DE2745063C2

DE2745063C2 -

Info

Publication number: DE2745063C2
Application number: DE2745063A
Authority: DE
Inventors: Fred Louis Skillman N.J. Us Hatke
Original assignee: F HOFFMANN-LA ROCHE and Co AG BASEL CH
Current assignee: F HOFFMANN-LA ROCHE and Co AG BASEL CH
Priority date: 1976-10-06
Filing date: 1977-10-06
Publication date: 1988-08-25
Also published as: JPS636214B2; CH625409A5; GB1592695A; NL7710433A; FR2367293B1; US4143650A; FR2367293A1; JPS5346188A; DE2745063A1

Description

Die Erfindung geht aus von einer nach dem Doppler-Prinzip arbeitenden richtungsempfindlichen Ultraschall-Diagnose vorrichtung zur Überwachung der Herztätigkeit, welche umfaßt:
einen Trägersignal-Generator zum Erzeugen eines kontinuierlichen Trägersignals,
eine mit dem Trägersignal-Generator verbundene Ultraschallwandler-Wandlervorrichtung, mit der Ultraschallwellen gesendet und aus den reflektierten Wellen entsprechende Echosignale abgeleitet werden,
eine erste Mischstufe, die mit der Wandlervorrichtung und dem Trägersignal- Generator verbunden ist, und
eine zweite Mischstufe, die mit der Wandlervorrichtung und über einen ersten Phasenschieber mit dem Trägersignal-Generator verbunden ist.

Doppler-Systeme, insbesondere Doppler-Ultraschallsysteme, werden zur Erfassung von physiologischen Vorgängen, wie dem Blutdurchfluß durch Blutgefäße, Herzbewegungen und insbesondere Bewegungen des Fötusherzens verwendet. Bestimmte Anwendungen (z. B. bei der Überwachung der Bewegungen des Fötusherzens) bringen mit sich die Erfassung einer Vielzahl von Doppler-Komponenten, die von der Bewegung des untersuchten Organs herrühren. Diese Doppler-Komponenten können dann zur Messung der Wiederholungsfrequenz der Vorgängen (z. B. Herzschläge) oder zur Messung der Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Vorgängen verwendet werden. Unglücklicherweise, enthalten die reflektierten Wellen in der Regel nicht nur Doppler-Komponenten, die die erwünschte Information tragen, sondern auch andere Doppler-Komponenten, die Artefakten entsprechen. Hinzu kommt, daß das untersuchte Organ (z. B. das Herz) verschiedene sich bewegende Teilen enthält, wobei die Bewegungen dieser Teile in verschiedenen Richtungen und mit verschiedenen Geschwindigkeiten, sowohl gleichzeitig als auch aufeinanderfolgend stattfinden. Nach Umwandlung der reflektierten Wellen in elektrische Signale, erhält man also ein komplexes Signal, das eine Mehrzahl von Doppler-Signalen (Nutzsignale und Artefakten) und oft ein Grundgeräusch enthält. Die Gewinnung einer gewünschten Information aus diesem komplexen Signal stellt eine schwierige Aufgabe dar.

Bis jetzt hat man versucht die Komplexität dieses Signals mit Hilfe von Filtern und Resonanzkreisen zu reduzieren, um Impulse zu erzeugen, die je einem komplexen Vorgang (z. B. einem Herzschlag) entsprechen würden. Ein gemeinsamer Nachteil der bekannten Schaltungen zur Verarbeitung der komplexen Signale liegt darin, daß sie nicht immer in der Lage sind, die vom medizinischen Standpunkt erforderliche Genauigkeit (z. B. bei der Messung von Intervallen zwischen Herzschlägen) zu gewährleisten. Es liegt außerdem ein Bedürfnis vor, bestimmte Teile des empfangenen komplexen Doppler-Signals auszulesen, die sich wiederholenden, vorsehbaren, eindeutigen physiologischen Vorgängen entsprechen, um eine genaue Messung der Intervalle (z. B. die Vorauswurfsperiode des Herzens, die Ventrikularauswurfszeit, die isometrische Erschlaffungszeit, usw.) zwischen solchen Vorgängen zu ermöglichen. Dieses Bedürfnis liegt insbesondere bei der Überwachung der fötalen Herzfrequenz vor, bei der eine zuverlässige Auslese von bestimmten Teilen des komplexen Doppler-Signals eine höhere Genauigkeit der gemessenen Herzfrequenz ermöglichen würde. Es ist dabei sehr erwünscht, die Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen des Fötus und die Intervalle zwischen einem fötalen EKG-Signal und eine Bewegung bestimmter Herzklappen innerhalb des Fötusherzens mit möglichst hoher Genauigkeit zu messen.

Aufzeichnungen, die Änderungen der fötalen Herzfrequenz über relativ kurze Intervalle (Änderungen vom Herzschlag zu Herzschlag) zeigen, scheinen wertvolle Informationen über den Zustand eines Fötus zu enthalten. Außer ihrer Bedeutung als Teil von langfristigen Aufzeichnungen der fötalen Herzfrequenz, können die Aufzeichnungen über kurze Zeitintervalle Hinweise über die Anstrengungen des Atmungssaystems des Fötus, über kleine Änderungen des Blutvolumens innerhalb der vom Fötus und Mutterkuchen gebildeten Einheit, über Änderungen des fötalen Blutdruckes und über die Wirkung von Medikamenten enthalten. Die Aufzeichnungen von kurzfristigen Änderungen der fötalen Herzfrequenz sind deshalb von Interesse für die vorgeburtliche Untersuchung eines Fötus.

Es ist bekannt, daß eine genaue Messung von Änderungen des sogenannten RR-Intervalls (d. h. von R-Zacke zu R-Zacke) elektrokardiographisch durchgeführt werden kann, indem - nach dem Platzen der Membrane - die elektrokardiographischen Signale direkt an der Kopfhaut des Fötus entnommen werden, denn solche Signale sind eindeutig, klar, haben normalerweise einen hohen Geräuschabstand, sind stabil und entsprechen immer dem gleichen physiologischen Vorgang (siehe die amerikanische Patentschrift No. 39 16 878).

