DE2839881A1

DE2839881A1 - ULTRASONIC SCANNING DEVICE

Info

Publication number: DE2839881A1
Application number: DE19782839881
Authority: DE
Inventors: Arthur E Nagy; Andrew P Proudian
Original assignee: Second Foundation Inc
Current assignee: Second Foundation Inc
Priority date: 1977-09-14
Filing date: 1978-09-13
Publication date: 1979-03-29
Also published as: CA1121500A; JPS5538180A; GB2010484A; GB2010484B; DE2839881B2

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 43OO ESSEN - ■ ΛΜ RUHrRSTElN 1 · TFL.: (02 O1) 4126 Seite -/£ - S 479PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 43OO ESSEN - ■ ΛΜ RUHrRSTElN 1 · TFL .: (02 O1) 4126 Page - / £ - S 479

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SECOND FOUNDATION 6325 DeSoto Avenue, Suite D, Woodland Hills, Kalifornien 91367, V.St.A.SECOND FOUNDATION 6325 DeSoto Avenue, Suite D, Woodland Hills, California 91367, V.St.A.

Ultra scha11-Abta steinrichtungUltra scha11 sampling device

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschall-Abtasteinrichtung, insbesondere eine solche zur Erzeugung von Sektorabtastungen in einem abzutastenden Objekt.The invention relates to an ultrasonic scanning device, in particular one for generating sector scans in an object to be scanned.

Dynamische Querschnittsechografie (DCE) ist eine übliche Methode zur Erzeugung seguentieller, zweidimensionaler Bilder von Querschnittsscheiben der menschlichen Anatomie mit Hilfe von Ultraschallstrahlung bei einer Bildfrequenz, die die dynamische Sichtbarmachung sich bewegender Organe ermöglicht. Die DCE verwendenden Einrichtungen werden in der Regel DCE-Abtaster genannt und senden und empfangen kurze Ultraschall-" impulse in Form von schmalen bzw. scharfen Bündeln oder Linien. Die Amplitude bzw. Stärke des reflektierten Signals als eine Funktion der Zeit, die unter Verwendung einer Sollschallgeschwindigkeit in eine Stellung umgesetzt wird, wird auf einer Kathodenstrahlröhre oder einer anderen geeigneten Einrichtung in einer Radar- oder Sonaranzeigen analogen Weise zur Anzeige gebracht. Wenn auch DCE zur Erzeugung von Bildern irgendeines Objekts oder Gegenstandes verwendet werden kann, dient sie häufig zur Sichtbarmachung des Herzens und der Hauptherzgefäße. Dynamic Cross Sectional Echography (DCE) is a common one Method for generating sequential, two-dimensional images of cross-sectional slices of the human anatomy with the help of ultrasonic radiation at a frame rate that the dynamic visualization of moving organs enabled. The devices using DCE will typically be DCE scanners called and send and receive short ultrasonic "impulses in the form of narrow or sharp bundles or lines. The amplitude of the reflected signal as a function of time using a desired sound velocity is transferred to a position on a cathode ray tube or other suitable device displayed in a radar or sonar display analogous manner. Even if DCE for generating images of any kind Object or object can be used, it is often used to make the heart and the main heart vessels visible.

Bekannte DCE-Abtaster können nach der Geometrie ihres Sicht-Known DCE scanners can according to the geometry of their visual

