DE2818915A1 - Vorrichtung zur erzeugung von bildern innerer strukturen unter verwendung von ultraschallwellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft die Erzeugung von Bildern unter Verwendung von Ultraschallwellen.

Die Erfindung betrifft insbesondere die Erzeugung von Bildern eingeschlossener optisch undurchsichtiger Objekte durch Ultraschall-Echographie.

Eine Vorrichtung gemäß der Erfindung ermöglicht es, sofort und kontinuierlich sichtbare Darstellungen des Schnittes eines heterogenen Körpers zu bilden, der Diskontinuitäten aufweist, selbst wenn sich diese bewegen.

Eine derartige Vorrichtung ist insbesondere für medizinische Anwendungsbereiche geeignet, da man mit ihr anatomische

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Strukturen innerhalb eines Lebewesens ohne wesentliche Störung betrachten kann.

Selbstverständlich hat die erfindungsgemäße Vorrichtung für Ulstraschall-Echographie auch andere Anwendungsmöglichkeiten als medizinische Untersuchungen. Jedoch ist die erfindungsgemäße Vorrichtung gerade für dieses Anwendungsgebiet, das die höchsten Anforderungen stellt, besonders .geeignet.

Es sind bereits Vorrichtungen zur Ultraschall-Echographie bekannt, mit denen man Bilder eingeschlossener optisch undurchsichtiger Objekte erzeugen kann.

Diese Vorrichtungen unterscheiden sich im wesentlichen durch die Gestalt und das Arbeitsprinzip des Ultraschallkopfes.

Die Geräte, die mit einer parallele Strahlen aussendenden ebenen Sonde arbeiten, umfassen eine Sender-Empfänger-Anordung für Ultraschallwellen, die aus einer oder zwei Reihen von nebeneinander angeordneten Elementarschwingern besteht. Jeder Elementrarschwinger wandelt empfangene elektrische Energie in ausgesandte Ultraschallschwingungen und/oder empfangene Ultraschallenergie in verarbeitbare elektrische Spannungssignale um. Die Geräte umfassen ferner eine Schaltanordnung, welche die verschiedenen Schwinger zyklisch nacheinander mit elektrischen Impulsen eines Impulsgenerators speist, um die Schwinger dazu zu veranlassen, Ultraschallimpulse auszusenden. Ferner führt die Schaltanordnung die elektrischen Signale, die aus der Umwandlung der von dem beobachteten Objekt reflektierten und von den Schwingern aufgenommenen Ultraschallsignalen herrühren, zyklisch nacheinander den Signalverarbeitungseinrichtungen zu, welche eine Vorrichtung zur Erzeugung des eigentlichen Bildes speisen.

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Die abschnittsweise Analyse eines Schnittes kann erhalten werden, sei es mittels einer mechanisch-schwingenden Sender-Empfänger-Anordnung kleiner Abmessungen, sei es mittels einer feststehenden Sender-Empfänger-Anordnung, die ein von einem vibrierenden Spiegel reflektiertes Meßstrahlenbündel erzeugt, sei es durch eine stabförmige Reihenanordnung von Schwingern, die in einer festgelegten Reihenfolge derart erregt werden, daß das fokussierte Ultraschallwellenbündel eine veränderliche Richtung hat und daß der zu untersuchende Bereich die Form eines Kreisausschnittes besitzt.

Die bekannten Vorrichtungen, die Sonden für nicht fokussierte Strahlenbündel einsetzen, verwenden divergierende Ultraschallstrahlenbündel, da keine Kompensation der Beugung stattfindet. Der Querschnitt jedes zur Untersuchung verwendeten Strahlenbündels nimmt mit der Entfernung von dem Sendeschwinger zu. Dadurch können zwei reflektierende Objekte, deren Querschnitt kleiner als der Querschnitt des zur Untersuchung dienenden Strahlenbündels ist, nicht voneinander, unterschieden werden. Der kleinste Querschnitt, den das System liefern kann, bestimmt das Auflösungsvermögen des Systems.

Die Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, durch eine außerordentlich einfache Ausführungsform Leistungen zu erzielen, die mit denen bekannter Vorrichtungen vergleichbar sind, und dabei die medizinischen Anwendungsmöglichkeiten dieser Vorrichtungen dadurch zu verbessern, daß der von den Ultraschallwellen durchquerte Oberflächenbereich des menschlichen Körpers verkleinert wird. Tatsächlich verwenden die mit einer ebenen Sonde arbeitenden bekannten Geräte entweder eine sehr einfache Anordnung, welche Bilder mit einer völlig ungenügenden Auflösung (etwa 6 bis 10 mm) liefert, oder eine sehr komplexe Anordnung, die in bestimmten Fällen

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durch einen leistungsfähigen Rechner gesteuert wird und Bilder liefert, deren Auflösung nahe dem theoretisch möglichen Wert von einer halben Wellenlänge der verwendeten Ultraschallwelle liegt. In beiden genannten Fällen ist die Gesamtberührungsfläche zwischen der Sonde und dem biologischen Medium bedeutend (etwa zehn Quadratzentimeter).

Die Berührfläche der Sonden, welche mechanisch einen Winkelbereich überstreichen, ist geringer als bei den oben genannten Ausführungsformen. Jedoch wird dieser Vorteil durch die Nachteile weitgehend wieder aufgehoben, die den mechanischen Systemen eigen sind (Verschleiß, Schwingungen, niedriger. Meßtakt).

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sonde mit elektronischer Abtastung anzugeben, die so- ausgebildet ist, daß alle zur Untersuchung verwendeten Strahlenbündel durch dieselbe in der Zwischenschicht zwischen der Sonde und dem zu untersuchenden Körper gelegenen Raumzone verlaufen, deren Querschnitt in etwa gleich dem Querschnitt eines Elementarstrahl enbündels ist.

Die erfindungsgemäße Sonde vereinigt die Vorteile der Systeme^ die mit einer nicht fokussierten Sonde und elektronischer Umschaltung (hohe Bildfolge) arbeiten, mit den Vorteilen der mit mechanischer Abtastung arbeitenden Systeme (kleine Berührfläche von etwa einem Quadratzentimeter) und mit gewissen Vorteilen der Systeme, die mit elektronischer Abtastung und Fokussierung arbeiten (Fokussierung und große Schärfentiefe) .

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern unter Verwendung von Ultraschall-Echographie umfaßt in bekannter Weise eine oder zwei Reihen einzelner Schwinger,

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die in Abhängigkeit elektrischer Erregersignale Ultraschallsignale in Richtung auf ein zu untersuchendes Objekt aussenden und/oder empfangene Ultraschallsignale in elektrische Signale umwandeln, Mittel zur Zuführung der elektrisehen Erregersignale zu der einzigen Reihe von Schwingern oder der zur Emission von Ultraschallsignalen dienenden Reihe sowie Mittel zur Erzeugung eines Bildes aus den elektrischen Signalen, die von der einzigen Reihe von Schwingern oder der nur zum Empfang der Ultraschallsignale dienenden Reihe von Schwingern geliefert werden. Diese Vorrichtung ist erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß die einzige Reihe oder jede Reihe von Schwingern längs einer gekrümmten Bande derart angeordnet ist, daß die Ultraschallstrahlen sowohl bei der Emission als auch beim Empfang durch eine schmale Zone verlaufen, welche den Krümmungsmittelpunkt der Bande oder jeder der gekrümmten Banden umgibt.

Gemäß einer ersten Gruppe von Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt diese einen für Ultraschallwellen undurchlässigen Schirm, der durch den Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten Bande (n) verläuft und eine Durchbrechung aufweist, die den Krümmungsmittelpunkt der einzigen Bande oder jeweils einen Krümmungsmittelpunkt der Banden umgibt.

Um die Bildqualität zu verbessern, ist vorzugsweise eine Linse in der Durchbrechung des Schirmes vorgesehen, sofern die Vorrichtung eine einzige Durchbrechung in dem Schirm und eine einzige Reihe von Schwingern besitzt, welche eine Umwandlung von elektrischer Energie in Ultraschallenergie und umgekehrt bewirken. Wenn die Vorrichtung zwei Reihen von Schwingern besitzt, von denen die eine Ultraschallwellen aussendet und die andere Ultraschallwellen empfängt und der Schirm mit zwei Durchbrechungen versehen ist, ist

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in diesem Falle in jeder Durchbrechung eine Linse angeordnet. Es handelt sich um für Ultraschallwellen geeignete Linsen. Im ersten Fall bewirkt diese Linse die Fokussierung sowohl der ausgesandten Ultraschallwellen als auch der reflektierten Ultraschallwellen, während in dem zweiten Fall die Linse, die in dem Krümmungsmittelpunkt der Reihe von Ultraschallwellen aussenden Schwingern angeordnet ist, für eine Fokussierung des ausgesandten Ultraschallwellenbündels ausgebildet ist, wogegen die Linse, die im Krümmungsmittelpunkt der Reihe von Ultraschallwellen empfangenden Schwingern angeordnet ist, die Fokussierung des einfallenden Strahlenbündels bewirkt.

Der wesentliche Effekt beim Einsatz zweier Linsen liegt darin, daß die Schärfentiefe der Sonde verbessert wird, d.h. der Untersuchungsbereich, in dem mindestens eines der Ultraschallstrahlenbündel einen Querschnitt aufweist, der unter einem durch die gewünschte Auflösung bestimmten Wert liegt.

In einer zweiten Gruppe von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfaßt diese anstelle der Linsen für Ultraschallwellen elektronische Mittel, welche elektronische Linsen bilden, die nach dem Umwandeln der Ultraschallwellen in elektrische Signale und vor der Rückumwandlung der verzögerten elektrischen Signale in Ultraschallsignale durchlaufen werden.