Das fötale EKG-Signal, das am Bauch der Mutter (d. h. indirekt) abgeleitet wird, ist weniger eindeutig, weil es durch das EKG-Signal der Mutter überdeckt wird. Dieses indirekt abgeleitete EKG-Signal des Fötus hat oft einen niedrigen Geräuschabstand und kann in mehr als 50% der Fälle überhaupt nicht abgeleitet werden. Die indirekte Entnahme des fötalen EKG-Signals am Bauch der Mutter ist außerdem sehr schwierig in den kritischen Wochen 32-36 der Schwangerschaft. Die indirekte Ableitung des fötalen EKG-Signals am Bauch der Mutter ist deshalb für eine zuverlässige Messung von Änderungen des RR-Intervalls nicht geeignet.

Bessere und auf jeden Fall brauchbarere Ergebnisse werden durch die externe, vorgeburtliche Untersuchtung des Fötus mit einem Doppler-Ultraschallsystem erzielt. Dies wird z. B. dadurch gezeigt, daß das Doppler-System in der Lage ist, praktisch bei allen untersuchten Patienten (Föten) Doppler-Signale zu erzeugen, die eindeutig der fötalen Herztätigkeit entsprechen und welche durch die Herztätigkeit der Mutter nicht gestört werden, so daß die erzeugten Doppler-Signale für die Messung der fötalen Herzfrequenz von großer potentieller Bedeutung sind.

Grundlegende Forschungsarbeiten in der Physiologie haben die Zusammenhänge gezeigt, die zwischen den mit der fötalen Herztätigkeit verbundenen Vorgängen und den diesen Vorgängen entsprechenden Doppler-Signalen bestehen, sowie die Zwischenbeziehungen zwischen solchen Signalen und ihre Beziehung zur fötalen Herzfrequenz. Diese Erkenntnisse haben zu einer optimalen Auswahl der Doppler-Frequenzbereiche, die zur Messung der fötalen Herzfrequenz zu berücksichtigen sind, und zur Entwicklung von patentierten Signalverarbeitungsschaltungen (siehe z. B. die amerikanischen Patentschriften No. 37 63 851 und 39 34 577) geführt. Von der Vielzahl von Komponenten, die in den Doppler-Signalen enthalten sind, die den Bewegungen des Fötusherzens entsprechen, werden gemäß dem gegenwärtigen Stand der Technik drei Hauptkomponenten berücksichtigt, die den Bewegungen der Vorhofwand, der Öffnung und der Schließung der Semilunarklappen und der Atrioventricularöffnungen entsprechen. Alle diese drei Doppler- Komponenten werden normalerweise akustisch angezeigt und für die Messung der fötalen Herzfrequenz berücksichtigt. Diese Komponenten entsprechen jedoch Bewegungen, die sowohl zu dem Ultraschallwandler des Systems hin, als auch von diesem Wandler weg gerichtet sind.

Von der allgemeinen Überlegung ausgehend, daß es nützlich wäre, die Doppler-Signale, die gegenwärtig akustisch angezeigt und zur Messung der Herzfrequenz berücksichtigt werden, von Anfang an zu vereinfachen, indem aus denen bestimmte Doppler- Komponenten ausgelesen werden, die wegen ihrer Beziehung zu bekannten physiologischen Vorgängen von speziellem Interesse sind, hat man gemäß dem gegenwärtigen Stand der Technik eine Vereinfachung der Doppler-Signale zu erreichen versucht, z. B. durch die Verwendung von schmalen Ultraschallstrahlen, welche durch sorgfältiges Zielen eine manuelle Auswahl der untersuchten Vorgänge ermöglicht. Dieses Vorgehen ermöglicht jedoch nicht, Doppler-Komponenten zu unterdrücken, die Bewegungen außerhalb einer bestimmten Gegend entsprechen, die man untersuchen möchte. Auch Doppler-Komponenten, die Bewegungen in einer für die Untersuchung irrelevanten Richtung entsprechen, können nicht unterdrückt werden.

Es ist ein System zur Fötalüberwachung mit Entfernungsauflösungsvermögen bekannt, mit dem eine wesentliche Unterdrückung von Doppler-Signalen, die Bewegungen außerhalb der untersuchten Gegend entsprechen, erzielt wird. Es ist auch bekannt, daß mit einem Doppler-System, bei dem das Entfernungsauflösungsvermögen mittels Autokorrelation erzielt wird, Meßergebnisse erhalten werden, die den langfristigen Meßergebnissen mittels elektrokardiographischer an der Kopfhaut des Fötus entnommenen Signalen sehr nahe kommen und die bis zu einem gewissen Grad mit den kurzfristigen Meßergebnissen einer solchen elektrokardiographischen Messung vergleichbar sind. Mit einem solchen Doppler-System kann eine Vergrößerung von ca. 10 db (Verdreifachung) des Nutzsignals (das Bewegungen innerhalb einer bestimmten Gegend entspricht) und eine Verkleinerung um ca. 30 db in anderen Gegenden erzielt werden. Auf diese Weise wird ein größeres Singal-Geräusch-Verhältnis und dadurch eine höhere Genauigkeit bei der Zählung der fötalen Herzschläge erzielt.

Obwohl das soeben erwähnte Doppler-System dank seinem Entfernungsauflösungsvermögen die Untersuchung auf das Fötunsherz lokalisiert und Doppler-Signale, die Bewegungen außerhalb des Fötusherzens entsprechen, unterdrückt, muß man berücksichtigen, daß die Mehrzahl von Bewegungen innerhalb des Fötusherzens die Entstehung von einer entsprechenden Mehrzahl von Doppler-Komponenten verursacht, so daß, auch wenn ein schmaler Ultraschallstrahl und ein System mit Entfernungsauflösungsvermögen und andere Mittel zur Vereinfachung der Doppler-Signale verwendet werden, diese gleichwohl komplex bleiben, d. h. eine Mehrzahl von Komponenten enthalten.

Es ist außerdem ein nach dem Ultraschall-Doppler- Prinzip arbeitender Herzfrequenzmesser mit einem Doppler signaldiskriminator nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs vorgeschlagen worden (DE-AS 26 17 158), dem eine Selektiereinrichtung für Dopplersignalanteile, die aus entgegengesetzten Pulsationsrichtungen des Herzens herrühren, zugeordnet ist. Zum Erfassen der Bewegungen von strömenden Blut in Blutgefäßen ist ferner ein Dopplersignaldiskriminator bekannt (DE-OS 21 59 129), welcher bei gleichzeitigem Vorhandensein von Bewegungskomponenten mit entgegengesetzten Richtungen die Anzeige beider Komponenten getrennt voneinander gestattet. Diese bekannten Dopplersignaldiskriminatoren enthalten aber keine Mittel zur Auslese der Dopplersignale nach der Entfernung des untersuchten Bereiches von der Wandlervorrichtung des Ultraschallgerätes. Eine wesentliche Vereinfachung der Dopplersignale ist daher mit bei diesen Diskriminatoren nicht möglich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein richtungsempfindliches Doppler-Ultraschallsystem zur Überwachung der Herztätigkeit bereitzustellen, mit dem Bewegungen, die zu dem Ultraschallwandler des Systems hin bzw. von ihm weg gerichtet sind, selektiv erfaßt werden können. Dieses System sollte außerdem auch Entfernungsauflösungsvermögen besitzen und mit einem relativ breiten Ultraschallstrahl arbeiten können, ohne die Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Messungen zu beeinträchtigen.