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feldes (lineare oder sektorförmige Abtastung), nach den zur Abtastung dieses Sichtfeldes^ dienenden Mitteln (mechanische oder elektronische Abtastung) und· danach klassifiziert werden, ob der Wandler den Patienten oder das Objekt durch ein Wasserbad oder durch direkten Kontakt mit der Objektoberfläche, z.B. der Haut eines Patienten unter Verwendung eines geeigneten Kontaktgels oder -Öls abtastet. Lineare Abtasteinrichtungen erzeugen eine Abtastung aus einer Gruppe von nominell parallelen Abtastzeilen, die gegeneinander um einen Zeilenabstand versetzt angeordnet sind, der etwa mit der vor allem von den Wandlern der Einrichtung bestimmten effektiven Breite jeder Zeile vergleichbar ist. Der von solchen Wandlern abgebildete Querschnitt ist daher angenähert rechteckig, wobei seine Breite vom Zeilenabstand und der Gesamtanzahl der Zeilen bestimmt ist, während seine Tiefe von der verwertbaren Eindringtiefe der Ultraschallstrahlung in den Körper und dem eindeutigen Abtastbereich der Einrichtung bestimmt. Lineare. Abtaster werden allgemein dort benutzt, wo ein relativ großer Bereich an Körperoberfläche zur Verfügung steht, um die interessierenden Teile der Anatomie erfassen zu können, so z.B. bei der Abtastung von Unterleibsorganen. Sektorabtaster erzeugen Abtastungen aus einem Fächer von divergierenden Linien, die gegeneinander winkelbeabstandet sind, jedoch- einander nominell an einem Punkte schneiden. Die Winkelabtastung, sei sie eben oder uneben, hängt von der Einrichtung ab und ist im wesentlichen vergleichbar mit der effektiven Winkelbreite jeder Zeile. Der von solchen Abtastern abgebildete Querschnitt ist daher angenähert keil- oder tortenförmig, d.h. er umfaßt etwa einen Winkelsektor, dessen gesamte Winkelbreite oder dessen Sektor-Abtastwinkel von dem Winkelabstand der Zeilen und der Gesamtanzahl der Zeile abhängig ist. Der Sektorradius wird von der verwertbaren Eindringtiefe der Ultraschallstrahlung in den Körper und dem eindeutigen Erfassungsbereich der Einrichtung bestimmt. Sektorabtastungen werden allgemein dort verwendet, wo" das anatomische Fenster oder der anatomische Bereich auf der Körperoberfläche alsfield (linear or sector-shaped scanning), according to the Scanning of this field of view ^ serving means (mechanical or electronic scanning) and classified accordingly, whether the transducer is directing the patient or the object through a water bath or through direct contact with the object surface, e.g. palpates a patient's skin using an appropriate contact gel or oil. Linear scanning devices produce a scan from a group of nominally parallel scan lines that are spaced against each other by a line spacing are arranged offset, approximately with the effective width of each determined primarily by the transducers of the device Line is comparable. The cross-section imaged by such transducers is therefore approximately rectangular, with its Width determined by the line spacing and the total number of lines is, while its depth of the usable depth of penetration of the ultrasonic radiation in the body and the unambiguous scanning range of the device determined. Linear. Scanners are commonly used where a relatively large Body surface area is available to those of interest To be able to capture parts of the anatomy, e.g. when scanning abdominal organs. Generate sector scanner Samples from a fan of diverging lines which are angularly spaced from one another, but from one another nominally cut at one point. The angular scanning, be it flat or uneven, depends on the device and is essentially comparable to the effective angular width of each line. The one imaged by such scanners Cross-section is therefore approximately wedge-shaped or pie-shaped, i.e. it comprises approximately one angular sector, the entire angular width of which or the sector scanning angle of which depends on the angular spacing of the lines and the total number of lines. Of the The sector radius is determined by the usable depth of penetration of the ultrasonic radiation into the body and the clear detection area determined by the establishment. Sector scans are generally used where "the anatomical window or area on the body surface as

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Zugang zu dem interessierenden anatomischen Teil relativ klein ist, so.z.B. beim Herzen eines Erwachsenen, beim Gehirn und beim Auge.Access to the anatomical part of interest is relatively small, e.g. at the heart of an adult, at the Brain and eye.

Auf die Entwicklung von DCE-Sektorabtastern wurde umfangreiche Arbeit verwandt. Zu bekannten, direkt applizierbaren Sektorabtastern gehören phasengesteuerte Gruppenabtaster und mechanische Abtaster. Bei phasengesteuerten Gruppenabtastern, beispielsweise denjenigen in den Artikeln von M.G. Maginness u.a. "State-of-the-art in Two-dimensional Ultrasonic Tranducer Array Technology", Medical Physics, VoI 3, Nr. 5, Sept./Okt. 1976, Von Ramm u.a. "Cardiovascular Diagnosis in the Real Time Ultrasound Imaging", Acoustical Holography, Vol. 6, 1975 und J. Kisslo u.a. "Dynamic Cardiac Imaging Using a Phased-Array Transducer System", veröffentlicht von Duke University, Durham, North Carolina, findet ein großes Linearfeld (16-60 Elemente) von kleinen Wandlern Verwendung, bei dem eine veränderliche Zeit— (Phasen-) Verzögerung zwischen den Elementen des Feldes sowohl beim Senden als auch beim Empfang des Ultraschallsignals vorgesehen ist und die Strahlrichtung durch die Größe der Zeitverzögerung zwischen den Einzelelementen bestimmt wird. Beim Sektorabtasten unter Verwendung von phasengesteuerten Gruppenabtastern wird die Abtastung ohne mechanische Bewegung des Wandlerfeldes vorgenommen, welch letzteres in stationärem Kontakt beispielsweise mit der Haut des Patienten bleibt. Solche phasengesteuerten Gruppenabtaster haben jedoch einige für die Praxis schwerwiegenden Nachteile. Einer dieser Nachteile liegt in der relativ komplizierten Ausbildung des Multi-Element-Wandlerfeldes und insbesondere in der Kompliziertheit der zur Steuerung des Elektronenstrahls erforderlichen Sende/Empfangselektronik, die zu einem relativ hohen Kostenaufwand von phasengesteuerten Gruppenabtastern führt. Außerdem ist die Qualität des Ultraschallstrahlbündels bei phasengesteuerten Gruppen— abtastern in Bezug auf die Seitenauflösung, die Seitenecho-The development of DCE sector scanners has been extensive Work related. Phase-controlled group scanners belong to known, directly applicable sector scanners and mechanical scanners. In group phased scanners, such as those in the articles of M.G. Maginness et al. "State-of-the-art in two-dimensional Ultrasonic Tranducer Array Technology ", Medical Physics, Vol 3, No. 5, Sept./Oct. 1976, Von Ramm et al." Cardiovascular Diagnosis in the Real Time Ultrasound Imaging ", Acoustical Holography, Vol. 6, 1975 and J. Kisslo et al. "Dynamic Cardiac Imaging Using a Phased-Array Transducer System" published by Duke University, Durham, North Carolina, a large linear field (16-60 elements) of small transducers is used, in which a variable Time (phase) delay between the elements of the field in both sending and receiving the ultrasonic signal is provided and the beam direction by the size of the time delay between the individual elements is determined. In sector scanning using phased group scanners, scanning becomes without mechanical movement of the transducer field made, the latter in stationary contact, for example with the The patient's skin remains. Such phased group samplers, however, have some serious practical problems Disadvantage. One of these disadvantages is the relatively complicated design of the multi-element transducer array and especially in the complexity of the transmission / reception electronics required to control the electron beam, which leads to a relatively high cost of phased array scanners. Besides, the quality is of the ultrasonic beam in phased groups scan in relation to the page resolution, the page echo