Man weiß, daß die Aufgabe einer optischen Linse oder einer Ultraschallinse darin besteht, den Strahlenweg für die der Achse am nächsten gelegenen optischen Wellen oder Ultraschallwellen so zu beeinflussen, daß sowohl im optischen Bereich wie im Ultraschallbereich ein Bildpunkt einem Ding-

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punkt entspricht, wobei die Laufzeiten der optischen Wellen oder Ultraschallwellen, die von einem Dingpunkt ausgehen und in einem Bildpunkt enden, gleich groß sind (Wirkung der Fokussierung).

Die elektronischen Anordnungen, die in der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden, bewirken auf elektrischem Wege verschiedene vorbestimmte Verzögerungen für die verschiedenen Strahlenwege, um die gleiche Wirkung zu erzielen, wie Ultraschallinsen, die in dem oben beschriebenen ersten Fall eingesetzt wurden. Um diese elektronischen Verzögerungseinrichtungen einsetzen zu können, ist vorgesehen, daß auf der Sendeseite die von den Sendeschwingern ausgesandten Ultraschallsignale in elektrische Signale umgewandelt werden und daß diese elektrischen Signale nach ihrer Verarbeitung in den elektronischen Verzögerungsanordnungen wieder in Ultraschallsignale umgewandelt werden, die dann zu dem zu untersuchenden Objekt ausgesandt werden. Ferner werden auf der Empfangsseite die von dem zu untersuchenden Objekt reflektierten Ultraschallsignale in elektrische Signale umgewandelt, die nach ihrer Verarbeitung in den elektronischen Verzögerungsanordnungen wieder in Ultrascha-llsignale umgewandelt werden, die den Empfangs schwingern zugeführt werden.

Im allgemeinen sind die Sende- und Empfangswege voneinander getrennt, was bei einer Verwendung von einer Reihe von Schwingern für den Sendebetrieb und einer weiteren Reihe von Schwingern für den Empfangsbetrieb zwei getrennte elektronische Verzögerungsanordnungen, zwei Wandler zum Umwand von Ultraschallsignalen in elektrische Signale und zwei Wandler zum Umwandeln von elektrischen Signalen in Ultraschallsignale erfordern, um zwei elektronische Linsen

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zu bilden, von denen die eine für den Sendebetrieb und die andere für den Empfangsbetrieb dient. Dabei besteht jedoch die Möglichkeit, den Wandler für die Umwandlung elektrischer Signale in Ultraschallsignale während des Sendebetriebs und den Wandler zur Umwandlung von Ultraschallsignalen in elektrische Signale während des Empfangsbetriebs zusammenzulegen zu einer einzigen Einheit, welche eine Sonde kleiner Abmessungen bildet, die leicht an dem zu untersuchenden Objekt, beispielsweise dem Brustkorb zwischen zwei Rippen an~ geordnet werden kann, um das Herz eines Lebewesens zu untersuchen.

Demgemäß umfaßt eine erfindungsgemäße Anordnung zur Erzeugung von Bildern unter Verwendung von Ultraschail-Echographie gemäß dieser zweiten Gruppe, von Ausführungsformen eine oder zwei Reihen von einzelnen Schwingern, die in Abhängigkeit elektrischer Erregungssignale Ultraschallsignale in Richtung auf ein zu untersuchendes Objekt aussenden und/oder empfangene Ultraschallsignale in elektrische Signale umwandeln, Mittel zum "Zuführen elektrischer Erregersignale zu der einzigen Reihe von Schwingern oder der Reihe von Schwingern, die Ultraschallsignale aussenden, und Mittel zur Erzeugung eines Bildes aus elektrischen Signalen, die von der einzigen Reihe von Schwingern oder der Reihe von Schwingern geliefert werden, welche Ultraschallsignale empfängt, wobei die einzige Reihe von Schwingern oder jede Reihe von Schwingern längs einer gekrümmten Bande angeordnet ist. Diese Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens eine elektronische Linse aufweist, umfassend eine erste Reihenanordnung von Ultraschallschwingern, die nahe dem Krümmungsmittelpunkt der Bande oder jeder der Banden angeordnet ist, elektronische Anordnungen zur differentiellen Verzögerung und eine zweite Reihenanordnung von Ultraschallschwingern.

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Vorzugsweise umfaßt die Vorrichtung zwei gekrümmte Banden von Schwingern und zwei elektronische Linsen, umfassend jeweils eine erste Reihenanordnung von Schwingern, die nahe dem jeweiligen Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten Bande

angeordnet ist, elektronische Anordnungen zur differenziellen Verzögerung und eine zweite Reihenanordnung, wobei die zweite Reihenanordnung der ersten Linse und die zweite
Reihenanordnung der zweiten Linse eventuell miteinander
verschmolzen werden können, so daß sie eine Sonde bilden, die an einem zu untersuchenden Objekt angeordnet werden kann,

Es können noch Mittel vorgesehen sein, mit Hilfe derer man je nach Wunsch die durch die verschiedenen Elemente der
elektronischen Verzögerungsanordnungen erreichte Verzögerung verändern kann.

Weitere Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung, welche in Verbindung mit den
beiliegenden Figuren die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Teiles einer . Vorrichtung gemäß dem Stande der Technik mit einer einzigen Reihe von Schwingern, die längs einer
ebenen Bande angeordnet sind,

Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Teiles einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit einer einzigen Reihe von Schwingern, die längs einer gekrümmten

Bande angeordnet sind, und mit einem Schirm, der eine Durchbrechung im Bereich des Krümmungsmittelpunktes der gekrümmten Bande aufweist, wobei nur die von den äußeren Schwingern der Reihe zu ver-

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schiedenen Zeitpunkten ausgesandten Strahlenbündel eingezeichnet sind,

Fig. 3 eine Darstellung der Wirkung der Durchbrechung in dem Schirm auf die Geometrie des ausgesandten Ultraschallstrahlenbündels in dem analysierten

Winkelbereich,

Fig. 4 die Auswirkung der Durchbrechung in dem Schirm auf die Geometrie des an einem ebenen Hindernis reflektierten Ultraschallstrahlenbündels in dem Bereich zwischen der Durchbrechung und dem Empfangsschwinger,

Fig. 5 bis 8 eine schematische Darstellung der Strahlenwege der Ultraschallstrahlenbündel für den Fall, daß die Schwinger längs gekrümmter Banden angeordnet sind, wobei zwischen vier Fällen unterschieden wird:

ohne Schirm (Fig. 5),

mit einem mit einer Durchbrechung versehenen Schirm (Fig. 6),

mit einem mit einer Durchbrechung versehenen Schirm, in der eine Linse angeordnet ist

20. (Fig. 7),

mit einem mit zwei Durchbrechungen versehenen Schirm, in denen zwei Linsen angeordnet sind, durch deren eine das ausgesandte Ultraschallstrahlenbündel und durch deren andere das reflektierte Ultraschallstrahlenbündel in dem

Fall verläuft, in dem die Vorrichtung zwei Reihen von Schwingern umfaßt (Fig. 8);

Fig. 9 und 10 schematische Darstellungen zweier Vorrichtungen gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung, wobei

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die Fig, 9 den Fall der Verwendung einer einzigen Schwingeranordnung zum Senden und Empfangen von Ultraschallwellen und die Fig. 10 den Fall zeigt, wo zwei getrennte Schwingeranordnungen zum Senden und Empfangen der Ultraschallwellen vorgesehen sind,

Fig. 11 eine genauere Darstellung der in der Figur 10 schematisch dargestellten Ausführungsform,

Fig. 12 ein Schema, welches eine mit den erfindungsgemäßen

Verbesserungen versehene Vorrichtung zur Ultraschalldiagnose zeigt, die gemäß der zweiten Aus

führungsform der Erfindung elektronische Linsen besitzt,

Fig. 13 bis 15 Darstellungen zur Erläuterung der Arbeitsweise der elektronischen Linsen in der Vorrichtung gemäß Fig. 12,

Fig. Ί6 eine genaue Darstellung der Sendestrecke der Vor-^ richtung gemäß Fig, 12, und

Fig." 17 bis 22 Darstellungen, welche die Rolle der Linsen in der Vorrichtung gemäß Fig. 16 illustrieren.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern mittels Ultraschall-Echographie an" zugeben, die sich insbesondere zur Überprüfung interner Strukturen des menschlichen Körpers eignet. Um zur Erfindung zu gelangen, werden die im folgenden beschriebenen oder analoge Maßnahmen vorgeschlagen.

Vor dieser Beschreibung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung soll unter Bezugnahme auf Fig. 1 zunächst daran erinnert

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werden, daß Vorrichtungen zur Erzeugung von Bildern mittels Ultraschall-Echographie bekannt sind, die eine Reihe 1 von N Elementarschwingern 2 umfassen, die nebeneinander in einer Bande angeordnet sind und die

einerseits dazu dienen, bei einer elektrischen Erregung ein Ultraschallstrahlenbündel auszusenden und die

andererseits nach dem Empfang eines an einem zu beobachtenden Objekt als Echo reflektierten Strahlenbündels dieses Ultraschallstrahlenbündel in ein elektrisches Signal in Abhängigkeit der Intensität des empfangenen Ultraschallsignales umwandeln.

In Fig. 1 wurden einerseits- die äußersten Positionen des Analysestrahlenbündels dargestellt, das nacheinander von jedem der die Reihe 1 bildenden N Elementarschwinger 2 ausgesandt wird, d.h. die Position 3a des von dem Elementarschwinger 2a ausgesandten Strahlenbündels und die Position 3b des von dem Elementarschwinger 2b ausgesandten Strahlenbündels. Andererseits wurde die Meßebene 4 zu einem gegebenen Zeitpunkt dargestellt, die sich von den Elementarschwingern 2 mit der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschalls entfernt.

