpulse gezeigt sind;

Fig. 5B: eine grafische Darstellung der Modulations- und Maskiersignale für die EKG-Darstellung;

Fig. 5C: den zeitlichen Verlauf eines Steuerimpulses für die Anzeige der "C"-Abtastung;

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Fig. 5D: den zeitlichen Verlauf eines Steuerimpulses für die Anzeige des EKG-Signals;

Fig. 6A: den zeitlichen Verlauf eines Sägezahnsignals;

Fig. 6B: ein von einer Torschaltung modifiziertes treppen förmiges Signal; und

Fig. *θ·: ein von einer Torschaltung modifiziertes Sägezahnsignal.

In Fig. 1 ist das bei ¹¹C"-Abtastung erhaltene Bild des Herzens eines Patienten gezeigt, das unter Verwendung eines Ultraschallechoskops gemäß der oben angegebenen Patentanmeldung erhalten wird. Dieses Ultraschallechoskop weist eine lineare Anordnung von Ultraschallwandlern auf, welche akustische Impulse auf das Herz richten. Die reflektierten Echoimpulse werden dann zur Bildung eines Querschnittsbildes des Herzens verwendet. Die vertikale Achse der Darstellung entspricht der Stelle des jeweils aktiven Ultraschallwandlers in der Anordnung, während die horizontale Achse der zeitlichen Verzögerung des Echos, d.h. der Tiefe der inneren Grenzfläche zugeordnet ist. Die von dem Ultraschallwandler nach dem Hindurchlaufen durch das Herz empfangenen Signale werden auf die der Z-Achse zugeordneten Eingangsklemme der Anzeigeröhre gegeben, um die Intensität des Strahls und damit auch der erzeugten Spur auf dem Bildschirm zu modulieren. Als Ergebnis erhält man auf dem Bildschirm einen Bildbereich 10, welcher einen Querschnitt durch das Herz wiedergibt. Zusätzlich zu diesem Bild des Herzens in "C"-Abtastung sieht man auf dem Bildschirm die Aufzeichnung 12 eines EKG-Signals, so daß die Synchronisierung zwischen der Periode 14 des EKG-Signals mit den Abmessungsänderungen des Herzens verglichen werden können, wie sie dem Bildbereich 10 entnommen werden können. Den Fachleu-

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ten auf dem medizinischen Gebiet der Analyse der Herzkrankheiten ist ohne weiteres klar, daß durch ein Gerät, mit dem eine gleichzeitige Erzeugung der in Fig. 1 gezeigten Bilder möglich ist, ein höchst bedeutsamer Beitrag zur medizinischen Diagnose geleistet wird.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ist ein ultraschallechoskop für "C"-Abtastung gezeigt, das zusätzlich eine erfindungsgemäße EKG-Anzeigeeinrichtung aufweist. Das Gerät weist einen zentralen Taktimpulsgenerator 16 auf, der über eine Leitung 18 mit einem Umschaltkreis 20 verbunden ist. Einzelheiten des letzteren sind in der oben angegebenen Patentanmeldung beschrieben. Der Umschaltkreis 20 hat eine Mehrzahl von Ausgangsklemmen; die Anzahl der Ausgangsklemmen beträgt N + 4, wobei N eine positive ganze Zahl ist. Die genaue Anzahl der Ausgangsklemmen hängt von der gewünschten Auflösung der Anzeige auf dem Bildschirm ab. Es hat sich herausgestellt, daß 24 Ausgangsklemmen ausreichend sind. Durch von dem zentralen Taktimpulsgenerator 16 erzeugte Impulse wird der Umschaltkreis 20 so aktiviert, daß er in vorgegebener zeitlicher Abfolge an einer jeden seiner Ausgangsklemmen einen Triggerimpuls bereitstellt. Die zweite und die zweitletzte Ausgangsklemme sind über eine Leitung 22 mit einem Tiefenmarkengenerator 24 verbunden. Hierdurch können in dem zur Anzeige gebrachten Bild am oberen und unteren Rand des Bildes des Herzens der Tiefe zugeordnete Referenzmarken erzeugt werden.