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pegel und die Möglichkeit des Auftretens von Nebenzipfeln im Vergleich zu derjenigen von Einzelwandlerabtastern schlecht, insbesondere dann, wenn -die Strahlrichtungswxnkel größer als 30 von der Normalen des Wandlers entfernt liegen, wodurch die brauchbaren Abtastwinkel auf etwa 60 selbst dann beschränkt sind, wenn der Strahl über diese Grenze hinaus gesteuert werden könnte. Eine andere Beschränkung bekannter phasengesteuerter Gruppenabtaster und aller Direktkontaktabtaster besteht darin, daß der.abgetastete Bereich um das Zentrum der Wandleroberfläche insbesondere auf der Haut oder der Oberfläche des Objekts und daher außerhalb des Patienten oder Objekts zentriert ist, so daß bei einigen Anwendungsfällen nahe Strukturen nicht ausreichend aufgelöst werden,, während bei anderen Anwendungsfällen anatomische Strukturen das Sichtfeld der Abtasteinrichtung begrenzen können. Dies gilt vor allem bei der kardialen Abtastung, bei der das Ultraschall-Zutrittsfenster zum Herzen allgemein zwischen den zweiten und fünften Rippen gerade links des Brustbeins liegt. In diesem Falle begrenzen die Rippen das sichtbare Abtastfeld besonders bei korpulenten erwachsenen Patienten, bei denen die Rippen nahe der Patientenhaut liegen, so daß das Wandlerfenster nicht in der vorgesehenen Weise in den Interkostalraum gedrückt werden kann. Um das Störproblem durch die Rippen zu vermeiden, würde es notwendig sein, das Zentrum der Sektorabtastung etwas in den Patienten hinein zu verlegen, und zwar in oder nahe dem.Raum zwischen den störenden Rippen. Die Begrenzungen des Abtastwinkelsektors durch Rippen oder Strahl-Steuerbegrenzungen auf Werte wesentlich unter 90 können in vielen Fällen eine Sichtbarmachung der gesamten Längsabmessung des Herzens verhindern und die Diagnosemoglichkeit der DCE bei Herzuntersuchungen sowie bei anderen Untersuchungen ernsthaft beeinträchtigen.level and the possibility of the occurrence of side lobes compared to that of single transducer scanners bad, especially if -the beam direction angle is greater than 30 away from the normal of the transducer which limits the useful scan angles to about 60 even when the beam is over them Limit could be controlled beyond. Another limitation of known phased array samplers and all direct contact scanners consist of the fact that the scanned Area around the center of the transducer surface in particular on the skin or the surface of the object and is therefore centered outside of the patient or object, so that in some applications nearby structures will not sufficiently resolved, while in other use cases anatomical structures can limit the field of view of the scanning device. This is especially true with cardiac scanning, in which the ultrasound access window to the heart is generally between the second and fifth rib is just to the left of the sternum. In this case the ribs limit the visible scanning field especially in corpulent adult patients where the ribs are close to the patient's skin so that the transducer window cannot be pushed into the intercostal space in the intended manner. To the interference problem by avoiding the ribs, it would be necessary to center the sector scan somewhat in the patient in, in or near the space between the disturbing ribs. The limitations of the scanning angle sector by ribs or beam control limitations Values well below 90 can in many cases make the entire longitudinal dimension of the heart visible prevent and the possibility of diagnosing DCE in cardiac exams as well as seriously affecting other examinations.

Eine weitere Beschränkung herkömmlicher phasengesteuerter Gruppenabtaster besteht darin, daß sie nur in einer Seiten-Another limitation of conventional phased array scanners is that they can only be used in one side

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richtung, nämlich in der Ebene der Abtastung eine dynamische Bereichsfokussierung erfahren können. Eine zweidimensionale Fokussierung würde eine zweidimensionale Matrix oder ein zweidimensionales Feld von phasengesteuerten Wandlerelementen erforderlich machen und geht über den derzeit verfügbaren Stand der Technik hinaus.direction, namely in the plane of the scan can experience dynamic range focusing. A two-dimensional Focusing would be a two-dimensional matrix or array of phased transducer elements make necessary and goes beyond the currently available state of the art.