Erfindungsgemäß wird dies durch eine Ultraschall- Diagnosevorrichtung der eingangs angegebenen Art erreicht, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie zusätzlich umfaßt:
einen Code-Generator, der ein Codesignal vorbestimmter Form abgibt,
einen ersten Phasenmodulator, der zwischen dem Trägersignal-Generator und der Wandlervorrichtung eingeschaltet ist, der das vom Trägersignal-Generator abgegebene Codesignal moduliert, und dessen Ausgang mit einem Eingang der ersten Mischstufe verbunden ist,
einen zweiten Phasenmodulator, der zwischen dem ersten Phasenschieber und der zweiten Mischstufe eingeschaltet ist, der das vom ersten Phasenschieber abgegebene phasenverschobene Trägersignal mit dem Codesignal moduliert, und dessen Ausgang mit einem Eingang der zweiten Mischstufe verbunden ist,
pro Mischstufe je einen Korrelator, der das Augangssignal der Mischstufe mit dem um ein vorbestimmtes Intervall verzögerten Codesignal korreliert, um ein niederfrequentes Signal zu erzeugen, das einer Herzbewegung entspricht, wobei die vorbestimmte Verzögerung so gewählt wird, daß der Korrelationsgrad der Entfernung der Wandler der Wandlereinrichtung entspricht,
einen zweiten Phasenschieber, der die Ausgangssignale der Korrelatoren weiterleitet, nachdem er zwischen diesen Signalen eine vorbestimmte Phasendifferenz eingeführt hat, und
eine Schaltung, die die Summe und/oder die Differenz der Ausgangssignale des zweiten Phasenschiebers bildet, um Ausgangssignale zu erzeugen, die Bewegungen in bestimmten Richtungen in bezug auf die Lage der Wandler der Wandlervorrichtung entsprechen.

Neben den verschiedenen bisher bekannten Möglichkeiten, um die komplexen Doppler-Signale, die z. B. bei der Untersuchung der fötalen Herztätigkeit vorkommen, zu vereinfachen, ist nun eine Auslese der Doppler-Signale sowohl nach der Entfernung der untersuchten Gegend als auch nach der Bewegungsrichtung möglich geworden, die man für eine bestimmte Messung ausschließlich berücksichtigen möchte. Dies bringt eine wesentliche Vergrößerung der Selektivität des Systems mit sich, was z. B. eine höhere Genauigkeit und Zuverlässigkeit bei der Messung der fötalen Herzfrequenz ermöglicht.

Im folgenden werden anhand der beiliegenden Zeichnungen einige Ausführungsbeispiele der Erfindung beschrieben. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockschema eines richtungsempfindlichen Doppler-Systems.

Fig. 2 ein Blockschema einer erfindungsgemäßen Ultraschall-Diagnosevorrichtung.

Fig. 3A-3H Signalverläufe, die zur Erläuterung der Funktionsweise des Pseudo-Zufall-Codegenerators 22 in Fig. 2 dienen.

Fig. 4A-4C Signalverläufe, die zur Erläuterung der Funktionsweise von einem Teil des Blockschemas in Fig. 1 dienen.

Fig. 5A-5C ähnliche Signalverläufe wie in den Fig. 4A-4C aber zur Erläuterung der Funktion von einem Teil des Blockschemas in Fig. 2.

Fig. 6A-6D graphische Darstellung von einem fötalen EKG-Signal (Fig. 6A), das mit direkt an der Kopfhaut des Fötus angebrachten Elektroden abgeleitet wird; das zeitlich dem EKG-Signal korrespondierende komplexe Doppler-Signal (Fig. 6B); und die Doppler-Komponenten (Fig. 6C und 6D), die erfindungsgemäß je nach Bewegungsrichtung getrennt werden.

Fig. 7 eine schematische Darstellung des Unterleibes einer schwangeren Mutter, worin insbesondere die Anordnung des Ultraschallwandlers in bezug auf das Fötusherz gezeigt wird.

Die vorliegende Erfindung ist das Ergebnis von Forschungsarbeiten, die u. a. darauf gerichtet wurden, Doppler-Ultraschallsysteme mit Entfernungsauflösungsvermögen zu verbessern. Dabei wurde insbesondere untersucht, ob durch Verarbeitung eines mit einem solchen System erzeugten, autokorrelierten, Fötusherzbewegungen entsprechenden Dopplersignal ein Ausgangssignal erzeugt werden kann, das eindeutig nur einem einzigen Teil von jedem Fötusherzschlag entspricht und somit die externe, d. h. indirekte, Überwachung der fetalen Herzfrequenz ermöglicht.

Bei den soeben erwähnten Forschungsarbeiten wurden folgende Bedürfnisse bzw. Beobachtungen berücksichtigt:

1) Es ist in der Praxis sehr erwünscht mit einem breiten Ultraschall-Strahl zu arbeiten. Dies ermöglicht, einerseits die ununterbrochenen, leichten, vorgeburtlichen fötalen Bewegungen zu berücksichtigen, andererseits die Durchführung der Überwachung zu erleichtern. Die Vorteile der Verwendung eines breiten Ultraschallstrahls liegen auf der Hand, wenn man berücksichtigt, daß die Durchführung der Überwachung mit einem schmalen Ultraschallstrahl folgende Nachteile hat: einerseits muß man die empfangenen Signale dauernd akustisch oder optisch (mit einem Oszillograph) verfolgen, andererseits muß man die fötalen Bewegnungen berücksichtigen und die Position des Ultraschallwandlers dementsprechend anpassen, um ein eindeutiges Signal zu erhalten. Die Verwendung von einem schmalen Ultraschallstrahl ist gemäß dem Vorstehenden im allgemeinen nur dann angezeigt, wenn die Untersuchung durch erfahrene Fachleute und unter kontrollierten Laborbedingungen durchgeführt wird.