Die verbleibenden Ausgangsklemmen (die dritte Ausgangsklemme bis zur drittletzten Ausgangsklemme) des Umschaltkreises 20 sind mit einem Satz von N Sende/Empfangsweichen 26 verbunden. Damit wird erreicht, daß ein jeder von N Triggerimpulsen, die auf die ersten beiden Triggerimpulse eines Satzes aufeinanderfolgender Impulse folgen, die N Sende/Empfangsweichen 26 in zyklischer Reihenfolge aktiviert. Eine jede der Sende/Empfangsweichen übermittelt über eine einer Mehrzahl von Leitungen 28 einen elektrischen Impuls an einen zugeordneten Ultraschallwandler eines Satzes von N Ultraschallwandlern 30. Diese sind

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in einer Reihe angeordnet und befinden sich auf der Haut des Körpers eines Patienten. Die Ultraschallwandler werden nacheinander aktiviert.Ein jeder von ihnen setzt das empfangene elektrische Signal in einen Ultraschallimpuls um, der in den Körper des Patienten und in Richtung auf ein inneres Organ, z.B. das Herz 32 abgestrahlt wird. Die reflektierten Echos werden von den Ultraschallwandlern empfangen und in elektrische Signale umgesetzt, die dann über die Leitungen 28 und durch die Sende/Empfangsweichen sowie eine Leitung 34 zu einem Empfänger 36 zurückgeführt werden. Der Empfänger 36 überstellt die Echoimpulse über eine Leitung 38 zu Videokreisen 40 eines Oszilloskops 42. Letzteres ist vorzugsweise ein im Handel erhältliches Gerät, das an seinem Eingang nur einen geringen Spannungspegel benötigt, z.B. ein Oszilloskop vom Typ HP-1700 der Firma Hewlett Packard Company in PaIo Alto, Kalifornien. Die von dem Empfänger 36 erhaltenen Eingangssignale werden auf dem Schirm einer Kathodenstrahlröhre 44 zur Anzeige gebracht. Vorzugsweise trägt der Schirm der Kathodenstrahlröhre Leuchtstoffe mit langer Ablenkdauer.

Die Anzeige durch das Oszilloskop ist gesteuert durch einen Treppenspannungsgenerator 4 6 und einen Vorspannspannungsgenerator 48. Der Treppenspannungsgenerator 46 wird über eine Leitung 50 synchron von dem zentralen Taktimpulsgenerator 16 angesteuert. Das Ausgangssignal des Treppenspannungsgenerators wird über eine Leitung 52 auf den der Y-Achse zugeordneten Eingang der Kathodenstrahlröhre 44 gegeben; auf diese Weise werden die einzelnen Spuren voneinander getrennt, die von den auf die der Z-Achse zugeordnete Eingangsklemme {Helligkeitssteuerklemme) der Röhre gegebenen, vom Empfänger 36 bereitgestellten Echo Impulsen/erzeugt werden. Durch die stufenweise ansteigende Spannung, mit der die Y-Eingangsklemme beaufschlagt ist, werden somit die aufeinanderfolgenden Spuren auf der Stirnfläche der Röhre so auseinander gezogen, wie dies der Stellung der Ultraschallwandler entspricht (vgl. Fig. 1).