Jeder Elementarschwinger 2 ist nur während der Zeit der Bildung einer Zeile des Ultraschallbildes mit einer elektronischen Sender-Empfänger-Bilderzeugeranordnung verbunden. Diese Zeit entspricht der für das Durchlaufen der Bahn von der Ultraschallsonde zu der am weitesten entfernt gelegenen Struktur und zurück zur Sonde benötigten Zeit. Diese Zeit beträgt für eine Tiefe von etwa 15 cm etwa 200 Mikrosekunden. Ein benachbarter Elementarschwinger 2 wird erst dann erregt, wenn eine von der am weitesten entfernt gelegenen Struktur

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reflektierte Ultraschallwelle den als mechanisch-elektrischen Wandler verwendeten Elementarschwinger in Schwingungen versetzt hat.

Jeder Punkt der Meßebene entspricht einem Punkt des BiId-Schirmes und zwar einem einzigen, dessen Helligkeit eine Funktion der Intensität der empfangenen Ultraschallwelle ist. Auf der Meßebene 4 wurde der von dem Ultraschallstrahlenbündel 3b am besten "ausgeleuchtete" Bereich dargestellt und die Bezugsziffer 6 bezeichnet den im "Halbschatten" liegenden Bereich, auf den weniger Ultraschallwellen auffallen.

Die Elementarschwinger bestehen aus Keramikkörpern des Typs PZT (Bleizirkonat-Titanat),■die auf zwei Seiten mit Metall beschichtet sind. Die Elementarflächen werden durch Schleifen oder durch chemische Bearbeitung einer der beiden Flächen erhalten.

Die in der Fig. 1 dargestellte Vorrichtung besitzt den Nachteil, daß die Elementarschwinger 2 keine abgeblendeten und fokussierten Ultraschallstrahlenbündel aussenden und empfangen. Dadurch ergibt sich eine schlechte Auflösung der Bilder und die Vorrichtung erfordert für den Fall, daß man ein Organ oder einen Gewebeabschnitt im Inneren eines lebenden Organismus beobachten will, eine relativ große Kontaktfläche mit der Haut des Patienten. Diese Kontakt^

2 fläche liegt in der Größenordnung von 10 cm .

Gemäß dem wesentlichen in Fig. 2 dargestellten Merkmal der Erfindung ist die aus dem Stand der Technik bekannte und in"Fig. 1 dargestellte ebene Reihenanordnung 1 der Elementarschwinger 2 durch eine gekrümmte, beispielsweise längs

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eines Kreisbogens gekrümmte Reihenanordnung 11 ersetzt, die eine Reihe von N Schwingern 12 desselben Typs umfaßt, der auch bei der Anordnung gemäß Fig. 1 verwendet wurde (das heißt piezo-elektrische Schwinger mit PZT-Keramikkörpern, die auf zwei Seiten mit Metallschichten versehen sind). Bei einer ersten Schar von Ausführungsformen der Erfindung ist ein Schirm 17 vorgesehen, der eine Durchbrechung 18 in Form eines Spaltes aufweist, der um die Krümmungsachse 19 der gekrümmten Reihenanordnung 11 angeordnet ist, so daß er eine Blende für die Ultraschallstrahlenbündel bildet. Das heißt, daß sowohl das von einem Schwinger ausgesandte Strahlenbündel (wie beispielsweise das von dem Schwinger 12a ausgesandte Strahlenbündel 13a) als auch ein reflektiertes Strahlenbündel abgeblendet werden, das von einem in dem zu erforschenden und jenseits des Spaltes gelegenen Bereich befindlichen Hindernis reflektiert wird.

Das von Ultraschallwellen getroffene Hindernis sendet eine akustische Welle in alle Richtungen aus, speziell längs der Richtung Objekt-Spalt-Schwinger 12a. Diese zurücklaufende Welle wird bei ihrem Durchtritt durch den Spalt 18 von neuem abgeblendet. Sie trifft danach auf den Schwinger 12a und 'den oder die benachbarten Schwinger. In jedem Fall wird aber nur das von dem Schwinger 12a gelieferte elektrische Signal verwertet, da nur er mit dem Empfänger verbunden ist.

In Fig. 2 wurde ferner das an der anderen äußeren Grenze liegende Ultraschallstrahlenbündel 13b dargestellt, das von dem Schwinger 12b ausgesandt wird.

In Fig. 2 erkennt man eine Zone 15, die zu einem gegebenen Zeitpunkt t beobachtet wird. Wie man erkennt, kann im Falle einer Beobachtung innerer Strukturen des menschlichen Körpers

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der Kontakt zwischen der erfindungsgemäßen Vorrichtung und der Haut des Patienten auf einen dem Spalt 1S entsprechenden sehr kleinen Bereich begrenzt werden. Dies ist äußerst vorteilhaft, wenn man beispielsweise das menschliche Herz beobachten will. Der Spalt 18 kann in diesem Fall zwischen zwei Rippen angeordnet werden, d.h. dort, wo der Durchtritt der Ultraschallwellen erleichtert wird. Dies ist mit einer bekannten Vorrichtung gemäß Fig. 1 nicht möglich, da diese eine große Berührfläche erforderlich macht, die üblicherweise mehrere Rippen überdeckt, die ein Hindernis für den Durchtritt von Ultraschallwellen darstellen.

Im speziellen Fall hat der Spalt 18, dessen Abmessungen von der Frequenz der Ultraschallwellen, dem Krümmungsradius der Reihenanordnung und der gewünschten Auflösung abhängen, einen Querschnitt von etw;
Rolle einer Blende.

Querschnitt von etwa 1 cm . Er spielt auf diese Weise die

Die gekrümmte Reihenanordnung oder Bande 11 gemäß Fig. 2 umfaßt zwei Reihen von N Schwingern, und zwar eine für den Sendebetrieb und einen für den Empfangsbetrieb. Selbstverständlich kann man aber auch eine einzige Reihe von N Schwingern vorsehen, die sowohl zum Senden als auch zum Empfang dienen (wie dies für die ebene Reihenanordnung 1 in Fig. 1 der Fall ist).

In Fig. 3 ist das von dem gerade aktiven Sendeschwinger 12A ausgesandte Strahlenbündel 13A sowie eine Begrenzung auf das Strahlenbündel 13B nach dem Durchtritt durch die Durchbrechung 18 dargestellt (die Verlängerung des Strahlenbündels 13A, die sich ergäbe, wenn der Schirm 17 nicht vorhanden wäre, ist durch gestrichelte Linien 13C wiedergegeben). In der Meßebene sind die Bereiche 15B und 15C dargestellt, in

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denen die Strahlenbündel 13B bzw. 13C auftreffen, das heißt die Bereiche, die von den Ultraschallwellen bei Vorhandensein eines mit einer Durchbrechung versehenen Schirmes und ohne Schirm getroffen werden. Man erkennt deutlich die Blendenwirkung, die durch den Schirm 17 und den Spalt 18 hervorgerufen wird.

In Fig. 4 ist die Blendenwirkung für ein von dem Bereich 15D reflektiertes Strahlenbündel 16A dargestellt. Der Schirm 17 begrenzt das Strahlenbündel 16A auf ein Strahlenbündel 16B nach dem Durchtritt durch die Durchbrechung 18. Das ausgeblendete Strahlenbündel 16B trifft nur einen aktiven Empfangsschwinger 12B.

In Fig. 5 wurde schematisch das beispielsweise von einem Schwinger 12c ausgestrahlte Strahlenbündel dargestellt, wenn kein Schirm 17 und Spalt 18 vorhanden ist, d.h. ohne Blende. Das Strahlenbündel weist daher einen relativ großen Öffnungswinkel auf.

Die Anordnung eines Schirmes 17 mit einem Spalt 18 ermöglicht es, wie dies in Fig. 6 dargestellt ist, das auseinanderlaufende Strahlenbündel einzuengen, da der Spalt 18 die Rolle einer Sekundärquelle sowohl bei der Emission als auch beim Empfang des Ultraschallstrahlenbündels durch die Schwinger spielt. Dadurch verengt der Spalt 18 jedes Elementarstrahlenbündel zweimal, nämlich wenn ihn die Ultraschallwellen beim Aussenden wie beim Zurückkehren durchqueren, wie dies unter Bezugnahme auf die Fig. 3 und 4 erläutert wurde.

In der Fig. 7 ist die vorteilhafte Wirkung dargestellt, die man erhält, wenn in dem Spalt 18 eine Linse 20 für Ultraschallwellen angeordnet ist, wobei diese Linse das Auseinander-

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streben der Strahlen des Strahlenbündels noch weiter vermindert.

Wenn eine Linse 20 vorgesehen ist, besitzt jedes einzelne zur Messung ausgesandte Strahlenbündel, wie etwa das Strahlenbündel 13a eine geringere Dicke. Das gleiche gilt für das reflektierte Strahlenbündel, wodurch sich die seitliche Auflösung verbessern läßt. Darüberhinaus ermöglicht es die Linse, die Zahl der Sender bei gleicher öffnungsweite zu erhöhen und damit die Bildschärfe zu verbessern.

Schließlich kann, wie dies die Darstellung in Fig. 8 zeigt, nicht nur eine einzige Reihenanordnung 11 vorgesehen sein, welche sowohl ültraschallstrahlenbündel sendet als auch empfängt, sondern es können zwei Reihenanordnungen 11a und 11b vorgesehen sein, von denen die erste für den Sendebetrieb und die zweite für den Empfangsbetrieb verwendet wird. In diesem Falle sind zwei Linsen 2OA und 2OB für die Ultraschallwellen vorgesehen, von denen die eine auf das ausgesendete Strahlenbündel 13a und die andere auf das reflektierte Strahlenbündel 13b einwirkt.

Die Ausführungsform der Ultraschallsonde mit zwei Reihenanordnungen rechtfertigt sich dadurch, daß der Senderschwinger ständig von dem Empfängerschwinger getrennt ist, wodurch sich die Ausführung des Umschalters vereinfacht, welcher die Empfängerschwinger nacheinander mit einem rauscharmen Vorverstärker verbindet, da die dem Empfängerschwinger zugeführten Impulse nicht mehr gleichzeitig auch am Eingang des Umschalters anliegen.