2) Die obenerwähnten Forschungsarbeiten haben gezeigt, daß durch eine richtungsselektive Verarbeitung von Dopplersignalen die zu dem Ultraschallwandler hin oder von ihm weg gerichteten Herzbewegungen entsprechen, eine Bereinigung des Signals erzielt wird. Diese Bereinigung ist erwünscht, da, auch wenn ein System mit Entfernungsauflösungsvermögen verwendet wird, die damit erzeugten Dopplersignale mehrere und veränderliche Doppler-Komponenten pro Herzschlag und eine Grundgeräuschtrübung enthalten.

3) Die den Dopplersignalen innewohnenden Veränderungen können normalerweise durch z. B. Mittelwertbildung über 3 Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden Herzschlägen kompensiert werden. Die obenerwähnten Forschungsarbeiten haben gezeigt, daß die Ergänzung eines Doppler-Ultraschallsystems mit Entfernungsauflösungsvermögen mit Mittel zur selektiven Gewinnung der Doppler-Komponenten, die Bewegung in vorbestimmten Richtungen entsprechen, eine zusätzliche Bereinigung der gewonnenen Signale ermöglicht, und zwar soweit, daß dadurch die Genauigkeit der indirekten Messung der fötalen Herzfrequenz der Genauigkeit der direkten Messung näher kommt, als es bisher möglich war.

4) Es hat sich außerdem gezeigt, daß eine elektronische Auslese der Dopplersignale, die z. B. auf Beobachtungen der Person beruht, die Untersuchung vornimmt, die Beibehaltung der Verwendung eines realtiv breiten Ultraschallstrahls ermöglicht und damit die Durchführung der externen Überwachung der fetalen Herzschläge erleichtert.

Fig. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Doppler-Ultraschallanordnung zur richtungsselektiven Gewinnung von Dopplerkomponenten, die Bewegungen in vorbestimmten Richtungen entsprechen. Ein Oszillator 20 erzeugt ein Sendesignal

E _t = Eo cos w _o t (1)

worin w _o [rad/s] die Winkelfrequenz des gesendeten Signals ist. Im vorliegenden Beispiel ist w _o = 2 π fo mit fo = 2 MHz.

Das Sendesignal wird einem Ultraschallwandler 25 (z. B. dem kleeblattförmigen Wandler gemäß der amerikanischen Patentschrift No. 38 47 061) über einen Verstärker 50 zugeführt.

Das vom Wandler 25 abgegebene Echosignal enthält Doppler-Komponenten

E _r = k₁ Eo cos [w _o + w _d)t + Φ] (2)

worin w _d die Doppler-Winkelfrequenzverschiebung und Φ eine konstante Phasenverschiebung darstellt, die der Laufzeit der Ultraschallwellen entspricht.

Über einen Verstärker 26 wird das Echosignal einem ersten Mischer 27 und einem zweiten Mischer 31 zugeführt. Im Mischer 27 wird das Echosignal mit dem über eine Leitung 50 a zugeführten Sendesignal E _t gemischt. Im Mischer 31 wird das Echosignal mit dem mittels eines Phasenschiebers 29 um 90° verschobenen Sendesignals

E′ _t = Es cos (w _o t - π/2) (3)

gemischt.

Am Ausgang des Mischers 27 hat man Dopplersignale der Form

E _A = K₂ Eo cos [± (w _d t + Φ) (4)

Am Ausgang des Mischers 31 hat man Dopplersignale der Form

E _B = K₂ Eo cos [± (w _d t + Φ) - f/2] (5)

Die Ausgangssignale der Mischer 27 und 31 werden einem Phasenschieber 39 zugeführt, der, unabhängig von den respektiven Phasenwinkeln dieser Signale zwischen ihnen eine gleichbleibende zusätzliche Phasendifferenz von 90° zustande bringt.

Beide Ausgangssignale des Phasenschiebers 39 werden einem Differenzverstärker 40 und einem Addierverstärker 41 zugeführt. Der Verstärker 40 gibt ein Ausgangssignal 40′ ab, das zu dem Ultraschallwandler 25 hin gerichteten Bewegungen entspricht. Der Verstärker 41 gibt ein Ausgangssignal 41′ ab, das von dem Ultraschallwandler 25 weg gerichteten Bewegungen entspricht.

Zum Beispiel, wenn der untersuchte Gegenstand sich dem Wandler 25 nähert, d. h. mit + w _d in dem Formeln (4) und (5), sind die Ausgangssignale der Mischer 27 und 31.

E _A = k₂ Eo cos (w _d t + Φ) und
E _B = k₂ Eo cos (w _d t + Φ - π/2)

Wenn E _B im Phasenschieber 39 um 90° gegenüber E _A verzögert wird, hat man E _A und E′ _B = K₂Eo cos (w _d t + Φ-π) als Ausgangssignale des Phasenschiebers 39. Das Ausgangssignal 41′ (E _A + E′ _B) des Addierverstärkers 41 ist dann Null, während der Differenzverstärker 40 ein Ausgangssignal 40′ (E _A - E′ _B) abgibt.

Hingegen, wenn der untersuchte Gegenstand sich vom Wandler 25 entfernt, d. h. mit - w _d in den Formeln (4) und (5) sind die Ausgangssignale der Mischer 27 und 31.

E _A = K₂ Eo cos (w _d t - Φ) und
E _B = K₂ Eo cos (w _d t - Φ + π/2)

Wenn E _B im Phasenschieber 39 um 90° gegenüber E _A verzögert wird, hat man E _A und E′′ _B = k₂ Eo cos (w _d t -Φ) als Ausgangssignale des Phasenschiebers 39. In diesem Fall ist das Ausgangssignal 40′ E _A - E′′ _B) des Differenzverstärkers 40 gleich Null, während der Addierverstärker 41 ein Ausgangssignal 41′ (E _A + E′′ _B) abgibt.

Es dürfte klar sein, daß verschiedene Änderungen der Vorrichtung nach Fig. 1 möglich sind, um diese anpassungsfähig und wandelbar zu machen. Zum Beispiel, die Anordnung gemäß Fig. 1 kann Schalter oder andere geeignete Mittel enthalten, die mit der Leitung 50 a und dem Phasenschieber 29 verbunden sind, um eine Umschaltung der Eingänge der Mischer 27 und 31, an denen ein Teil des gesendeten Trägersignals angelegt wird, zu ermöglichen. Durch diese Umschaltung wird z. B. erreicht, daß das Ausgangssignal 40′ des Differenzverstärkers 40 nicht mehr zu dem Ultraschallwandler 25 hin gerichteten Bewegungen, sondern Bewegungen die von ihm weg führen entspricht.