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Die letzte Ausgangsklemme des Umschaltkreises 20 ist über eine Leitung 54 mit dem Vorspannspannungsgenerator 48 verbunden, so daß der letzte Triggerimpuls innerhalb eines Zyklus zur Erzeugung einer Vorspannspannung führt, die über eine Leitung 56 auf die Y-Eingangsklemme der Kathodenstrahlröhre 44 gegeben wird. Diese zusätzliche Vorspannspannung wird zu der treppenförmigen Eingangsspannung hinzu addiert, und hierdurch wird die vertikale Stellung der letzteren um eine halbe Rasterlinie verschoben. Auf diese Weise erhält man einen weiteren Satz eingeschobener Abtastlinien, so daß die Auflösung des Bildes auf der Kathodenstrahlröhre verbessert wird. Werden z.B. 24 Ultraschallwandler verwendet, so erzeugt der Vorspannspannungsgenerator insgesamt 48 Abtastlinien auf dem Schirm der Röhre des Oszilloskops.

Der Tiefenmarkengenerator 54 ist über eine Leitung 58 ebenfalls mit der Y-Eingangsklemme der Kathodenstrahlröhre 44 verbunden, damit in Fig. 1 mit 60 bezeichnete Marken der Tiefenskala erzeugt werden. Diese Marken können z.B. Inkrementen der Tiefe von 1 cm entsprechen. Auf diese Weise kann das Bild des Oszilloskops richtig skaliert werden und genau Abmessungsänderungen des Herzens des Patienten zugeordnet werden.

Das soweit beschriebene Diagnosegerät ist das "C-Abtast-Ultraschallechoskop, wie es in der oben angeführten Patentanmeldung beschrieben ist. Nachstehend wird nun eine Abänderung der Schaltung beschrieben, welche die gleichzeitige Anzeige des Bildes der "C"-Abtastung und der EKG-Aufzeichnung ermöglicht. Diese zusätzliche Schaltung kann über eine geeignete, nicht gezeigte Schalteinrichtung mit der oben beschriebenen Schaltung verbunden sein, so daß sie nach Wunsch hinzugeschaltet und abgeschaltet werden kann.

Die Schaltung zur zusätzlichen Anzeige des EKG weist einen

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EKG-Monitorkreis 62 und eine EKG-Logikschaltung 64 auf. Der EKG-Monitorkreis weist zwei mit seinen Eingangsklemmen verbundene Elektroden 66 und 68 sowie eine Referenzelektrode 70 auf, die zur direkten Aufnahme des EKG mit dem Patienten verbunden werden. Der EKG-Monitorkreis ist über eine Leitung 72 mit den Videokreisen 40 des Oszilloskops verbunden, um die Aufzeichnung 12 des EKG zur Anzeige zu bringen.

Die EKG-Logikschaltung 64 erfüllt die Funktion einer Torschaltung und einer Steuerschaltung sowohl für den EKG-Monitorkreis 62 als auch für die internen Schaltungen des Oszilloskops, um getrennte Anzeigezeiträume für das Bild der "C-Abtastung und der EKG-Aufzeichnung vorzugeben. Die EKG-Logikschaltung ist über eine Leitung 74 mit dem EKG-Monitorkreis verbunden, und auf diese Weise wird die Uberstellung der EKG-Monitorspannung zum Oszilloskop gesteuert. In ähnlicher Weise wird der EKG-Logikschaltung das Signal des Treppenspannungsgenerators 46 über eine Leitung 76 als Eingangssignal zugeführt. Ein weiteres Eingangssignal erhält sie über eine Leitung 78 von dem Vorspannspannungsgenerator 48, ein drittes Eingangssignal über eine Leitung 82 von einem Ablenkspannungsgenerator 80 des Oszilloskops 42. Die Ausgangssignale der EKG-Logikschaltung werden über eine Leitung 84 an die Videokreise 40 des Oszilloskops, über eine Leitung 86 an den Empfänger 36, über eine Leitung 90 an einen Anzeigegenerator 88 des Oszilloskops und über eine Leitung 91 an einen Helligkeitssteuerkreis 138 des Oszilloskops überstellt. Die EKG-Logikschaltung erfüllt die Funktion einer Torschaltung für die ihr zugeführten Signale, und auf diese Weise erhält man die Steuerung für die aufeinanderfolgenden Anzeigen durch die Kathodenstrahlröhre, die abwechselnd das Bild der "C"-Abtastung und der EKG-Aufzeichnung wiedergeben, über eine Leitung 92 erhält die EKG-Logikschaltung vom zentralen Taktimpulsgenerator 16 ein Synchronisiersignal.