Da andererseits der Senderschwinger und der Empfängerschwinger in der gleichen Ebene liegen, wird weniger Energie in der

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Zone nahe dem Spalt zum Empfängerschwinger hin reflektiert als in der weiter entfernt gelegenen Zone.

Diese Verminderung der Empfindlichkeit kompensiert teilweise jene, die durch die Dämpfung für die vom Spalt fern liegende Zone verursacht wird.

Die Ausbeute des Empfängers variiert in Abhängigkeit der Meßtiefe, um so Amplitudensignale aufzunehmen, die zur Modulation der Elektronenstrahlen der Bildröhre geeignet sind. Die Korrektur der Ausbeute ist daher geringer mit zwei nebeneinanderliegenden Reihenanordnungen.

Unter Bezugnahme auf die Fig. 9 und 10 soll nun kurz die gesamte Vorrichtung nach der ersten Gruppe von erfindungsgemäßen Ausführungsformen erläutert werden, die entweder eine einzige Reihenanordnung von Schwingern aufweisen, die sowohl als Sender als auch als Empfänger arbeiten (Fig. 9), oder zwei getrennte Reihenanordnungen von Schwingern aufweisen, von denen die eine für den Sendebetrieb und die andere für den Empfangsbetrieb dient (Fig. 10).

In Fig. 9 ist eine Vorrichtung mit einer einzigen Reihenanordnung dargestellt, die im wesentlichen drei Anordnungen umfaßt:

eine Sonde 21, umfassend eine einzige Reihenanordnung mit einer Reihe von nebeneinander in Form einer gekrümmten Bande angeordneten Schwingern, wobei sich die Krümmungsachse der Bande bei 19 befindet und einen nicht dargestellten Schirm mit einer ebenfalls nicht dargestellten Linse, die ebenfalls im Bereich der Krümmungsachse 19 liegt. Ferner erkennt man in Fig. 9 elektrische Anschlußleitungen 22, von denen jeweils eine Leitung einem Schwinger zugeordnet ist,

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eine elektronische Anordnung 23, die über ein Kabel 24 mit der Sonde 21 verbunden ist (genauer gesagt mit den Anschlußleitungen 22 dieser Sonde) und den -Sender, die Reihenschalter und den Empfänger umfaßt,

und einen Oszillographen 25 als Sichtgerät, auf dessen Schirm 26 man das Bild 27 des zu beobachtenden Objektes erkennt.

Der auf dem Schirm wiedergegebene Sektor stellt ein synthetisches Bild des analysierten Sektors dar. In dem speziellen Fall handelt es sich um das Herz 28 eines Patienten 29, wobei das Herz durch den Brustkorb 30 hindurch betrachtet wird, dessen von den ultraschallwellen kaum durchdrungene Rippen 31 man erkennen kann. Der Kontakt zwischen dem Gerät 21, 23, 25, insbesondere der Sonde 21 und dem Patienten 29 erfolgt durch die Haut 32 hindurch in einem sehr kleinen Bereich von einigen Quadratzentimetern, der den Krümmungsmittelpunkt 19 umgibt bzw. im Bereich der Linse liegt, die um den Krümmungsmittelpunkt herum angeordnet ist.

In Fig. 10 ist eine komplexere Vorrichtung aus der ersten Gruppe von Ausführungsformen der Erfindung dargestellt, die zwei Reihenanordnungen 11A und 11B umfaßt, von denen die erste für die Emission und die zweite für den Empfang von ültraschallstrahlenbündeln dient. Um die Figur zu vereinfachen, ist nur ein einziger Spalt 18 dargestellt, in Höhe dessen eine Linse 20 für ultraschallwellen angeordnet ist. Das zu untersuchende Objekt ist bei 33 dargestellt.

In der Figur 10 wurde mit ausgezogenen Linien der Hin- und Rückweg des Ultraschallstrahles 3a dargestellt, der der Bildung einer Bildlinie entspricht. Ferner wurde mit gestrichelten Linien der Ultraschallstrahl 3b dargestellt.

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weichetder Bildung der folgenden Bildlinie entspricht. Die Anordnung gemäß Fig. 10 umfaßt:

einen getriggerten Oszillator 34, der den Schwingern 12A der Reihenanordnung 11A während einiger Mikrosekunden eine Sinuswelle mit der Frequenz von einigen MHz und einer Amplitude von einigen-zig Volt liefert, wobei die Anstiegs- und Abstiegszeiten dieses Sinussignales sehr kurz sind (weniger als eine halbe Periode der Sinuswelle);

einen Empfänger 35, welcher die von den Empfangsschwingern 12B der Reihenanordnung 11B aufgenommenen Signale empfängt und verstärkt;

ein Sichtgerät 25 (Kathodenstrahlröhre) auf deren Schirm 26 ein Bild 27a sichtbar ist;

"einen Doppelanalogumschalter 36, der sequentiell jeweils eine Verbindung einerseits zwischen dem getriggerten Oszillator 34 und jedem der Sendeschwinger 12A und ande-rerseits zwischen jedem der Empfangsschwinger 12B und dem Vorverstärker des Empfängers 35 gewährleistet.

Mit den Vorrichtungen gemäß den Fig. 9 und 10 kann man seriell oder parallel arbeiten. In der seriellen Betriebsweise werden die einzelnen Schwinger der Reihenanordnung 11 (Fig. 9) oder 11A (Fig. 10) nacheinander in der Weise gespeist, daß die Schwinger alle einzeln zyklisch nacheinander senden, wobei der Empfang ebenfalls seriell erfolgt: Jeder der Schwinger der Reihenanordnungen 11 oder 11A empfängt Ultraschallsignale und sendet daraufhin elektrische Signale aus, die zyklisch

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nacheinander dem Empfänger 35 zugeleitet werden.

Wenn N die Anzahl der einzelnen Schwinger bedeutet und Fl die Zeilenfrequenz (Arbeitstakt des getriggerten Oszillators in der Größe von einigen KHz), so ist die Bildfrequenz gleich Fl/N, das heißt etwa 50 bis 200 Bilder pro Sekunde,

Bei der parallelen Betriebsweise werden elektrische Signale gleichzeitig an alle Schwinger der Reihenanordnungen 11 und 11A ausgesandt, wobei der gesamte Sektor während der Dauer einer Zeile abgetastet wird. Die Bildfolge ist also dann eine Funktion der Arbeitsweise des Umschalters des Empfangsweges, der als schneller Chopper verwendet wird. Der maximal erreichbare Wert ist gleich der Triggerfrequenz des Oszillators. ' ■

In Fig. 11 ist die Vorrichtung gemäß der Fig. 10 genauer dargestellt. In Fig. 11 findet man wieder die beiden Reihenanordnungen 11A und 11B mit den Schwingern 12A bzw. 12B, den Sender 34 zum Aussenden elektrischer Signale, und die Bildröhre 25 mit dem Schirm 26 und dem Bild 27a, die von dem Empfänger 35 her gespeist wird. Die Umschaltanordnung 36 der Fig. 8 ist in zwei Hälften 36A und 36B unterteilt, wobei die eine 36A der Sendeseite und die andere 36B der Empfangsseite zugeordnet ist. Ferner ist die Anordnung 37 der Fig. 10 in eine Synchronisationseirh eit 37A und eine Abtasteinheit 37B für die Bildröhre 25 unterteilt. In Fig. 11 sind die einzelnen Anschlußleitungen 22A und 22B dargestellt, von denen die ersteren jeweils einen Schwinger 12A mit seinem Leistungsverstärker 38 und der zugehörigen Anpassungsschaltung verbinden und die Anschlußleitungen 22B jeweils einen Schwinger 12B mit seinem rauscharmen Vorverstärker 35 verbinden. Bei dieser Ausführungsform hat man es

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vorgezogen, eine der Zahl der Empfangswege entsprechende Zahl von Empfängern zu verwenden und die sich daher auf einem hohen Niveau befindlichen Ausgangssignale mit Standard-Analog-Umschaltern umzuschalten, anstatt die von den Schwingern 12B gelieferten auf einem sehr niedrigen Niveau liegenden Signale umzuschalten.

Bei der seriellen Betriebsweise arbeitet die Vorrichtung gemäß Fig. 11 in ähnlicher Weise wie die Vorrichtungen unter Verwendung von Sonden mit parallelen Bündeln und sequentieller Abtastung.

Der Impulsgenerator 34 erzeugt unter der Wirkung der Steuersignale der Synchronisierungseinheit 37A sinusoidale Wellenzüge kurzer Dauer (eine Mikrosekunde), die nacheinander jedem der Schwinger 12A über den Umschalter 36A zugeführt werden: D.h. wenn ein Impuls an einen bestimmten Schwinger gegeben wird, so wird der folgende Impuls dem danebenliegenden Schwinger zugeführt und zwar nur ihm und so weiter.

Wenn der Schwinger -12A erregt wird, wird nur das Signal, das von dem durch den Schwinger 12B gespeisten Empfänger geliefert wird, für die Steuerung der Helligkeit der Bildröhre verwendet, wobei dieses Signal über eine Sammelleitung 40 und die Leitung 41 läuft.

Man erkennt, daß es sich bei dem von den Ausführungsformen gemäß den Fig. 9, 10 und 11 erzeugten Bild um ein Bild des B-Types handelt.

Als Variante kann man Reihenanordnungen von Schwingern herstellen, die anstelle der Form einer kreisförmig gekrümmten Bande die Form einer Kugelkalotte haben, womit sich Bilder

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des Typs "C" erzeugen lassen mit der Möglichkeit, Ebenen
mit variabler Tiefe und Neigung zu untersuchen.