Eine andere Klasse von Sektorabtastern sind mechanischer Natur und können in zwei Gruppen eingeteilt werden, nämlich Abtasteinrichtungen mit oszillierenden Wandlern und Abtasteinrichtungen mit rotierenden Wandlern. Eine Oszillationswandler-Abtasteinrichtung ist beispielsweise von J. Griffith u.a. "A Sector Scanner for Real Time Two-Dimensional Echocardiography", Circulation, Vol. XLIX, Juni 1974 beschrieben, bei der ein einzelner Wandler um eine Achse schwingt, die nominell in der Frontebene durch das Zentrum des Wandlers läuft, wobei ein geeigneter Winkelfühler zur Überwachung der Winkel-Istlage des Wandlers dient. Kontakt mit dem Patienten wird durch Verwendung eines Gels aufrechterhalten, und im Betrieb müssen Gewebeteile des Patienten der Bewegung des im wesentlichen starren Wandlers folgen. Während das von Griffith beschriebene System auf direktem Kontakt mit dem Patienten beruht, gibt es auch Oszillationswandler—Abtasteinrichtungen mit indirektem Kontakt bzw. Kontakt über ein Wasserbad. Diese sind beispielsweise von A. Ashberg "Ultrasonic Cinematography of the Living Heart", Ultrasonics, April 1967 beschrieben. Dabei werden die Innenstrukturen des menschlichen Herzens unter Verwendung der Ultrascha 11-Puls-Echomethode und eines optischen Ultraschall-Spiegelsystems untersucht, welch letzteres in einem Wassertank angeordnet ist, dessen eine Wand aus einer gegen die Brustwand des Patienten gedrückten dünnen Gummimembran besteht, durch die Ultraschallenergie ohne weiteres eindringen kann. Diese mechanischen Sektorabtaster haben ebenfalls eine Reihe von Beschränkungen .und Nachteile, die ihren Einsatz einschränken. Die beiden oben angegebenen mechanischenAnother class of sector scanners are mechanical in nature and can be divided into two groups, viz Scanning devices with oscillating transducers and scanning devices with rotating transducers. An oscillating transducer scanner is available, for example, from J. Griffith including "A Sector Scanner for Real Time Two-Dimensional Echocardiography", Circulation, Vol. XLIX, June 1974, in which a single transducer oscillates around an axis that is nominally in the front plane through the center of the converter is running, with a suitable angle sensor being used to monitor the actual angle of the converter. Contact with the patient is maintained by using a gel, and in operation, tissue portions of the patient must follow the movement of the substantially rigid transducer. While the system described by Griffith relies on direct contact with the patient, there are also oscillation transducers — sensing devices with indirect contact or direct contact. Contact via a water bath. These are for example from A. Ashberg "Ultrasonic Cinematography of the Living Heart", Ultrasonics, April 1967. The internal structures of the human heart are made using the Ultrasound 11-pulse echo method and an optical ultrasound mirror system investigates which latter is arranged in a water tank, one wall of which is against the The patient's chest wall consists of a pressed thin rubber membrane through which ultrasound energy can easily penetrate can. These mechanical sector scanners also have a number of limitations. And disadvantages that make their use restrict. The two mechanical ones given above

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Sektorabtaster werden ebenso wie die phasengesteuerten Gruppenabtaster durch Rippeneinflüsse gestört. Die in direktem Kontakt mit der Patientenhaut arbeitenden mechanischen Sektorabtaster haben nur einen begrenzten Abtastwinkel aufgrund des bei Bewegung aufrechtzuerhaltenden Kontakts. Der Abtastwinkel ist in den meisten Fällen auf Werte zwischen 30 und 45 beschränkt. Ein beiden vorgenannten mechanischen Sektorabtastern anhaftender Nachteil besteht darin, daß ihre Winkelfrequenz ungleichmäßig.ist, denn das Wandler- oder Spiegelsystem muß am Ende jedes AbtastSchwenks die Richtung umkehren, so daß die Zeilendichte an den Rändern des Sektors, also dort, wo sie am wenigsten erwünscht ist, am höchsten ist, und im Mittelbereich des Sektors, d.h. im Zentrum des interessierenden Bereichs am niedrigsten ist. Außerdem führt der Richtungswechsel bei der Abtastung dazu, daß in der Nähe des Umkehrpunkts an jedem Ende eine Zone zweimal in sehr kurzen zeitlichen Abständen abgetastet, danach jedoch während der Dauer von nahezu zwei Zyklen nicht abgefragt wird. Nur der Mittelpunkt der Abtastzone wird im konstanter Abtastfrequenz abgetastet. Ein weiterer Nachteil der mit direktem. Kontakt arbeitenden Oszillationswandler-Abtasteinrichtungen resultiert aus der Wandlerbewegung selbst, denn er führt zu Unannehmlichkeiten für den Patienten und die Bedienungsperson infolge der spürbaren Schwingungen des Wandlers und zu mechanischer Abnutzung der bewegten Wandlerteile, auf die beträchtliche Kräfte wirken.Like the phase-controlled group scanners, sector scanners are disturbed by rib influences. In the Mechanical sector scanners working in direct contact with the patient's skin only have a limited scanning angle due to the contact to be maintained when moving. The scanning angle is in most cases up Values between 30 and 45 are limited. A disadvantage inherent in both of the aforementioned mechanical sector scanners consists in the fact that their angular frequency is uneven. because the transducer or mirror system must reverse the direction at the end of each scanning swivel, so that the line density at the edges of the sector, i.e. where it is least desirable, is highest, and in the middle area of the sector, i.e. lowest in the center of the area of interest. In addition, the change in direction during the scanning leads to the fact that in the vicinity of the reversal point at each end a zone is scanned twice at very short time intervals, but then during the Duration of almost two cycles is not queried. Only the center of the scanning zone is at constant scanning frequency scanned. Another disadvantage of using direct. Contact working oscillation transducer scanners results from the transducer movement itself because it causes discomfort for the patient and the operator as a result of the noticeable vibrations of the converter and mechanical wear and tear on the moving parts of the converter the considerable forces at work.