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Wie aus Fig. 3 ersichtlich ist, weist der EKG-Monitorkreis 62 einen Differenzverstärker 94 mit hohem Eingangswiderstand auf. Dieser ist eingangsseitig mit den Elektroden 66, 68 sowie den Referenzelektroden 70 verbunden, welche ihrerseits mit dem Patienten verbunden sind, um die vom Herzen erzeugten elektrischen Impulse festzustellen. Der Ausgang des Differenzverstärkers 94 ist über einen Kondensator 96 mit einem Operationsverstärker 98 verbunden, dessen Ausgang mit einem zur Einstellung der Verstärkung vorgesehenen Potentiometer 100 verbunden ist. Das Ausgangssignal des Potentiometers 100 wird über eine Leitung 102 auf eine Eingangsklemme eines Impulsgenerators 104 gegeben, der durch zwei miteinander verbundene NAND-Glieder 106 und 108 gebildet ist. In die Leitung 102 ist ferner eine Vorspannspannungsquelle 110 geschaltet, die vorzugsweise eine Spannung von 10 Volt abgibt. Die Vorspannspannungsquelle 110 ist über ein Positionseinstellpotentiometer 112 und einen Koppelwiderstand 114 mit dem Eingang des NAND-Gliedes 108 verbunden. Das Triggereingangssignal des Impulsgenerators 104 wird von der EKG-Logikschaltung über die Leitung 74 auf eine der Eingangsklemmen des NAND-Gliedes 106 gegeben.

Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 104 wird durch einen Trennverstärker in Form eines NAND-Gliedes 116 verstärkt und auf einen zweiten Impulsgenerator 118 gegeben, der ebenfalls aus zwei miteinander verbundenen NAND-Gliedern 120 und 122 besteht. Dieser Impulsgenerator ist ebenfalls mit der Vorspannspannungsquelle 110 verbunden. Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 118 wird zweimal durch Trennverstärker verstärkt, die hier als in Reihe geschaltete NAND-Glieder 124 und 126 gezeigt sind, welche als Trennverstärker arbeiten. Deren Ausgangssignal gelangt über einen Koppelwiderstand 128 auf die Leitung 72, über die das Ausgangssignal des EKG-Monitorkreises auf die Videokreise. 40 des Oszilloskops gegeben wird.

Die soeben beschriebene Schaltung arbeitet wie folgt: der über

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die Leitung 74 von der EKG-Logikschaltung empfangene Steuerimpuls triggert den Impulsgenerator 104; hierdurch wird ein Impuls erzeugt, dessen Dauer repräsentativ für die EKG-Stellung ist und der vorgegeben ist durch das Zusammenwirken des Stellungseinstellpotentiometers 112, des Koppelwiderstands 114 und eines Kondensators 130, über den die NAND-Glieder und 108 verbunden sind. Die Breite des Impulses ist durch das EKG-Spannungssignal moduliert, das über das zur Verstärkungseinstellung vorgesehene Potentiometer 100 weitergegeben wird. Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 104, der die Aufgabe eines Stellungsgenerators erfüllt, wird durch den durch das NAND-Glied 116 gebildeten Trennverstärker verstärkt und auf den zweiten Impulsgenerator 118 gegeben, der die Aufgabe eines Punktgrößengenerators erfüllt. Der Impulsgenerator 118 regelt die Impulsbreite, die die Größe des EKG-Punktes auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre vorgibt, in Abhängigkeit vom Wert eines mit dem Eingang des NAND-Gliedes 122 verbundenen Widerstands 132 und vom Wert eines Kondensators 134, durch den die NAND-Glieder 120 und 122 verbunden sind. Das Ausgangssignal dieses Schaltkreises wird dann über die Leitung 72 auf die Videokreise des Oszilloskops gegeben, die ihrerseits über eine Leitung 136 mit dem Helligkeitssteuerkreis 138 des Oszilloskops verbunden ist. Der letztere steuert das Maskieren der EKG-Aufzeichnung zusammen mit dem Maskieren oder Anzeigen des in "C"-Abtastung aufgenommenen Herzbildes.