Es können auch mehrere nebeneinanderliegende Schwinger
gleichzeitig durch Signale erregt werden, die gegeneinander um vorbestimmte Beträge phasenversetzt sind, so daß die aufgrund der verschiedenen Laufwege entstehenden Phasenverzögerungen kompensiert werden und ein fokussiertes Ultraschallstrahlenbündel erzeugt wird. Das benachbarte Bündel wird in der Weise erhalten, daß man die Gruppe der erregten Schwinger in der gleichen Weise versetzt, wie dies vorher geschehen ist.

Eine Zusammenfassung oder Gruppierung der Schwinger kann in einer Ebene erfolgen, um so ein fokussiertes Strahlenbündel in zwei Querrichtungen zu erhalten.

Es werden nun einige praktische Hinweise für ein Ausführungsbeispiel gegeben, dessen Merkmale im Hinblick auf eine allgemeine Anwendung in der Medizin bestimmt sind.

Da die Auflösung in der Tiefe direkt mit der Breite der
Ultraschallimpulse verknüpft ist, sollte der Durchlaßbe-

20' reich der Schwinger sehr groß sein, um während der akustischmechanischen Rückumwandlung wieder Signale zu erhalten,
deren Anstiegs- und Abstiegszeiten im Bereich der entspre~
chenden Zeiten des Erregerimpulses bleiben (d.h. etwa unter 100 Nanosekunden). Ein derartiges Durchgangsverhalten läßt

sich entweder durch Dämpfung der Rückseite der Schwinger

oder vorzugsweise durch Anpassung der mechanischen Impedanz erhalten (Einlegen von zwei Lamellen geeigneter Beschaffenheit und Stärke zwischen die Schwinger und das Medium, in
dem sich die Ultraschallwellen ausbreiten). Die mechanische

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Anpassung mit Hilfe mehrerer zwischengelegter Schichten hat darüberhinaus die folgenden Vorteile: Sehr geringe globale Umwandlungsverluste des Schwingers (im Bereich von 3 dB), wodurch eine Herabsetzung der Sendeleistung möglich wird; eine sehr bequeme Herstellung der Elementarschwinger, da diese auf der Rückseite des Schwingers ausgebildet sind, die frei zugänglich ist.

Die Frequenz beträgt beispielsweise 2 MHz (Wellenlänge 0,75 mm), wobei die Wahl der Frequenz das Ergebnis eines Kompromisses zwischen der seitlichen Auflösung und der maximalen Meßtiefe ist. Dieser Kompromiß wird einerseits durch die Beugung erzwungen, deren Wirkung mit steigender Frequenz abnimmt, und andererseits durch die Dämpfung, deren Wirkung mit steigender Frequenz zunimmt.

Die Schwinger werden aus einem zu einer gekrümmten Form bearbeiteten Plättchen aus PZT-Keramik (Bleizirkonat-Titanat) hergestellt (Typ P 1.60), der wegen seiner elektrischen und piezo-elektrischen Eigenschaften gewählt wird. Ihre Abmessungen sind 4x10 mm mit einem Abstand von 0,2 mm (zwanzig Elemente über einen Winkel von 60°), oder, 3x10 mm (zwanzig Elemente über einen Winkel von 45°)

Die Abmessungen des Spaltes werden in Abhängigkeit der Wellenlänge, der Schärfentiefe und der gewünschten Auflösung bestimmt. Die Linsen haben im allgemeinen verschiedene Brennweiten (2,5 cm und 4 cm), um die Schärfentiefe (10 cm) zu verbessern. Sie können entweder als Zylinderlinsen oder als sphärische Linsen ausgebildet sein.

Abschließend ist zu bemerken, daß die wesentlichen Merkmale der ersten Gruppe von Ausführungsbeispielen der Erfindung darin liegen, daß eine Sonde mit einer Anordnung der Schwinger

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in Form eines gekrümmten Stäbchens und einem Schirm "vorgesehen ist, der mindestens einen Spalt aufweist, wobei in dem Spalt oder in den Spalten vorzugsweise jeweils eine Linse angeordnet ist. Daher kann man eine herkömmliche Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern mit Hilfe von Ultraschallwellen, die eine geradlinige Reihenanordnung von Schwingern aufweist und ohne Schirm arbeitet in eine erfindungsgemäße Vorrichtung umwandeln, indem man die bekannte Schwingeranordnung durch eine erfindungsgemäße Sonde und die über ein Rechteck erfolgende Abtastung durch eine über einen Kreissektor erfolgende Abtastung ersetzt.

Gemäß der Erfindung ist diese Sonde gewölbt. Sie kann zylindrisch oder sphärisch geformt sein, wobei sie in diesem Fall eine teilweise Kompensation der Beugung in einer Querrichtung bewirkt. Sie kann aus einer Zeile oder Bande von Schwingern oder einer aus den Schwingern gebildeten Matrix bestehen.

Man kann ferner eine mechanische Einrichtung vorsehen, welche die Linse oder die Linsen deformiert, um auf diese Weise mit ein und derselben Sonde ausgehend von der Zwischenfläche, in welcher der Schirm angeordnet ist, sowohl die nahegelegenen Bereiche als auch die tiefer gelegenen Zonen genau untersuchen zu können, indem man den Krümmungsradius und daher die Brennweite der Linsen verändert. Der Krümmungsmittelpunkt der Sonde kann etwas diesseits der Trennfläche Sonde-Haut (im Falle der Untersuchung innerer Organe) liegen, um eine genauere Abbildung der Regionen nahe der Haut zu ermöglichen.

Im Falle zweier Reihenanordnungen von Schwingern können diese verschiedene Krümmungsradien besitzen.

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Was die elektronische Steuerung betrifft, so können verschiedene bekannte Abtastanordnungen für den Sende- und Empfangsbetrieb verwendet werden.

Man kann eine Trennwand vorsehen, welche die Sendeschwinger und die Empfangsschwinger voneinander trennt, wenn zwei getrennte Reihen von Schwingern für Senden und Empfangen vorhanden sind, um zu vermeiden, daß vom Rand des Spaltes oder von der Linse reflektierte parasitäre Ultraschallwellen auf die Empfangsschwinger fallen.

Anhand der Fig. 12-22 soll nun eine zweite Gruppe von Ausführungsbeispielen der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben werden.

Die in der Fig. 12 dargestellte Vorrichtung entspricht der mit getrennten Wegen für Senden und Empfangen arbeitenden Art.

Diese Vorrichtung umfaßt eine Steuereinheit 51, welche zuerst den Hochfrequenzsender 52 steuert. Dieser Sender gibt elektrische Impulse auf die Ausgangsleitung 53, welche einen beweglichen Arm 54 eines Umschalters 55 speist, der N Kontakte 56 besitzt. Jeder dieser Kontakte 56 ist über eine feste Leitung 57 mit einem Elementarschwinger 58 verbunden. Die N Schwinger 58 sind längs einer gekrümmten Bande 59 angeordnet, wobei diese aus Schwingern 58 bestehende Bande 59 in der gleichen Art ausgebildet ist, wie die bei der ersten Gruppe von Ausführungsbeispielen für den Fall beschriebene Bande, in dem Senden und Empfangen getrennt ablaufen.

Jedesmal, wenn ein Elementarschwinger 58 einen elektrischen Impuls von dem Sender 52 über die Leitung 53, den Arm 54 und

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den ihm zugeordneten Leiter 57 erhält, gibt der Schwinger 58 einen Ultraschallimpuls 60 ab, der sich in dem geeig*- neten Medium 61 fortpflanzt. Der Schaltarm oder Umschalter 54 wird durch eine Steuereinheit 51 gesteuert, so daß er nacheinander während kurzer Zeiträume vorbestimmter gleicher Dauer an jedem Kontakt 56 anliegt. Am Ende seines Durchlaufes vom oberen Kontakt 56 bis zum unteren Kontakt 56 kehrt der Schaltarm 54 zum Anfang d.h. zum oberen Kontakt 56 zurück und ein neuer Zyklus beginnt« Aufgrund dieser Steuerung sendet jeder Schwinger 58, beginnend bei dem obersten Schwinger 58 fortschreitend bis zum untersten Schwinger 58 einen ültraschallwellenimpuls aus, wonach ein neuer Zyklus beginnt.

Gegenüber dem gekrümmten Plättchen 59 mit den Schwingern ist eine ebene stäbchenförmige Anordnung 62 kleinerer Abmessungen angeordnet, die η Schwinger 94 umfaßt, welche die von ihnen empfangenen Ultraschallimpulse in elektrische Impulse umwandeln können. Die Zahl η der Schwinger 94 der Reihenanordnung 62 kann von der Zahl N der Schwinger 58 der gekrümmten Reihenanordnung 59 verschieden sein. Von jedem der Schwinger 94 geht ein Leiter 63 "aus, der an einer elektronischen Einheit 64 endet, die (n - 2) Verzögerungsleitungen umfaßt» Wenn man die mit der Schwingeranordnung 62 verbundenen aufeinanderfolgenden Leitungen mit 63., , 63.,.. . 63, ..,63 bezeichnet, so sind

ι z. (n*~ ι) η

nur die Leiter 63-...63, _... mit Verzögerungsleitungen verbunden, während die Leiter 63., und 63 nicht mit Verzöge·=- rungsleitungen verbunden sind, so daß die von den äußersten Schwingern 94 der Schwingeranordnung 62 empfangenen Signale nicht verzögert werden.