Ein weiterer Nachteil der mit direktem Kontakt arbeitenden Abtastgeräte, einschließlich der phasengesteuerten Gruppenabtaster erwächst aus Nahfeld-Ungleichmäßigkeiten in der sogenannten Fresnelzone des Wandlers oder der Wandlergruppe. Bekanntlich treten im akustischen Druckfeld starke Schwingungen, einschließlich einer Reihe von Extremstellen und Nullpunkten innerhalb einer Distanz D = r /λ von der Oberfläche des Wandlers außen auf, wobei r der effektive Radius des Wandlers oder des Wandlerfeldes und λ die Wellen-Another disadvantage of direct contact scanners, including phased array scanners arises from near-field irregularities in the so-called Fresnel zone of the transducer or transducer group. It is known that strong vibrations, including a number of extreme points, occur in the acoustic pressure field and zero points within a distance D = r / λ from the surface of the transducer outside, where r is the effective Radius of the transducer or the transducer field and λ the shaft

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länge ist. Da diese Zone, durch starke Amplituden Schwankungen sowohl seitlich als auch in der Reichweite charakterisiert ist, werden die Zielpositionen und die Stärken bzw. Amplituden falsch angezeigt,- wenn eine Sektorabtastung in dieser Zone durchgeführt wird. Bei einem typischen Ver-■ hältnis von Wandlerradius zu Wellenlänge von 7,5 und typischen Wellenlängen von 0,7 mm, erstreckt sich die Länge D der Fresnelzone bis 3,5 cm vor den Wandler und erfaßt damit häufig Teile des Körpers, die von diagnostischem Interesse sind.length is. Because this zone, due to strong amplitude fluctuations is characterized both laterally and in the range, the target positions and the strengths or amplitudes displayed incorrectly, - if a sector scan is carried out in this zone. With a typical ratio of transducer radius to wavelength of 7.5 and typical Wavelengths of 0.7 mm, the length D of the Fresnel zone extends up to 3.5 cm in front of the transducer and thus covers often parts of the body that are of diagnostic interest.

Eine andere Art von mechanischem Sektorabtaster ist der Rotationsabtaster, wie er von Barber u.a. im Artikel "Duplex Scanner II: For Simultaneous Imaging of Artery Tissues and Flow", IEEE, 1974 Ultrasonics Symposium Proceedings, und von Daigle u.a. in "A Duplex Scanning System for Pediatric Cardiology", Proceedings 1st Meeting of World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology, 1976 beschrieben ist. Bei diesem Rotationsabtaster wird eine Gruppe von auf einem Rotor angebrachten Wandlern über eine Wassersäule mit einem Patienten gekoppelt, die von der Hautoberfläche durch eine dünne elastische Membran getrennt ist. Wenn auch der von Barber angegebene Wasserbad-Rotationsabtaster, der "Duplex Echo-Doppler Scanner" genannt wird, einen stationären Kontakt mit dem Patienten ermöglicht und einen gleichmäßigen Strahlabstand oder eine gleichmäßige Zeilendichte sowie eine gleichmäßige Abtastung gewährleistet, ist eine Anwendung für die Kardialabtastung bei Erwachsenen ernsthaft durch die Tatsache beschränkt, daß das Zentrum oder die Achse des Sektorabtasters von der Hautoberfläche um eine Distanz beabstandet ist, die gleich der Summe aus Rotationsradius und Länge der Wassersäule ist, woraus ein ernsthaftes Rippen-Störproblem erwächst·. Das von Barber u.a. angegebene Gerät ist daher insbesondere für die paediatrische Kardiologie bestimmt, wo keine ernsthafte Störungen durch Rippen zu befürchten sind.Another type of mechanical sector scanner is the rotary scanner, as described by Barber et al. In the article "Duplex Scanner II: For Simultaneous Imaging of Artery Tissues and Flow", IEEE, 1974 Ultrasonics Symposium Proceedings, and by Daigle et al. In "A Duplex Scanning System for Pediatric Cardiology ", Proceedings 1st Meeting of World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology, 1976. In this rotary scanner, a group of transducers mounted on a rotor is coupled to a patient via a water column that is separated from the skin surface by a thin elastic membrane. Even though the water bath rotary scanner specified by Barber, called the "duplex echo-Doppler scanner", enables stationary contact with the patient and ensures uniform beam spacing or uniform line density and uniform scanning, it is an application for cardiac scanning in adults seriously limited by the fact that the center or axis of the sector scanner is spaced from the skin surface by a distance equal to the sum of the radius of rotation and the length of the water column, creating a serious rib clutter problem. The device specified by Barber et al. Is therefore particularly intended for pediatric cardiology, where no serious disturbances from ribs are to be feared.