Die in Fig. 4 gezeigte EKG-Logikschaltung beeinflußt die in den Fign. 5 und 6 gezeigten Signalformen und ermöglicht die gemeinsame Echtzeitdarstellung des Querschnittbildes des Herzens und des EKG. Ein Bild des Querschnittsbildes des Herzens, das von dem in "C"-Abtastung betriebenen Ultraschallechoskop erzeugt wird, entsteht in 48 Millisek.; ein vollständiger EKG-Signalzug erfordert dagegen zumindest eine, möglicherweise mehrere Sekunden zur völligen Herstellung. Somit besteht eine Schwierigkeit bei der gleichzeitigen Echtzeitdarstellung bei-

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der Bilder auf einer einzigen Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung.

Wie aus Fig. 4 ersichtlich ist, wird die EKG-Logikschaltung über einen EKG-Aktivierungsschalter 140 aktiviert. Dieser Schalter kann auch noch mit weiteren Kontakten versehen sein, die benötigt werden, um das ültraschallechoskop zwischen einer Betriebsart, in der nur die herkömmliche Anzeige der "C"-Abtastung erfolgt, und einer zweiten Betriebsart, in der die Anzeige der "C"-Abtastung zusammen mit der des EKG erfolgt, zu bewerkstelligen. Bei der in der Zeichnung gezeigten Schalterstellung ist der Schaltarm 142 mit einer geerdeten Klemme 144 verbunden, wodurch die EKG-Logikschaltung abgeschaltet wird. Wird der Schaltarm 142 in Berührung mit einer Klemme gebracht, so wird ein jeweils einen Impuls erzeugender Multivibrator 148, der über eine Leitung 150 mit dem zentralen Taktimpuslgeber 16 verbunden ist, zu der Schaltung hinzugeschaltet. Durch die Betätigung des EKG-Aktivierungsschalters 140 wird zugleich ein Relais 152 erregt, über das die EKG-Logikschaltung 64 und der EKG-Monitorkreis 62 mit Energie versorgt werden und das zugleich dafür sorgt, daß diese Schaltkreise zu den Schaltkreisen des Ultraschallechoskops zugeschaltet werden.

Der Schaltarm 142 ist mit einer Eingangsklemme eines NAND-Glieds 154 verbunden, das kapazitiv mit einem zweiten NAND-Glied 156 verbunden ist. Diese beiden miteinander verbundenen NAND-Glieder bilden einen jeweils einen Impuls erzeugenden Impulsgenerator 148, wobei die Breite des von diesem erzeugten Impulses gleich der Hälfte der Zeitspanne ist, die zwischen den in Fig. 5A mit 160 bezeichneten Taktimpulsen 160 mit Ordnungszahl Null liegen. Dem Impulsgenerator 158 ist ein Vorspann- und Verzögerungssteuerkreis 162 zugeordnet.

Das Ausgangssignal des Impulsgenerators 158 läuft durch einen

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Trennverstärker 64 und wird kapazitiv auf einen Impulsgenerator 166 gegeben, der jeweils einen schmalen Impuls erzeugt. Der Impulsgenerator 166 besteht im wesentlichen aus zwei miteinander verbundenen NAND-Gliedern 168 und 170. Er erzeugt einen Impuls 172, der um eine Zeitspanne a bezüglich der Taktimpulse 160 mit Ordnungszahl Null verschoben ist, wie aus Fig. 5A ersichtlich ist. Dieser Impuls gelangt über einen Trennverstärker 174 auf die Leitung 74 und dient zum Triggern des EKG-Monitorkreises .