Eine andere mögliche Änderung der Anordnung gemäß Fig. 1 ist die Ergänzung des Phasenschiebers 29 mit Mitteln zur Umschaltung oder Änderung des Vorzeichens der Phasenverschiebung des Trägersignals, um eine Wahl dieses Vorzeichens zu ermöglichen.

Eine weitere mögliche Änderung kann darin bestehen, daß man eine Umschaltung der Eingänge des Phasenschiebers 39 vorsieht. Die Hauptwirkung von jeder der oben erwähnten Änderungen entspricht einer Umschaltung der Ausgangssignale 40′ und 41′ in Fig. 1.

Fig. 2 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung. Ein Doppler-System zur Fötalüberwachung mit Entfernungsauflösungsvermögen, aber ohne richtungsempfindliche Auslese der Doppler-Signale, ist an sich bekannt. Für eine ausführlichere Erläuterung der Struktur und Funktionsweise von Doppler-Systemen mit Entfernungsauflösungsvermögen der nachstehend beschriebenen Art, wird auf die amerikanischen Patentschriften 33 86 094, 33 86 095, 33 88 398 und 36 14 785 hingewiesen.

Wie in Fig. 2 gezeigt, wird das Sendesignal in einem Oszillator 20 erzeugt. In diesem Beispiel ist das Sendesignal ein Rechtecksignal mit einer Frequenz von 2 MHz. Im Prinzip kann aber auch ein Sinussignal anstelle des Rechtecksingals verwendet werden. Das Sendesignal am Ausgang des Oszillators 20 wird u. a. einem Frequenzteiler 21 zugeführt, worin die Frequenz des Sendesignals herabgesetzt wird, um ein geeignetes Eingangssignal für einen mit dem Frequenzteiler 21 verbundenen N-bit Pseudo-Zufall-Codegenerator 22 zu erzeugen.

Das Sendesignal am Ausgang des Oszillators 20 wird auch einem 90°-Phasenschieber 29 über eine Leitung 29 a und einem Phasenmodulator 23 zugeführt. Zusammengenommen sind der Oszillator 20 und der Phasenschieber 29 äquivalent zu einem 2-MHz- Oszillator, der zwei symmetrische Rechtecksignale abgibt, die zueinander eine Phasendifferenz von 90° haben.

Der Frequenzteiler 21 besteht z. B. aus zwei nacheinandergeschalteten programmierbaren 4-bit-Binärzähler, deren Teilerfaktoren z. B. 13 bzw. 8 sind, um ein Ausgangssignal abzugeben, dessen Frequenz ca. 19 kHz beträgt.

Der Codegenerator 22 ist z. B. ein 15-bit Pseudo-Zufallszahlengenerator, der beispielsweise ein 8-bit Schieberegister mit einer eingebauten logischen Schaltung enthält, die die Startzeit sichert, und in dem das Produkt des dritten mit fünften bit in einem exklusiven ODER-Tor gebildet und dem Eingang des Schieberegisters zugeführt wird. Die Ausgangszustände des Schieberegisters werden abgetastet und ein Tastspeicherimpuls wird bei jedem 15. bit erzeugt.

Fig. 3A-3H zeigen typische Verläufe der Eingangs- und Ausgangsssignale des N-bit Codegenerator 22. Fig. 3A zeigt das Ausgangssignal des Frequenzteilers 21, das den Codegenerator 22 triggert. Fig. 3B zeigt das ursprüngliche Ausgangssignal des Codegenerators 22, das über eine Leitung 23 a abgegeben wird. Fig. 3C-3G zeigen die gegenüber dem ursprünglichen Ausgangssignal (Fig. 3B) und zueinander zeitlich verschobenen Ausgangssignale des Codegenerators 22, die an getrennten Ausgängen A-E abgegeben werden. Im Phasenmodulator 23 wird das Ausgangssignal des Oszillators mit dem ursprünglichen Ausgangssignal (Fig. 3B) des Codegenerators 22 moduliert, um das Sendesignal zu erzeugen die dem Ultraschallwandler 25 zugeführt wird.

Die Wahl der Entfernung zwischen dem Ultraschallwandler und der untersuchten Gegend wird mit einem Entfernungswahlschalter 33 c durchgeführt, der einen der Ausgänge A-E des Codegenerators 22 mit einem Eingang eines Entfernungswählers 33 verbindet. Die Ausgangssignale an den Ausgängen A-E des Codegenerators 22 sind um 1, 2, 3, 4 bzw. 5 Zeitgeberimpulse gegenüber dem ursprünglichen Signal über Leitung 23 a zeitlich verschoben. Im vorliegenden Beispiel entsprechen die Positionen A-E des Schalters 33 c Untersuchungstiefen von 4, 8, 12, 16 bzw. 20 cm.

Das phasenmodulierte 2-MHz-Ausgangssignal des Phasenmodulators 23 wird verstärkt und über einen geeigneten Impedanzwandler 24 den Sendeelementen des Ultraschallwandlers 25 zugeführt. Wie in Fig. 2 gezeigt besteht der Phasenmodulator 23 aus einem exklusiven ODER-Tor, dessen Wahrheitstabelle wie folgt ist

Es geht aus dieser Tabelle hervor, daß wenn das Code- Signal 0 ist, das Ausgangssignal des Oszillators 20 unverändert gesendet wird, während wenn das Code-Signal 1 ist, das Ausgangssignal des Oszillators 20 mit einer Phasenverschiebung von 180° gesendet wird.

Im Entfernungswähler 33 d wird das ursprüngliche Ausgangssignal des Codegenerators 22 (über Leitung 23 a) mit einem der über Schalter 33 c ankommenden verzögerten Signale "multipliziert", um ein verzögertes Code-Signal zu erzeugen, das der Empfangsseite des Systems über Leitungen 33 a und 33 b zugeführt wird. Am Ende des 15. bit jedes Zykluses sendet der Codegenerator 22 einen Tastspeicherimpuls über eine Leitung 22 a. Wie in Fig. 2 gezeigt, kann der Entfernungswähler ein ODER-Tor sein.