Am Ausgang der Einheit 64 sind η Leiter 65 angeordnet, die in einem Kabel 66 zusammengefaßt sind, das an einer Sonde

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67 endet, welche η Leiter 68 aufweist. Jedem Leiter 65 entspricht ein Leiter 68. Die η Leiter 68 enden an η Schwingern 92, die längs eines ebenen Stäbchens 69 angeordnet sind, welches die aktive Oberfläche der Sonde 67 bildet. Man erkennt, daß jeder Schwinger 94 mit einem Schwinger 92 verbunden ist, sei es direkt (d.h. ohne Verzögerung mit Ausnahme der durch die Verbindungsleitungen hervorgerufenen Verzögerung) im Falle der beiden äußersten Schwinger, sei es mit einer Verzögerung (hervorgerufen durch die Verzögerungsleitungen der Einheit 64) für die anderen Schwinger. Die Schwingeranordnung 6 9 kann entweder eine einzige Reihe von η Schwingern 92 aufweisen, die sowohl zum Senden als auch zum Empfangen dienen, oder zwei Reihen von η Schwingern, von denen die erste Reihe über die Leiter 68 mit den Leitern 65 verbunden ist, während die zweite Reihe über Leiter 70 und durch ein Kabel 71 mit η Leitern 72 verbunden ist, die an einer analog zur Einheit 64 ausgebildeten elektronischen Einheit 73 enden. Die elektronische Einheit 73 besitzt also ebenfalls (n-2) Verzögerungsleitungen. Sie umfaßt ferner η Ausgangsleitungen 74, von denen jede mit einem Leiter 70 direkt oder über eine Verzögerungsleitung der Einheit 73 verbunden ist.

Die Leiter 74 sind an η Schwinger 96-einer analog zu der Schwingeranordnung 62 ausgebildeten ebenen Schwingeranordnung 75 angeschlossen. Die äußersten Schwinger der Schwingeranordnung 75 sind ohne eine Verzögerung mit den entsprechenden äußersten Schwingern der Anordnung 69 verbunden (für den Empfang), während die anderen Schwinger der Schwingeranordnung 75 jeweils über eine Verzögerungsleitung mit einem entsprechenden Schwinger der Schwingeranordnung 69 für den Empfang verbunden sind.

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Die Schwinger 96 der Schwingeranordnung 75 senden bei Erregung über die entsprechende Leitung 74 Ultraschallwellen 76 aus, die sich in einem geeigneten, zu dem Medium 61 analogen Medium 77 ausbreiten. Diese ultraschallwellen werden von N Schwingern 78 empfangen, die auf einer analog zu der Bande 59 ausgebildeten gekrümmten Bande 79 angeordnet sind. Jeder Schwinger 78 ist über einen Leiter 79a an einen Kontakt 80 eines Umschalters 81 angeschlossen, dessen beweglicher Schalterarm unter der Steuerung der Steuereinheit 51 sich synchron mit dem beweglichen Schalterarm 64 dreht. Der bewegliche Schalterarm 82 ist über einen Leiter 83 an den Signaleingang eines Empfängers 84 angeschlossen, der ebenfalls von der Steuereinheit 51 ge^ steuert wird.

Der Signalausgang des Empfängers 84 ist über einen Leiter 85 an den Wehnelt-Zylinder 36 einer Kathodenstrahlröhre 8 angeschlossen, die gleichfalls Steuersignale von der Steuereinheit 51 über Leiter 88 und 89 empfängt.

Um die Beschreibung der Fig. 12 abzuschließen, ist noch zu bemerken, daß das Stäbchen oder die Schwingeranordnung 69 an dem zu untersuchenden Objekt A anliegt, beispielsweise zwischen zwei Rippen des Brustkorbes einer Person. Bei 90 ist der Sektor dargestellt, der analysiert werden kann und bei 91 ein Elementarbündel von Ultraschallwellen.

Im folgenden wird nun die Arbeitsweise der in der Fig. 12 dargestellten Vorrichtung beschrieben, wobei zur Erläuterung der Arbeitsweise der elektronischen Linsen die Fig. 13 und 15 herangezogen werden.

Auf der Senderseite erregt der Sender 52 unter der Steuerung der Steuereinheit 51 nacheinander die N Schwinger 58

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auf der gekrümmten Bande 59..

In Fig. 12 wurden die Ultraschallstrahlen 60 dargestellt, die von dem am oberen Ende in Fig. 12 dargestellten Schwinger 58 ausgesendet werden. Die Ultraschallwellen treffen gleichzeitig unter verschiedenen Winkeln auf die η Schwinger 94 der ebenen Schwingeranordnung 62, welche die Ultraschallsignale in elektrische Signale umformt.

Die elektrischen Signale, die von den Schwingern 94 der Schwingeranordnung 62 als Antwort auf die Ultraschallwellen 60 ausgesandt werden, welche ihrerseits von dem im oberen Abschnitt der Fig. 12 angeordneten Schwinger 58 ausgesandt wurden, werden über die Leiter 63, die Einheit 64, die Leiter 65, das Kabel 66 und die Leiter 68 zu den η Schwin·^· gern 92 der Schwingeranordnung 69 übertragen. In diesen Schwingern werden die elektrischen Signale in Ultraschallwellen umgeformt, welche das Strahlenbündel 91 bilden.

Das von den Schwingern 92 der Schwingeranordnung 69 ausgesandte Strahlenbündel 91 entspricht schließlich dem Bündel von Strahlen 60, die von dem Schwinger 58 ausgesandt wurden, wobei die zwischen den Schwingeranordnungen 62 und 69 liegenden Anordnungen einen "Umformer" darstellen.

Wenn man zunächst annimmt, daß der Umformer in der Einheit 64 kein Element aufweist, das auf jeder der Leitungen 63 bis 65 unterschiedliche Verzögerungen bewirkt, so befindet man sich in der Situation, die in Fig, 13 schematisch dargestellt ist. Das heißt, der Umformer bewirkt, daß der Primärquelle oder dem Dingpunkt S (welcher dem obersten Schwinger 58 entspricht) eine Sekundärquelle oder ein Bildpunkt S¹ entspricht, der ein Strahlenbündel mit dem

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Öffnungswinkel θ aussendet, welches dem Sektor oder Öffnungswinkel 90 der Fig. 12 entspricht. In Fig. 13 erkennt man ferner die Stäbchen oder Schwingeranordnungen 62 und 69 mit den Schwingern 59 bzw. 92. Zwischen diesen beiden Schwingeranordnungen ist jede der Elementarleitungen der Fig. 12 durch Leitungen 93 in Fig. 13 dargestellt.

Man erhält auf diese Weise ein ültraschallwellenbündel, dessen Intensität in axialer Richtung maximal ist, da es einem mittleren Schwinger 58 entspricht, das jedoch divergent ist. Die seitliche Auflösung oder Auflösung in Querrichtung der akustischen Bilder, die mit einem derartigen von der Sekundärquelle S' ausgestrahlten Ultraschallwellen^ bündel erhalten werden, ist offensichtlich sehr schlecht (beispielsweise 1 cm und schlechter),

Um diesen Nachteil zu beseitigen, werden gemäß dem wesentlichen Merkmal der zweiten Gruppe von Ausführungsformen der Erfindung in die Leitung 93 Verzögerungselemente 95 eingebaut (sie bestehen beispielsweise aus Verzögerungsleitungen klassischer Bauart).

Dank der Existenz dieser Verzögerungselemente 95, entspricht die Anordnung 62, 93, 95, 92 einer Ultraschallinse unter der Bedingung, daß von den äußeren Rändern her, d.h. bei Betrachten der Fig. 14 von oben und unten, die Verzögerung zum Zentrum hin zunimmt. In Fig. 14 wurden durch Rechtecke wachsender Länge die zunehmende Verzögerung auf den Verzögerungsleitungen dargestellt. Auf den beiden äußersten Leitungen ist keine Verzögerung vorgesehen. So ist der oberste Schwinger 94 mit dem obersten Schwinger 92 ohne Erzeugung einer Verzögerung direkt verbunden. Das gleiche

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gilt für die Verbindung zwischen den untersten Schwingern 94 und 92.

Wenn die von der Quelle S ausgesandten akustischen Wellen durch die in der Fig. 14 dargestellte elektronische Linse in akustische Wellen umgeformt werden, die im Punkt S" konvergieren, so stellt die Gesamtheit der Verzögerungsleitungen 95 eine einer akustischen Linse äquivalente Anordnung dar, welche ein von der Quelle S ausgesandtes Ultraschallwellenbündel fokussiert. In der gleichen Weise konvergieren die von den Quellen S₁ und S₂, also beispielsweise durch die äußersten Schwinger 58 ausgesandten Ultraschallwellenbündel (während die Quelle S einem mittleren Schwinger 58 entspricht) in den Punkten S"- bzw. S"₂·

Anstelle der Verzögerungsleitungen 94, welche in jeder Leitung eine feststehende Verzögerung bewirken, ist bei der Ausführungsform gemäß Fig. 15 eine Verzögerungseinheit 64' vorgesehen, die variable programmierbare Verzögerungen auf jeder Leitung hervorrufen kann, mit Ausnahme der obersten und der untersten Leitung. Die Verzögerungseinheit 64' stellt eine entsprechende Lösung zu einer Linse mit variabler Brennweite dar. Auf diese Weise kann'man den Konvergenzpunkt S" in Fig. 14 zwischen

zwei Extremwerten S"■-- und S"_w verändern (Fig. 15)

a D

In jedem Falle, sei es mit einer Einheit, die eine feste Verzögerung bewirkt (Fig. 14) oder mit einer Einheit, welche eine variable Verzögerung bewirkt (Fig. 15), erhält man mittels einer Schwingeranordnung kleiner Abmes-

2 sungen, deren Oberfläche in der Größenordnung von 1 cm sein kann, ein zur Analyse verwendbares Ultraschallwellenbündel, das fokussiert ist und dessen Richtung veränderbar

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ist (der Konvergenzpunkt S" kann zwischen S" und S" in Fig. 14 variieren), dessen Schärfentiefe jedoch verringert ist.

im folgenden wird nun Bezug auf Fig. 16 genommen, in der lediglich der Senderteil der in Fig. 12 dargestellten Anordnung/jedoch mit mehr Details dargestellt ist.