Die Dauer der von der Kathodenstrahlröhre 44 erzeugten Anzeige wird normalerweise durch den Anzeigegenerator 88 gesteuert, und zwar - wie aus Fig. 5C ersichtlich ist - über die gesamte Zeit hinweg, die zwischen dem Zeitpunkt 0 und dem Zeitpunkt a liegt. Dieser Anzeigesteuerimpuls hat eine Dauer, die kleiner ist als die halbe Periode des zentralen Taktimpulsgenerators 16, die durch den Zwischenraum zwischen 0 und 0 vorgegeben ist. Ist die EKG-Einrichtung aktiviert, so wird von einem jeweils einen Impuls erzeugenden Impulsgenerator 176 ein zweiter Anzeigesteuerimpuls erzeugt, der - wie aus Fig. 5D ersichtlich ist - über das Zeitintervall a - b hinweg andauert. Der Impulsgenerator 176 weist zwei miteinander verbundene NAND-Glieder 178 und 180 auf. Der Impulsgenerator 176 erhält sein Triggereingangssignal über einen Trennverstärker 181 vom Impulsgenerator 158. Der Impulsgenerator 176 ist parallel zum Impulsgenerator 166 geschaltet. Die zeitliche Länge des Impulses entspricht der des in Fig. C gezeigten Impulses, und dieser Impuls dient dazu, die Anzeige an der linken Kante des Schirmes der Kathodenstrahlröhre zu starten, bevor der nächste Impuls vom zentralen Taktimpulsgenerator 16 bereitgestellt ist. Der zweite Anzeigesteuerimpuls wird durch einen Trennverstärker 182 auf die Leitung 90 und von dort auf den Anzeigegenerator 88 gegeben. Zugleich wird der zweite Anzeigesteuerimpuls über einen parallel geschalteten Trennverstärker 184 auf die Leitung 86 und von dort auf den Empfänger 36 gegeben, um

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die Verstärkung kurzfristig abzuschalten und so eine Störsignalmodulation von der Z-Eingangsklemme der Kathodenstrahlröhre fernzuhalten, wie dies in Fig. 5B gezeigt ist. Durch die Verzögerung innerhalb der Empfängerschaltung wird die effektive Länge dieses Anzeigesteuerimpulses vom Punkt a bis zum Punkt c ausgedehnt. Auf diese Weise erhält man einen störspannungsfreien Zeitraum, innerhalb dessen ein positionsmodulierter EKG-Impuls 186 zur Anzeige gebracht werden kann. Derselbe Anzeigesteuerimpuls wird auf ähnliche Weise über einen dritten parallel geschalteten Trennverstärker 188 auf eine Leitung 190 gegeben, um eine analoge Torschaltung 192 durchzusteuern, die eingangsseitig mit einem sägezahnförmigen Rampensignal beaufschlagt ist, das über die Leitung 82 vom Ablenkspannungsgenerator 80 her bereitgestellt wird und in Fig. 6A gezeigt ist. Ein Teil dieses Sägezahnsignals wird durch die Torschaltung 192 durchgelassen und auf einen Summierverstärker 194 gegeben, an dessen Ausgang ein Signal mit der in Fig. 6C gezeigten Form erhalten wird.

Der in Fig. 5D gezeigte EKG-Anzeigesteuerimpuls wird gleichzeitig über einen Trennverstärker 196 und eine Leitung 198 geleitet und dient zum Durchsteuern einer zweiten analogen Torschaltung 200, die eingangsseitig mit der vom Treppenspannungsgenerator 46 erzeugten Spannung und der vom Vorspannspannungsgenerator 48 erzeugten Spannung beaufschlagt ist, die in einem Summierverstärker 202 addiert werden. Diese zusammengesetzte Spannung ist das Treppenspannungsraster. Durch den EKG-Anzeigesteuerimpuls wird die analoge Torschaltung 200 abgeschaltet, und hierdurch wird die treppenförmige Spannung abgeblockt, was zu der in Fig. 6B gezeigten Signalform führt.