Das Ausgangssignal des Phasenschiebers 29, das außer einer Phasenverschiebung von -90° mit dem Ausgangssignal des Oszillators 20 identisch ist, wird über eine Leitung 30 a zu einem Phasenmodulator 30 zugeführt, der, wie der Phasenmodulator 23, ebenfalls ein exklusiv ODER-Tor sein kann. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann der Phasenschieber 29 zusammen mit dem Oszillator 20 sowohl eine Phasenverschiebung von +90° in bezug auf das Ausgangssignal des Oszillators 20 als auch jede andere geeignete Phasenverschiebung bewirken, die größer oder kleiner als 90° sein kann. An einem zweiten Eingang des Phasenmodulators 30 wird über Leitung 30 b das ursprüngliche Ausgangssignal (Fig. 3B) des Codegenerators 22 angelegt.

Das Ausgangssignal des Phasenmodulators 30 (über Leitung 30 c) ist, außer einer Phasenverschiebung (Verzögerung) von 90°, mit dem phasenmodulierten Ausgangssignal des Phasenmodulators 23 (über Leitung 23 b) identisch.

Wie in der Anordnung gemäß Fig. 1 gezeigt, werden auch in der Anordnung gemäß Fig. 2 die vom Ultraschallwandler 25 abgegebenen Echosignale über eine HF-Verstärker 26 zwei Mischern 27 bzw. 31 zugeführt.

Im Mischer 27 werden die verstärkten Echosignale vom Verstärker 26 mit dem phasenmodulierten Sendesignal über Leitung 23 b gemischt. Das Ausgangssignal des Mischers 27 wird mit einem Tiefpaßfilter 28 gefiltert, um das 2 MHz- Trägersignal zu unterdrücken. Das Ausgangssignal des Filters 28 wird einem Eingang eines Codekorrelators 33 zugeführt, dessen zweitem Eingang das vom Entfernungswähler 33 d über die Leitung 33 a abgegebenen Code-Signal zugeführt wird. Im Codekorrelator 33 wird das Produkt des Ausgangssignals des Filters 28 mit dem verzögerten Code-Signal gebildet, das durch die Einstellung des Entfernungswahlschalters 33 c gewählt wird.

Das Ausgangssignal des Codekorrelators 33 wird einer Tastspeicherstufe 34 zugeführt, deren zweitem Eingang der vom Codegenerator 22 über die Leitung 22 a abgegebene Tastspeicherimpuls (Fig. 3H) zugeführt wird. Nach 15 bit möglicher Korrelation, wird das letzte im Codekorrelator 33 gespeicherte Ausgangssignal zur Tastspeicherstufe 34 übertragen und das Korrelationsverfahren beginnt von neuem.

In einem Bandpaß-Verstärker 37 wird das Ausgangssignal der Tastspeicherstufe 34 verstärkt und gefiltert, um ein Doppler-Ausgangssignal mit relativer Bandbreite im Hörfrequenzbereich abzugeben.

Auf ähnliche Weise wird das vom Verstärker 26 abgegebene verstärkte Echosignal dem Mischer 31 zugeführt, bei dem das Echosignal mit dem vom Phasenmodulator 30 abgegebenen, um 90° phasenverschobenen (verzögerten) codierten Sendesignal gemischt wird. Das Ausgangssignal des Mischers 31 wird einem Codekorrelator 35 über einen Tiefpaßfilter 32 zugeführt. Im Codekorrelator 35 wird das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 32 mit dem verzögerten Code-Signal multipliziert wird, das vom Entfernungswähler 33 d über die Leitung 33 b abgegeben wird. Das Ausgangssignal des Codekorrelators 35 wird einer Tastspeicherstufe 36 zugeführt, die, wie die Tastspeicherstufe 34, auf einen Tastspeicherimpuls über Leitung 22 a anspricht, um ein Ausgangssignal abzugeben. Das Ausgangssignal der Tastspeicherstufe 36 wird einem Bandpaßverstärker 38 zugeführt, um ein zweites Doppler-Signal relativ breiter Bandbreite im Hörfrequenzbereich abzugeben.

Die Ausgangssignale der Bandpaß-Verstärker 37 und 38 werden respektiven Eingängen eines Phasenschiebers 39 zugeführt, der auf ähnliche Weise wie der Phasenschieber 39 in Fig. 1 arbeitet. Jede der beiden Ausgänge des Phasenschiebers 39 wird einem Differenzverstärker 40 und einem Addierverstärker 41 zugeführt, um zwei getrennte Ausgangssignale 40-, 41- zu erzeugen, die zu dem Ultraschallwandler 25 bzw. von ihm weg gerichteten Bewegungen entsprechen. Es sei hier nochmals erwähnt, daß der Phasenschieber in Fig. 2 wie derjenige in Fig. 1 spezielle Phasenschieber sind, die eine konstante Phasendifferenz zwischen ihren Eingangssignalen zustande bringen, unabhängig von deren respektiven Phasen.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist es erforderlich, neben dem 2 MHz-Ausgangssignal des Oszillators 20 ein um 90° phasenverschobenen Trägersignal der Sendefrequenz zu erzeugen. Das phasenverschobene Trägersignal wird dann phasenmoduliert, mit dem gleichen Code-Signal (über Leitung 23 a) bevor es zur Empfangsseite des Systems zugeführt wird. In der Empfangsseite werden die empfangenen Echosignale zwei getrennten Kanälen zugeführt, wobei jeder Kanal mit einer Mischerstufe beginnt. Eine Gemeinsamkeit der beiden Kanäle ist, daß sie die gleichen verzögerten Code-Signale (über Leitungen 33 a und 33 b) und die gleichen Tastspeicherimpulse über Leitung 22 a empfangen. Ein wichtiger Unterschied zwischen den beiden Kanälen liegt darin, daß dem Mischer 27 das Ausgangssignal des Phasenmodulators 23, d. h. ohne jede Phasenverschiebung, zugeführt wird, während dem Mischer 31 das Ausgangssignal des Phasenmodulators 30 zugeführt wird, das gegenüber dem Ausgangssignal des Phasenmodulators 23 um 90° verschoben ist.