Eine weitere Beschränkung aller bekannten mechanischen Ab-Another limitation of all known mechanical

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tasteinrichtungen besteht darin, daß sie keine gleichzeitige M-Moden- oder Dopplerabtastung einer gewählten Zeile des abgetasteten Sektors bei Freguenzen ermöglichen, die zu Messungen der Herzklappen-' und Herzwandbewegungen geeignet sind. Während jede Zeile der Sektorabtastung eines mechanischen Abtastgeräts mit der Bildfreguenz der Sektor— abtastung selbst abgetastet werden kann, also typischerweise mit 20 bis 45 Bildern pro Sekunde, und auf einer M-Moden-Anzeige angezeigt werden kann, ist diese Frequenz zu· klein, · da mindestens 300 Bilder pro Sekunde erforderlich sind, um rasche Bewegungen, z.B. die.Bewegung der Herzklappe (mitral valve) auflösen zu können. Vorhandene M-Moden-Einzelstrahlechokardiografische Abtastungen werden mit Bildfrequenzen über 1000 Bilder pro Sekunde durchgeführt. Selbst wenn derartig hohe Bildfrequenzen von einem mechanischen Abtaster erreicht werden könnten, so wäre die zweifelsfreie Zone oder die brauchbare Eindringtiefe entsprechend einer Bildfrequenz von 300 oder mehr Bildern pro Sekunde der 80 bis 100 eine Sektorabtastung üblicherweise bildenden Zeilen kleiner als 2 cm und daher total unbrauchbar. Eine Möglichkeit, eine Dopplerabtastung bei einem mechanischen Abtastgerät zu realisieren, ist bei dem von Barber angegebenen Rotationsabtaster gezeigt, bei dem ein Hilfswandler im gepulsten Dopplerbetrieb arbeitet und die Gewinnung von Information über Blut-Strömungsgeschwindigkeiten und die Bewegung von Kardialstrukturen im wesentlichen gleichzeitig (innerhalb von weniger als einer Millisekunde) mit der Echoamplituden— information ermöglicht. Die Dopplerabtastung bei dem von Barber angegebenen Gerät ist jedoch nicht um denselben Punkt wie die Echoabtastung zentriert, da der Wandler gegenüber dem Echoabtastkopf seitlich versetzt angeordnet ist. Daher ist der Eintrittspunkt des Dopplerstrahlbündels und das entsprechende Abtastvolumen verschieden von dem Eintrittspunkt des Echoschallstrahlbündels und des diesem zugeordneten Abtastvolumen, wodurch sowohl Zugriffs- als auch Interpretationsprobleme bezüglich der Zeilengleichheit erwachsen.sensing devices is that they do not have simultaneous Enable M-mode or Doppler scanning of a selected line of the scanned sector at frequencies, which are suitable for measurements of the heart valve and heart wall movements. During each line of the sector scan one mechanical scanning device with the image frequency of the sector scan itself can be scanned, so typically with 20 to 45 frames per second, and can be displayed on an M-mode display, this frequency is too small, since at least 300 images per second are required to detect rapid movements, e.g. the movement of the heart valve (mitral valve). Existing M-mode single-beam echocardiographic Scans are performed at frame rates over 1000 frames per second. Even if like that high frame rates could be achieved by a mechanical scanner, the undoubted zone would be or the usable depth of penetration corresponding to a frame rate of 300 or more frames per second of the 80 to 100 one Sector scanning usually forming lines smaller than 2 cm and therefore totally useless. One way, one To realize Doppler scanning with a mechanical scanning device, is shown in the rotary scanner specified by Barber, in which an auxiliary transducer is pulsed Doppler works and the extraction of information about blood flow velocities and the movement of Cardiac structures essentially simultaneously (within of less than a millisecond) with the echo amplitude information. The Doppler scan in the Barber specified device, however, is not centered around the same point as the echo sampling, as the transducer is arranged laterally offset with respect to the echo scanning head. Therefore is the entry point of the Doppler beam and the corresponding sample volume different from that Entry point of the echo sound beam and the scanning volume assigned to it, whereby both access and Interpretation problems also arise with regard to the equality of lines.

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Die Bilderzeugungsmöglichkeiten derzeitiger Ultraschall— abtaster sind darüberhinaus durch das Vorhandensein vonThe imaging capabilities of current ultrasound scanners are furthermore due to the presence of