Das Ausgangssignal der analogen Torschaltung 200 und das Ausgangssignal der analogen Torschaltung 192 und eines Verstärkers 194 werden von einem dritten Summierverstärker 204 zusammengefaßt . Das summierte Ausgangssignal wird über die Leitung

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84 den Videokreisen 40 des Oszilloskops zugeführt. Diese Spannung erzeugt auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre 44 ein 24-Linienraster für das Bild der "C"-Abtastung sowie eine Spur, die langsam vom unteren Rand zum oberen Rand des Schirms der Kathodenstrahlröhre wandert und zur Anzeige der Form des EKG dient.

Zur Helligkeitssteuerung der bewegten Spur wird der in Fig. 5D gezeigte EKG-Anzeigesteuerimpuls über den Trennverstärker 196 und eine Leitung 206 auf einen weiteren Trennverstärker 208 gegeben und gelangt dann über die Leitung 91 zu dem Helligkeitssteuerkreis 138.

Der oben erwähnte EKG-Triggerimpuls von Fig. 5A läuft durch den Trennverstärker 174 und wird dann dem EKG-Monitorkreis 62 zugeführt, der das EKG-Signal von einer horizontalen Darstellung in eine vertikale Darstellung umsetzt, die durch den Impuls 172 getriggert und synchronisiert wird. Das umgesetzte EKG-Signal ist der schon oben erwähnte EKG - Impuls 186, der zum Zeitpunkt b erhalten wird, wie aus den Fign. 5A und 5B ersichtlich ist. Dieser Impuls bewegt sich in horizontaler Richtung in Abhängigkeit von der Form des EKG-Spannungssignals, das auf den Helligkeitssteuerkreis 138 des Oszilloskops 42 gegeben wird. Als Ergebnis erhält man einen sich in vertikaler Richtung bewegenden hellen Fleck, dessen Stellung nach links und rechts durch das ankommende EKG-Signal moduliert ist. Die vertikale Bewegung des Lichtflecks bei der EKG-Darstellung wird durch die durch die Torschaltung modifizierte Sägezahnspannung erzeugt, die in Fig. 6C gezeigt ist. Auf diese Weise kann eine gleichzeitige Echtzeitdarstellung sowohl der Form des Herzens als auch der Form des EKG unter Verwendung des erfindungsgemäßen Diagnosegeräts erfolgen.

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Claims

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NATIONAL AERONAUTICS AND
SPACE ADMINISTRATION
NASA Headquarters

Washington, D.C, USA

Medizinisches Diagnosegerät

Patentansprüche

t, 1.) Biomedizinisches Diagnosegerät mit einem Ultraschallechoskop zur Darstellung eines Querschnittsbildes eines inneren Organs auf einer Kathodenstrahlröhre, welches aufweist:

eine Mehrzahl von Ultraschallwandlern, die in einer Reihe angeordnet sind und auf dem Körper eines Patienten anordenbar sind und die dazu dienen, Ultraschallimpulse in das innere Organ abzustrahlen und von diesem reflektierte Ultraschallimpulse wieder aufzunehmen,

eine Steuerschaltung, die mit den Ultraschallwandlern verbunden ist und dazu dient, die Ultraschallwandler nacheinander zu aktivieren,

eine Empfängerschaltung, die mit den Ultraschallwandlern verbunden ist und dazu dient, die reflektierten Ultraschallimpulse zu empfangen und

eine Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung, die mit der Empfängerschaltung verbunden ist und dazu dient, das Querschnittsbild des inneren Organs zur Anzeige zu bringen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung zur gleichzeitigen Darstellung der Form des EKG auf der Kathodenstrahlröhre, welche aufweist:

ORIGINAL INSPECTED

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einen EKG-Monitorkreis (62) mit mit dem Patienten verbindbaren Elektroden (66, 68, 70) zur Überwachung der bioelektrischen Signale des Patienten, und

eine EKG-Logikschaltung (64), welche mit dem EKG-Monitorkreis (62), der Empfängerschaltung (36) und der Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung (44) verbunden ist, so daß das Querschnittsbild (10) des inneren Organs (32) und die Form des EKG (12) beide gleichzeitig in Echtzeitdarstellung zur Anzeige gebracht werden können.
2. Diagnosegerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der EKG-Monitorkreis (62) aufweist: einen hohen Eingangswiderstand aufweisenden Differenzverstärker (94) , der zur Erzeugung von EKG-Signalen Eingangssignale von den Elektroden (66 - 70) erhält, und einen ersten Impulsgenerator (104), der mit dem hohen Eingangswiderstand aufweisenden Differenzverstärker (94) verbunden ist und einen Impuls erzeugt, dessen Dauer durch das EKG-Signal steuerbar ist.
3. Diagnosegerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der EKG-Monitorkreis (62) einen zweiten Impulsgenerator (118) aufweist, der mit dem ersten Impulsgenerator verbunden ist und dazu dient, die Breite des vom ersten Impulsgenerator abgegebenen Impulses zu begrenzen.
4. Diagnosegerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die EKG-Logikschaltung (64) aufweist: einen ersten (158) , einen zweiten (166) und dritten (176) Impulsgenerator, die miteinander verbunden sind, und jeweils einen einzelnen Impuls vorgegebener zeitlicher Länge erzeugen, und eine erste analoge Torschaltung (192) und eine zweite analoge Torschaltung (200), die mit der einzelne Impulse erzeugenden Impulsgeneratoranordnung verbunden sind und durch diese steuerbar sind und dazu dienen, die Weitergabe eines ersten bzw. zweiten Analogsignals zu steuern.

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5. Diagnosegerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite (166) und dritte (176) jeweils einen Impuls erzeugende Impulsgenerator in Parallelschaltung mit der Ausgangsklemme des ersten, jeweils einen Impuls erzeugenden
Impulsgenerators (166) verbunden sind, durch welchen sie getriggert werden.
6. Diagnosegerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite, jeweils einen einzigen Impuls erzeugende Impulsgenerator (166) mit der Eingangsklemme des EKG-Monitorkreises (62) verbunden ist, um diesem einen Triggerimpuls zuzuführen.
7. Diagnosegerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der dritte jeweils einen einzigen Impuls erzeugende Impulsgenerator (176) mit der ersten analogen
Torschaltung (192) und der zweiten analogen Torschaltung

(200) verbunden ist, um das Hindurchlaufen von Signalen
durch diese Torschaltungen zu steuern.
8. Diagnosegerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung (44) einen Ablenkspannungsgenerator (80) aufweist und daß die erste analoge Torschaltung (192) mit dem Ablenkspannungsgenerator verbunden ist, um die Weitergabe des
Ausgangssignals des letzteren zu steuern,
9. Diagnosegerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Kathodenstrahlröhren-Anzeigeeinrichtung (44) einen
Treppenspannungsgenerator (46) aufweist und daß die zweite analoge Torschaltung (200) mit dem Treppenspannungsgenerator (46) verbunden ist, um die Weitergabe des Ausgangssignals des letzteren zu steuern.
10. Diagnosegerät nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch einen
Summierverstärker (204), der mit der ersten analogen Tor-

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Schaltung (192) und der zweiten analogen Torschaltung (200) verbunden 1st und die gesteuert weitergegebenen Ausgangssignale dieser Torschaltungen summiert.

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