Infolge der 90°-Phasenverschiebung des dem Mischer 31 zugeführten Trägersignals sind die an den Ausgängen der Bandpaß- Verstärker 37 und 38 abgegebenen, "demodulierten" Doppler-Signale um +90° oder -90° gegeneinander phasenverschoben. Die Phasendifferenz hängt davon ab, ob die erfaßte Bewegung zu dem Ultraschallwandler 23 (positive Doppler-Frequenzverschiebung) oder von ihm hinweg (negative Doppler-Frequenzverschiebung) gerichtet ist. Fig. 4A zeigt einen typischen Verlauf des Ausgangssignals des Bandpaß-Verstärkers 37. Fig. 4B zeigt einen Verlauf des Ausgangssignals des Bandpaß-Verstärkers 38 für den Fall, in dem die erfaßte Bewegung zu dem Ultraschallwandler 25 hin gerichtet ist, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers 38 dem Ausgangssignal des Verstärkers 37 um 90° voreilt. Fig. 4C zeigt das Ausgangssignal des Bandpaß-Verstärkers 38 für den Fall, in dem die erfaßte Bewegung vom Ultraschallwandler weg gerichtet ist, wobei dem Ausgangsssignal des Verstärkers 38 das Ausgangssignal des Verstärkers 37 um 90° nacheilt.

Die Ausgangssignale der Bandpaß-Verstärker 37, 38 werden dem Phasenschieber 39 (Filter, der eine zusätzliche Phasendifferenz von 90° zwischen den Ausgangssignalen der Verstärker 37 und 38 zustande bringt) zugeführt, worin das Ausgangssignal des Verstärkers 38 (das im vorliegenden Beispiel gegenüber dem Ausgangssignal des Verstärkers 37 um -90° phasenverschoben ist) zusätzlich um 90° in bezug auf das Ausgangssignal des Verstärkers 37 phasenverschoben wird. Dies wird in Fig. 5A-5C gezeigt. Fig. 5A zeigt nochmals einen typischen Verlauf des Ausgangssignals des Verstärkers 37. Fig. 5B und 5C zeigen das Ausgangssignal des Verstärkers 38 nachdem dieses Signal im Phasenschieber 39 phasenverschoben wird, und zwar für die Fälle, in denen die erfaßte Bewegung zu dem Ultraschallwandler 25 hin oder von ihm weg gerichtet ist. Fig. 5B zeigt den Verlauf gemäß Fig. 4B (d. h. für eine zu dem Ultraschallwandler hin gerichtete Bewegung) nachdem dieses Signal um zusätzlich 90° Phasenvoreilung phasenverschoben ist, wodurch ein Signal erzeugt wird, das gegenüber dem Ausgangssignal des Verstärkers 37 um 180° phasenverschoben ist. Fig. 5C zeigt den Verlauf gemäß Fig. 4C (d. h. für eine vom Ultraschallwandler weg gerichtete Bewegung) nachdem dieses Signal um zusätzliche 90° Phasenvoreilung phasenverschoben ist, wodurch ein Signal erzeugt wird, daß in Phase mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 37 gemäß Fig. 5A ist.

Wie in Fig. 2 gezeigt, werden die Ausgangssignale des Phasenverschiebers 39 dem Differenz-Verstärker 40 und Addierverstärker 41 zugeführt. Aus den in den Fig. 4A-4C und Fig. 5A-5C gezeigten Signalverläufen ist es ersichtlich, daß für zu dem Ultraschallwandler 25 hin gerichtete Bewegungen das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 40 ein Maximum hat, während das Ausgangssignal des Addierverstärkers gleich Null ist. Auf ähnliche Weise, für vom Ultraschallwandler weg gerichtete Bewegungen hat das Ausgangssignal des Addierverstärkers 41 ein Maximum, während das Ausgangssignal des Differenzverstärkers 40 ein Minimum hat.

Wie aus Fig. 6 ersichtlich, wird durch die oben beschriebene Trennung der Doppler-Signale, die Bewegungen in den obengenannten entgegengesetzten Richtungen entsprechen, eine wesentliche Vereinfachung des komplexen Doppler-Signals erzielt. Dieses vereinfachte Signal kann dann zur Bestimmung der fötalen Herzfrequenz weiter verarbeitet werden. Die Fig. 6A-6B zeigen Signalverläufe, die tatsächlich bei der fötalen Überwachung abgeleitet werden. Fig. 6A zeigt das fötale EKG, das direkt vom Fötus, z. B. durch Entnahme der EKG-Signale an der Kopfhaut des Fötus abgeleitet wird. Fig. 6B zeigt das gesamte, komplexe Doppler-Signal, das z. B. den Bewegungen eines Fötusherzens entspricht. Fig. 6C und 6D zeigen die vereinfachte, erfindungsgemäß erzeugte Doppler- Signale, die zu dem Ultraschallwandler des Systems hin bzw. von ihm weg gerichteten Bewegungen entsprechen Fig. 7 zeigt eine Anordnung, die zur indirekten (externen) Ableitung des komplexen Doppler-Signals gemäß Fig. 6B verwendet wird. In Fig. 7 stellen 71 einen Fötus, 72 eine Querschnitt des Fötusherzens, 73 den Vorhof des Fötusherzens, 74 die Atrioventricularklappen, 75 die Klappe der Aorta, 76 den Unterleib der Mutter, 77 die Gebärmutterarterie, 78 das Sende-Element des Ultraschallwandlers 25 und 79 das Empfangselement des Ultraschallwandlers dar.

Der Signalverlauf gemäß Fig. 6B stellt das komplexe Doppler-Signal dar, das indirekt (extern) durch den Unterleib der Mutter mit der Anordnung gemäß Fig. 7 abgeleitet wird. Dieses komplexe Doppler-Signal wird durch eine geeignete elektronische Signalverarbeitung der empfangenen Echosignale gewonnen, die eine entfernungsmäßige Auslese der Echosignale umfaßt, um Signale, die den Herzschlägen der Mutter oder anderen Bewegungen entsprechen, die nicht vom Fötusherz herrühren, z. B. Bewegungen des Fötus oder Muskelbewegungen der Mutter, zu unterdrücken. Wie in Fig. 6B gezeigt, bleibt das Doppler-Signal komplex, obwohl es nur Komponenten enthält, die von Bewegungen des Fötusherzens herrühren, und obwohl das Grundgeräusch dieses Signals durch die obenerwähnte Signalverarbeitung reduziert wurde. Wie in Fig. 6B als Beispiel gezeigt, enthält das einem fötalen Herzschlag entsprechende Doppler-Signal 61 eine Komponente 62, die den Bewegungen der Vorhofwände entspricht und Komponenten 63, 64, die Öffnungen bzw. Schließungen der Atrioventricularklappen entspricht. Es ist aus den Fig. 6C und D ersichtlich, daß durch die erfindungsgemäße Trennung der Komponenten je nach Richtung der erfaßten Bewegung, eine wesentliche Vereinfachung des komplexen Doppler-Signals gemäß Fig. 6B und auch eine Reduktion des Grundgeräusches ermöglicht, was z. B. die Zählung der fötalen Herzschläge mit erhöhter Genauigkeit ermöglicht.