Der Sender 52 speist, wie dies bereits oben erläutert wurde, nacheinander die verschiedenen Kontakte 56,. bis 56_N des Umschalters 55 und von dort über die Leitungen 57 nacheinan*- der die Schwinger 5S₁ bis 58.,.

In Fig. 16 wurde die Übertragung der von den Schwingern 5S₁ bis 58 nacheinander ausgesandten Ultraschallwellen in dem Medium 61 dargestellt, die den mittleren Schwinger 94 der Schwxngeranordnung 62 erreichen. Die Laufwege der den mittleren Schwinger 94 erreichenden Ultraschallwellen sind verschieden, so daß auch die von den Ultraschallwellen zum Durchlaufen dieser Bahnen benötigten Laufzeiten unterschiedlich sind. Dabei entspricht die kürzeste Laufzeit der mittleren Bahn 60 , während die längsten Laufzeiten den' äußersten Bahnen 60. und 60^. entsprechen. Die Unterschiede zwischen den Bahnen werden durch die Verzögerungs-. .. leitungen 9.5-kompensiert, welche auf-diesen-Leitungen eine Verzögerung der Signale bewirken, wobei die Verzögerung von der auf den äußersten Leitungen hervorgerufenen Verzögerung T₁ zu der auf der mittleren Leitung hervorgerufenen Verzögerung T/_n_i\ hin zunimmt. Ferner sind in jeder Leitung 93 Leistungsverstärker 98 vorgesehen, und zwar auch auf den Leitungen 93, die keine Verzögerungseinheit besitzen, um die an den Anschlußstellen und bei der Übertragung auftretenden Verluste auszugleichen und eine Anpassung der Impedanz

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zwischen den Verzögerungsleitungen und den Sekundärschwingern 92 der Schwingeranordnung 6 9 sicherzustellen.

Die Laufzeiten bei der übertragung der elektrischen Signale zwischen jedem Schwinger 58 und dem entsprechenden Schwinger 92 sind identisch dank dem Vorhandensein der Verzögerungsleitungen 95, die, wie oben erläutert wurde, eine von T, _₁. nach T₁ abnehmende Verzögerung bewirken, die dazu bestimmt ist, die Wegunterschiede der Ultraschallwellen in dem Medium 61 zu kompensieren (eine analoge Anordnung ist auf der Empfangsseite vorgesehen).

In Fig. 16 ist der Meßsektor 90 des zu untersuchenden Objektes A dargestellt. Man kann die Entsprechung zwischen dem zwischen den Strahlen 6 0- und 6 0 eingeschlossenen Winkel 0m und dem erforschten Winkelbereich gleich 6m erkennen, der in dem analysierten Winkelbereich 90 enthalten ist. Schließlich soll noch auf die Fig. 17 bis 22 Bezug genommen werden, um die Erläuterung der Arbeitsweise der in den Fig. 12 und 16 dargestellten Vorrichtung abzuschließen.

In den Fig. 17, 19 und 21 ist der Fall dargestellt, welcher dem Einsatz eines mit einer Durchbrechung oder zwei Durchbrechungen versehenen Schirmes entspricht, wobei in den Durchbrechungen jeweils eine Linse angeordnet sein kann (gemäß der ersten Ausführungsform der Erfindung). Dagegen zeigen die Fig. 18, 20 und 22 die erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der den Linsen äquivalente elektronische Mittel verwendet werden. Die in Fig. 18 dargestellte Vorrichtung entspricht dabei der in Fig. 17 dargestellten Vorrichtung und in der gleichen Weise entsprechen die Fig. 20 und 22 den Fig. 19 bzw. 21. In den Figuren erkennt man die in den Fig. 6, 8 und 10 dargestellten gekrümmten Schwingeranordnun-

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gen 11 mit Schwingern 12 und die in den Fig. 12 und 16 dargestellten gekrümmten Schwingeranordnungen 59 und 79.

Fig. 17 entspricht dem Fall, in dem ein mit einer Durchbrechung versehener Schirm 17 verwendet wird, der jedoch in dieser Durchbrechung 18 keine Linse trägt. Das von dem oberen Schwinger der Schwingeranordnung 11 ausgesandte Ultraschallwellenbündel ist in Fig. 17 schraffiert dargestellt. Die in der Fig. 18 dargestellte äquivalente elektronische Anordnung entspricht dem Fall der Fig. 13, d.h. dem Fall, in dem keine Verzögerungsleitung vorgesehen ist.

Das von dem oberen Schwinger 58 der Schwingeranordnung 59 ausgesandte entsprechende Ultraschallwellenbündel ist in Fig. 18 schraffiert dargestellt. In dieser Figur erkennt man ferner die Schwingeranordnung 62 und 69 sowie die Leitungen 93 der Fig. 13. Man erkennt, daß man auf diese Weise ein Strahlenbündel 91a zur Analyse erhält, dessen Qualität sehr schlecht ist. Daher ergibt sich auch eine schlechte seitliche Auflösung der akustischen Bilder.

Während also Fig. 17 im wesentlichen dem in den Fig. 2 und 6 dargestellten Fall entspricht, entspricht die Fig. 19 der- in der Fig. 7 dargestellten Ausführungsform. Bei dieser trägt der Schirm 17 eine Linse 20. Wenn man die schraffierten Bündel der Fig. 17 und 19 vergleicht, bemerkt man die erreichte Verbesserung.

Diese Verbesserung erkennt man auch bei einem Vergleich der Fig. 20 (die das elektronische Äquivalent zu Fig. 19 darstellt) mit der Fig. 18; Fig. 20 zeigt in schematischer Darstellung die erfindungsgemäße Anordnung mit einer Ein" heit 64, welche Verzögerungsleitungen umfaßt und zusammen mit den Schwingeranordnungen 62 und 69 der Ultraschall- · linse 20 in Fig. 19 entspricht. Man erhält auf diese Weise

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ein Strahlenbündel 91, das jenem der in Fig. 12 dargestellten analog ist und welches erlaubt, akustische Bilder mit einer guten seitlichen Auflösung zu erhalten.

Fig. 21 entspricht im wesentlichen Fig. 8 mit einem Schirm 17, der zwei Durchbrechungen aufweist, wobei in der einen Durchbrechung eine Linse 2OA für die emittierten Wellen und in der anderen Durchbrechung eine Linse 2OB für die empfangenen Wellen angeordnet ist. In Fig. 22 ist eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit zwei elektronischen Linsen darge-~ stellt, dig den Linsen 2OA und 2OB entsprechen. Das heißt, die Linse 62, 64, 69 wird für die ausgesandten.Wellen und die Linse 69, 73, 75 für die empfangenen Wellen verwendet. In der Fig, 22 wurden im übrigen die aus der Fig. 12 bekannten Bezugszeichen verwendet.

Die Figuren 17 und 22 zeigen klar die Beziehung zwischen der ersten Gruppe und der zweiten Gruppe von Ausführungsformen der Erfindung,wobei der wesentliche Unterschied zwischen den beiden Gruppen darin besteht, daß die in der ersten Gruppe verwandten Ultraschallinsen in der zweiten Gruppe durch elektronische Linsen ersetzt sind.

Das Austauschen der fokussierenden Ultraschallinsen durch elektronische Linsen gestattet:

das seitliche Auflösungsvermögen durch eine nachlaufende Fokussierung zu verbessern,

gegebenenfalls den Sendeweg und- den Empfangsweg voll-~ ständig voneinander zu trennen, woraus sich eine beträchtliche Verminderung des Pegels an parasitären Echosignalen ergibt, die durch Mehrfachreflexion der

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akustischen Wellen erzeugt werden, und
das Gerät in zwei Teile zu spalten:

a) eine Einheit zur Erzeugung (Senden) und zur Verarbeitung (Empfang) der elektrischen Signale;

b) eine Miniatursonde 67, die nur aus der Sender-Empfänger-Schwinger-Anordnung 69 besteht, deren
Berührfläche mit dem zu untersuchenden Objekt
in der Größenordnung von einem Quadratzentlmeter
liegen kann. '

Man erinnert sich, daß eine derartige Konfiguration bereits bei den Geräten mit der Bezeichnung "sectorscan" verwendet wurde, die von einem Rechner gesteuert sind. Bei diesen
bekannten Vorrichtungen bestimmt der Rechner auf der Sendeseite für jede Meßrichtung die Amplitude und die Phase der

Erregersignale für die Sendeschwinger. Auf der Empfangsseite werden alle Signale der Empfangsschwinger parallel verarbeitet gemäß der Technik der nachlaufenden Fokussierung«
In diesen bekannten Vorrichtungen ist die Zahl der parallel zue'inander verlaufenden Wege praktisch auf 16 oder 2Ö wegen der außerordentlichen Komplexität der elektronischen Schaltungsanordnungen begrenzt. Dagegen kann man bei der zweiten Gruppe von Ausführungsbeispielen eine sehr viel größere
Anzahl von Wegen haben und benötigt keine Datenverarbeitungs' einrichtung.

Mit einer Vorrichtung gemäß der zweiten Gruppe von Ausführungsformen der Erfindung kann man folgendes zugleich erreichen :

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die Erzeugung konvergenter ültraschallwellenbündel mit variierender Ausbreitungsrichtung,

einen Empfang mit fester Fokussierung oder nachlaufender Fokussierung entsprechend derselben Richtung, und zwar mittels einer sehr einfachen Vorrichtung, wobei die festen oder flüssigen Ausbreitungsmedien 61 und 67 mit den beiden zugeordneten Reihen von Schwingern die Rolle eines Analogrechners spielen, der mit Ultraschallraumwellen oder -Oberflächenwellen betrieben werden kann (transversale oder longitudinale Wellen entweder in einem Festkörper oder in einer Flüssigkeit.