Versuche haben gezeigt, daß allein mit einer richtungsempfindlichen Verarbeitung der empfangenen Echosignale (d. h. ohne Entfernungsauflösungsvermögen) das gewonnene Doppler-Signal, wie in dem Fall, in dem nur mit Entfernungsauflösungsvermögen gearbeitet wird, um etwa 10 db verbessert wird und daß Artefakten, die von Bewegungen außerhalb der untersuchten Gegend herrühren, mit Sicherheit 30 db darunter liegen. Demgegenüber wird mit der erfindungsgemäßen Kombination einer entfernungsmäßigen Auslese und einer richtungsempfindlichen Verarbeitung der Echosignale eine offensichtlich stärkere Heraushebung der gewonnenen Doppler-Signale erzielt. Zum Beispiel, der Abstand zwischen Doppler-Signalen, die Bewegungen in entgegengesetzten Richtungen entsprechen, beträgt mindestens 26 db, was für die indirekte (externe) Überwachung eine beachtliche Verbesserung bedeutet.

Die Vorteile der oben beschriebenen Erfindung liegen insbesondere darin, daß sie eine stärkere Heraushebung der gewonnenen Doppler-Signale und eine Trennung der Doppler-Komponenten, die Bewegungen in einer vorbestimmten Richtung entsprechen, ermöglicht. Dadurch ist es möglich geworden, für die oben beschriebenen Anwendungen einen relativ breiten Ultraschallstrahl zu verwenden. Durch die erfindungsgemäße Kombination der richtungsempfindlichen Signalverarbeitung mit einer entfernungsmäßigen Auslese der Echosignale, ist es außerdem möglich geworden, Doppler-Signale zu erzeugen, deren Signal-Geräusch-Verhältnis, mit dem von einem vom Fötus direkt abgeleiteten EKG-Signal vergleichbar ist. Zwei wichtige Anwendungen der vorliegenden Erfindung sind die externe Messung der fötalen Herzfrequenz, wobei eine Genauigkeit erzielt wird, die der Genauigkeit der gleichen Messung auf Grund von direkt (vom Fötus) abgeleiteten EKG-Signalen sehr nahe kommt, und die (einfachere) externe Messung der Intervalle zwischen aufeinanderfolgenden fötalen Herzschlägen.

Wie insbesondere aus Fig. 6B-6D ersichtlich, hat die erfindungsgemäße richtungsempfindliche Verarbeitung der Echosignale außerdem den Vorteil, daß die dicht nebeneinander liegenden Doppler-Komponenten, die den fötalen Vorhof- Bewegungen und den Schließungen der Atrioventricularklappen entsprechen, von den Doppler-Komponenten, die den Öffnungen der Atrioventricularklappen entsprechen, voneinander deutlich getrennt werden. Dabei haben die Dopplerkomponenten, mindestens für eine vorbestimmte Richtung, einen einfachen sich wiederholenden Verlauf, der eindeutig einem bestimmtem Punkt innerhalb der Herzperiode entspricht. Es sei zuletzt erwähnt, daß es mit der erfindungsgemäßen Signalverarbeitung praktisch keine Dämpfungsverluste gibt, und daß das Grundgeräusch wesentlich vermindert wird, was die Voraussetzung für eine möglichst genaue Zählung schwacher Signale ist.

Claims

Nach dem Dopplerprinzip arbeitende, richtungsempfindliche Ultraschall-Diagnosevorrichtung zur Überwachung der Herztätigkeit, welche umfaßt:
einen Trägersignal-Generator (20) zum Erzeugen eines kontinuierlichen Trägersignals,
eine mit dem Trägersignal-Generator verbundene Ultraschallwandler-Wandlervorrichtung (25), mit der Ultraschallwellen gesendet und aus den reflektierten Wellen entsprechende Echosignale abgeleitet werden,
eine erste Mischstufe (27), die mit der Wandlervorrichtung und dem Trägersignal-Generator verbunden ist, und
eine zweite Mischstufe (31), die mit der Wandlervorrichtung und über einen ersten Phasenschieber (29) mit dem Trägersignal-Generator verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß sie zusätzlich umfaßt:
einen Code-Generator (22), der ein Codesignal vorbestimmter Form abgibt,
einen ersten Phasenmodulator (23), der zwischen dem Trägersignal-Generator und der Wandlervorrichtung eingeschaltet ist, der das vom Trägersignal-Generator (20) abgegebene Trägersignal mit dem vom Code-Generator abgegebenen Codesignal moduliert, und dessen Ausgang mit einem Eingang der ersten Mischstufe (27) verbunden ist,
einen zweiten Phasenmodulator (30), der zwischen dem ersten Phasenschieber (29) und der zweiten Mischstufe (31) eingeschaltet ist, der das vom ersten Phasenschieber (29) abgegebenen phasenverschobenen Trägersignal mit dem Codesignal moduliert, und dessen Ausgang mit einem Eingang der zweiten Mischstufe (31) verbunden ist,
pro Mischstufe je einen Korrelator (33, 35), der aus Ausgangssignal der Mischstufe mit dem um ein vorbestimmtes Intervall verzögerten Codesignal korreliert, um ein niederfrequentes Signal zu erzeugen, das einer Herzbewegung entspricht, wobei die vorbestimmte Verzögerung so gewählt wird, daß der Korrelationsgrad der Entfernung zwischen dem untersuchten Bereich und der Abstrahlfläche der Wandler der Wandlereinrichtung entspricht,
einen zweiten Phasenschieber (39), der die Ausgangssignale der Korrelatoren (33, 35) weiterleitet, nachdem er zwischen diesen Signalen eine vorbestimmte Phasendifferenz eingeführt hat, und
eine Schaltung (40, 41), die die Summe und/ oder die Differenz der Ausgangssignale des zweiten Phasenschiebers (39) bildet, um Ausgangssignale zu erzeugen, die Bewegungen in bestimmten Richtungen in bezug auf die Lage der Wandler der Wandlervorrichtung (25) entsprechen.