Es ist zu bemerken, daß die elektronische Empfangslinse (von der Empfangsschwingeranordnung 6 9 bis zur Schwingeranordnung einschließlich der elektronischen Einheit 73) auf zwei verschiedene Arten betrieben werden kann:

Mit fester Fokussierung: Eine von der Brennweite der elektronischen Linse auf der Sendeseite verschiedene Brennweite der elekronischen Linse auf der Empfangsseite gewährleistet eine gute seitliche Auflösung mit einer großen Schärfentiefe, wobei die Arbeitsweise jener der Anordnung entspricht, die zwei Ultraschalllinsen verwendet, und

mit nachlaufender Fokussierung: In diesem Falle werden programmierbare Verzögerungsleitungen verwendet, d.h. Schaltungsanordnungen, welche eine Modifizierung der verschiedenen Verzögerungen gemäß einem vorbestimmten Programm zulassen, wobei die Verteilung der Phase über die Zeit hin in der Weise variiert, daß sich der Fokus mit derselben Geschwindigkeit wie die Ultraschallwellen

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bewegt. Man erhält auf diese Weise eine gute Auflösung (1-2 mm) im gesamten untersuchten Bereich aber um den Preis einer größeren öffnung und daher ,einer größeren Kontaktfläche.

Abschließend ist zu bemerken, daß die Schwinger 58 und 78 auf den gekrümmten Flächen 59 bzw. 79, deren Zahl N etwa zwischen 20 und 40 liegen kann, vorzugsweise eine Breite größer als \ haben (wobei mit A, die Wellenlänge der Ultraschallwellen bezeichnet wird und A. für die medi" zinischen Anwendungsfälle beispielsweise in der Größenordnung von 0,75 mm liegt), während die Schwinger 94, 92 und 96 der Schwingeranordnungen 62, 69 bzw. 75 deren Zahl η etwa 20 bis 40 betragen kann, vorzugsweise eine Breite unter \ beispielsweise eine Breite von X haben.

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Claims (17)

1. _n 28J8915

   Patentanwälte Dipl.-Ing. H. Weickmann, Dipl.-Phys.

   Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber

   8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 820 PLBA MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 98 3921/22

   2 jj· April 1978

   Patentansprüche

   ι 1./ Ultraschallsonde zur Verwendung in einer Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern mittels Ultraschall-Echographie, dadurch gekennzeichnet , daß sie Schwinger (12; 12A, 12B; 58, 78) aufweist, die auf einer gekrümmten Oberfläche mosaikartig oder in Form einer Reihe derart verteilt angeordnet sind, daß durch eine elektronische Umschaltung von einem Schwinger zum anderen ein Winkelbereich abtastbar ist und daß Ultraschallwellenbündel erzeugt werden können, die in einem bestimmten Bereich konvergieren.
2. 2. Ultraschallsonde nach Anspruch 1, dadurch g e k e η η ζ, eichnet , daß sie einen für Ultraschallwellen undurchlässigen Schirm (17) umfaßt, der im Konvergenzbereich der Ultraschallwellen angeordnet ist und eine Durchbrechung (18) im Mittelpunkt (19) des Konvergenzbereiches aufweist.
3. 3. Ultraschallsonde für eine Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern mittels Ultraschall-Echographie, umfassend eine oder zwei Reihen von einzelnen Schwingern, wobei die Sonde zum Zusammenwirken mit einer elektronischen Anordnung zur Erregung der Schwinger und zur bildlichen Darstellung der Ultraschall-Echosignale ausgebildet ist, die von den Schwingern empfangen werden, dadurch

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   gekennzeichnet , daß die einzige Reihe von Schwingern oder jede Reihe von Schwingern (12; 12A, 12B) längs einer gekrümmten Bande (11; 11A, 11B) angeordnet ist und daß die Sonde einen für Ultraschallwellen undurchdringlichen Schirm (17) aufweist, der durch den Krümmungsmittelpunkt (19) der gekrümmten Bande (11) oder jeder der gekrümmten Banden (11 A, 11B) verläuft und jeweils eine Durchbrechung (18) um den Krümmungsmxttelpunkt (19) oder jeden der Krümmungsmittelpunkte (19) aufweist, wobei in der Durchbrechung (18) vorzugsweise eine Linse (20, 2OA, 20B) für Ultraschallwellen vorgesehen ist.
4. 4. Vorrichtung zur Erzeugung von Bildern mittels Ultraschall-Echographie, umfassend eine oder zwei Reihen von einzelnen Schwingern, welche bei Erregung durch elektrische Signale Ultraschallsignale auf ein zu untersuchendes Objekt abstrahlen und/oder empfangene Ultraschallsignale in elektrische Signale umwandeln, Mittel, um die elektrischen Erregersignale der einzelnen Reihe von Schwingern oder der die Ultraschallsignale aussendenden Reihe von Schwingern zuzuführen und Mittel zur Erzeugung eines Bildes aus den elektrischen Signalen, die von der einzigen Schwingerreihe oder der dem Empfang der Ultraschallsignale dienen- den Schwingerreihe geliefert werden, dadurch gekennzeichnet , daß die einzelne Schwingerreihe oder jede der Schwingerreihen (12; 12A, 12B; 58, 78) längs einer gekrümmten Bande (11; 11A, 11B; 59, 79) derart angeordnet ist, daß die Ultraschallwellen sowohl beim Senden als auch beim Empfang durch einen schmalen Bereich hindurchtreten, welcher den Krümmungsmittelpunkt (19) der gekrümmten Bande oder jeder der gekrümmten Banden umgibt.
5. 5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet , daß sie einen für Ultraschallwellen

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   undurchlässigen Schirm (17) umfaßt, der durch den Krümmungsmittelpunkt (19) der gekrümmten Bande oder jeder der gekrümmten Banden verläuft und eine Durchbrechung (18) aufweist, die um den oder die Krümmungsmittelpunkte angeordnet ist.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß eine einzige Reihe (11) von Schwingern (12) und ein Schirm (17) vorgesehen ist und daß in der Durchbrechung

   (18) des Schirmes (17) eine Linse (20) für Ultraschallwellen angeordnet ist.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich net, daß zwei Reihen von Schwingern und ein Schirm mit zwei Durchbrechungen (18) vorgesehen ist und daß in jeder Durchbrechung (18) eine Linse (2OA, 20B) für Ultraschallwellen angeordnet ist, wobei die Brennweiten der beiden Linsen (2OA, 20B) gegebenenfalls verschieden sind.
8. 8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Reihe(n) von Schwingern (11; 11A, 11B) längs einer zylindrisch gekrümm— ten Bande angeordnet sind.
9. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet , daß die Reihe(n) der Schwinger längs einer sphärisch gekrümmten Bande angeordnet sind.
10. 10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche '5, 7, 8 und 9, dadurch gekennzeichnet , daß sie eine Trennwand zur Trennung der beiden Reihen von Sendeschwingern und Empfangsschwingern aufweist, um zu vermeiden, daß die von

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    den Rändern des Spaltes (18) oder der Linse reflektierten parasitären Echos auf die Empfangsschwinger fallen.
11. 11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5, 7, 8, 9 und 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Achsen der beiden Linsen oder der beiden SchwingeranOrdnungen einen kleinen Winkel miteinander einschließen, derart, daß sie in einem innerhalb des abgetasteten Winkelbereichs liegenden Punkt konvergieren.
12. 12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch

    gekennzeichnet, daß Mittel vorgesehen sind, um den Krümmungsradius und damit auch die Brennweite der Linse (n) zu verändern.
13. 13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 5 bis 12, umfassend eine Mehrzahl von Sonden gemäß einem der Ansprüche 1, 2 und 3, dadurch gekennzeichnet , daß die Sonden synchron zueinander in einer Ebene bewegbar sind, derart, daß auf demselben Bildschirm mehrere Abtastwinkelbereiche gleichzeitig darstellbar sind.
14. 14. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch g e k e η η -

    zeichnet, daß sie mindestens eine elektronische Linse aufweist, umfassend eine erste Reihenanordnung (62, 75) von Ultraschallschwingern (94, 96), die nahe dem Krümmungsmittelpunkt der gekrümmten Bande oder jeder der gekrümmten Banden (59, 79) angeordnet ist, elektronische Mittel zur differentiellen Signalverzögerung und eine zweite Reihenanordnung (69) von Ultraschallschwingern (92).
15. 15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet , daß sie zwei gekrümmte Banden (59, 79)

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    mit Schwingern (58, 78) und zwei elektronische Linsen aufweist, umfassend jeweils eine erste Reihenanordnung (62, 75) ■ von Schwingern (94, 96), die nahe dem Krümmungsmittelpunkt jeder gekrümmten Bande angeordnet ist, elektronische Mittel (64, 73) zur differentiellen Signalverzögerung und eine zweite Reihenanordnung (69) von Schwingern, wobei die zweite Reihenanordnung der ersten Linse und die zweite Reihenanordnung der zweiten Linse gegebenenfalls unter Bildung einer Sonde (67) zusammengelegt werden können, welche zur Anordnung an dem zu untersuchenden Objekt bestimmt ist.
16. 16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet , daß die elektronischen Mittel (64, 73) zur differentiellen Signalverzögerung in der Weise programmierbar sind, daß sie in der Zeit veränderliche Verzögerungen bewirken.
17. 17. Vorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, gekennzeichnet durch einen Sender (52) , welcher zyklisch nacheinander die auf einer gekrümmten Bande (59) angeordneten Sendeschwinger (58) über einen ersten Umschalter (55) mit elektrischen Impulsen speist, einen Empfänger (84), der zyklisch und nacheinander elektrische Impulse von den auf einer gekrümmten Bande (79) angeordneten Empfangsschwingern (78) über einen zweiten Umschalter (81) empfängt, und eine Steuereinheit (51), welche den Sender (52), den Empfänger (84) und die Synchronisierung der beiden Umschalter (50, 81) steuert.

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