(echo artifacts)-(echo artifacts) -

Echogeräten/beschränkt, welche die Qualität der vom sichtbargemachten Objekt reflektierten Signale verschlechtern und deren Interpretation erschweren. Solche Echoeinflüsse werden von Ultraschallenergie hervorgerufen, die von einem Detektor empfangen wird. Solche Energie wird von dem untersuchten Körper oder Target nicht direkt reflektiert. Bei einem System mit Spiegeln und Membranen, so z.B. bei dem . von Asberg beschriebenen System, werden die Echoeinflüsse teilweise durch Teilreflexion akustischer Impulse entlang der Bahn der gewünschten oder "Ziel-"Echos von den Membranen und Spiegeln hervorgerufen, bevor sie den Untersuchungskörper oder das Untersuchungstarget erreichen. Ein anderer Teil der Echoeinflüsse wird durch Teilreflexion akustischer Impulse von den Membranen und Spiegeln außerhalb der Rücklaufbahn der Targetechos entlang anderer Bahnen hervorgerufen. Ein weiterer Teil der Echoeinflüsse resultiert aus akustischer Streustrahlung, welche die Membranen oder Spiegel nicht trifft, sondern nur Reflexionssfcrahlung um den Abtaster hervorruft, von der ein Teil den Detektor erreicht und falsche Echos hervorruft.Echo devices / limited, which the quality of the visualized Object reflected signals deteriorate and make their interpretation more difficult. Such echo influences are caused by ultrasonic energy emitted by a Detector is received. Such energy is not directly reflected from the body or target being examined. at a system with mirrors and membranes, such as the. system described by Asberg, the echo influences by partially reflecting acoustic pulses along the path of the desired or "target" echoes from the membranes and mirroring before they reach the examination body or the examination target. Another Part of the echo influences is due to the partial reflection of acoustic impulses from the membranes and mirrors outside the return path the target echoes caused along other orbits. Another part of the echo influences results from scattered acoustic radiation, which does not hit the membranes or mirrors, but only reflected radiation around causes the scanner, part of which reaches the detector and causes false echoes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sektorabtasteinrichtung mit einem großen effektiven Sektor-Abtastwinkel zur Verfügung zu stellen, deren Abtastsektor-Fokuszentrum vor die Abtasteinrichtung gelegt werden kann, so daß die Störprobleme minimalisiert werden können. Der Sektorabtaster soll mit dem Objekt in stationärem Kontakt stehen und vibrationsfrei betrieben werden können. Insbesondere soll die Sektor-Abtasteinrichtung eine gleichmäßige Zeilendichte und Abtastfrequenz bei allen Winkeln, eine hohe Bildfrequenz und Strahlungs- und Empfangsstrahlenmuster hoher Güte haben. Außerdem soll die erfindungsgemäße Sektor-Abtasteinrichtung eine gleichzeitige M-Moden oder gepulste Dopplerabtastung einer gewählten Zeile der Sektor-The invention is based on the object of a sector scanning device with a large effective sector scanning angle to make available whose scanning sector focus center can be placed in front of the scanning device, so that the interference problems can be minimized. The sector scanner should be in stationary contact with the object stand and can be operated vibration-free. In particular, the sector scanning device should be uniform Line density and sampling frequency at all angles, a high frame rate, and radiation and receive beam patterns have high goodness. In addition, the sector scanning device according to the invention should have a simultaneous M modes or pulsed Doppler scanning of a selected line of the sector

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abtastung bei hoher Bildgeschwindigkeit ermöglichen, die mit herkömmlichen M-Moden-Bildgeschwindigkeiten oder gepulsten Dopplersystemen vergleichbar ist. Die Echoeinflüsse sollen im wesentlichen beseitigt sein. Schließlich soll kein Teil des diagnostisch interessierenden Körpers in der Fresnelzone mit großen Schwankungen der akustischen Intensität liegen.Enable scanning at high frame rates using conventional M-mode or pulsed frame rates Doppler systems is comparable. The echo influences should be essentially eliminated. After all, no part of the body of diagnostic interest should be lie in the Fresnel zone with large fluctuations in acoustic intensity.

Die Ultraschall—Abtasteinrichtung zur Erzeugung einer_ Sektorabtastung in einem zu untersuchenden Objekt zeichnet sich zur Lösung dieser Aufgabe dadurch aus, daß ein oder mehrere Ultraschallwandler eine bezüglich eines Reflektors gebogene Bahn überstreichen, wobei der Reflektor so angeordnet ist, daß er die die Reflektoroberfläche abtastenden Ultraschallwellen von jedem der Wandler empfängt und an einem Punkt in einer vorgegebenen Entfernung vor dem Reflektor zum Konvergieren bringt. Generell werden die Ultraschallwellen an einem Punkt außerhalb der Abtasteinrichtung und innerhalb des Objekts gebündelt, um eine' Sektorabtastung im Objekt zu erzeugen, deren Zentrum im Konvergenzpunkt liegt. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung reflektiert der Reflektor die Ultraschallwellen nur teilweise, wobei ein zusätzlicher stationärer Wandler in solcher Anordnung vorgesehen ist, daß er den Reflektor durchstrahlende Ultraschallwellen erzeugt, die mit einer der Linien bzw. Zeilen der Sektorabtastung zusammenfallen, wodurch gleichzeitig eine M-Betrieb oder Pulsdoppler-Echoinformation in genauer Fluchtung mit den Sektor-Abtastzeilen bzw. —linien gewonnen wird. Dämpfungs—, Absorptions— und Antireflexionsmittel sind zur Unterdrückung von Echowirkungen vorgesehen.The ultrasonic scanning device for generating a_ Sector scanning in an object to be examined is characterized by the fact that one or several ultrasonic transducers sweep over a curved path with respect to a reflector, the reflector being arranged in this way is that it receives and transmits the ultrasonic waves scanning the reflector surface from each of the transducers converges to a point a predetermined distance in front of the reflector. Generally the ultrasonic waves focussed at a point outside the scanning device and inside the object to form a sector scan in the object whose center is at the point of convergence. In one embodiment of the invention, reflected the reflector only partially absorbs the ultrasonic waves, with an additional stationary transducer in such an arrangement it is provided that it generates ultrasonic waves radiating through the reflector, which with one of the lines or Lines of the sector scan coincide, thereby simultaneously an M mode or pulse Doppler echo information in precise alignment with the sector scan lines or lines is obtained. Damping, absorbing and anti-reflective agents are intended to suppress echo effects.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:The invention is explained in more detail below, for example with reference to the drawing. In the drawing show:

Fig. 1 eine'perspektivische Ansicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei 'die Sektorabtastung in dem zu untersuchenden. Objekt dargestellt ist;1 is a perspective view of a preferred one Embodiment of the invention, wherein 'the sector scan in the to be examined. Object is shown;

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Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1;FIG. 2 is a cross-sectional view taken along section line 2-2 of FIG. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2;Figure 3 is a cross-sectional view taken along section line 3-3 of Figure 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, in der Reflexion und Konvergenz der durch die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung' erzeugten Ultraschallwellen dargestellt ist;Fig. 4 is a perspective view showing the reflection and convergence of the components of the present invention Scanning device 'generated ultrasonic waves is shown;

Fig. 5 und 6 Querschnittsansichten durch alternative Ausführungsformen des Frontteils der Abtasteinrichtung gemäß Fig. 1, dargestellt entlang der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1; undFIGS. 5 and 6 are cross-sectional views through alternative embodiments of the front part of the scanning device 1, shown along section line 2-2 in FIG. 1; and

Fig. 7 einen bei der erfindungsgemäßeη Einrichtung verwendeten Teilreflektor.7 shows a device in accordance with the invention used partial reflector.

In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung .dargestellt. Der Ultraschallabtaster 10 weist eine Membran 12 auf, welche mit der Oberfläche 14 des zu untersuchenden Objekts, z.B. der Herzzone des menschlichen Körpers in Kontakt gebracht wird. Der untere oder frontseitige Abschnitt 16 des Abtasters 10 nimmt die bewegten Ultraschallwandler und den Reflektor auf, während der obere Abschnitt 18 des Abtasters 10 die Elektronik enthält. Ein Motor 20 ist auf der Oberseite des Abtasters 10 angeordnet und treibt die Wandler,und übei/ein Kabel 22 wird der elektrische Strom für die verschiedenen Elemente des Abtasters 10 zugeführt. ■ Wie in Fig. 1 gezeigt ist, konvergieren die vom Abtaster 10 abgegebenen Ultraschallwellen 24 an einem Punkt 26 außerhalb des Abtasters 10 zwischen den Rippen 28 der Brust eines Patienten und divergieren danach zur Erzeugung der eine Sektorabtastung der Herzzone hervorrufenden Ultraschallwellen 30. Die Ultraschallwellen 30 werden von verschiedenen Teilen der Herzzone reflektiert und von den erzeugenden ' " Wandlern aufgenommen und entsprechend der in der vorgenannten Literatur beschriebenen Puls-Echo-Methode verarbeitet.In Fig. 1 is a preferred embodiment of the invention .shown. The ultrasonic scanner 10 has a membrane 12, which with the surface 14 of the to be examined Object, e.g. the heart zone of the human body. The lower or front section 16 of the scanner 10 accommodates the moving ultrasonic transducers and the reflector, while the upper section 18 of the scanner 10 contains the electronics. A motor 20 is arranged on top of the scanner 10 and drives the transducers, and via a cable 22 the electrical current for the various elements of the scanner 10 supplied. ■ As shown in Fig. 1, the ultrasonic waves 24 emitted from the scanner 10 converge at a point 26 outside of the scanner 10 between the ribs 28 of a patient's chest and then diverge to produce the one Sector scan of the heart zone evoking ultrasonic waves 30. The ultrasonic waves 30 are of various Parts of the heart zone reflected and from the generating '" Recorded transducers and processed according to the pulse-echo method described in the aforementioned literature.

In den Figuren 2 und 3 ist eine Gruppe von Ultraschallwandlern 32a-e gezeigt, die an einem von einer Welle 36 abgestütztenIn Figures 2 and 3 is a group of ultrasonic transducers 32a-e shown, which are supported on one of a shaft 36

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Ring 34 befestigt sind. Die Welle 36 ist in Lagern 38 und 40 im unteren Abschnitt 16 und im oberen Abschnitt 18 des Abtasters 10 gelagert und wird, gesteuert über Leitungen 42, vom Motor 20 getrieben. Der Ring 34 rotiert in einer Ausnehmung 44, die von dem unteren oder Frontabschnitt und einer Trennplatte 46 gebildet wird, und ist in eine Flüssigkeit 48 eingetaucht. Die Flüssigkeit wird von einer Dichtung 50 und der Membran 12 in der Ausnehmung dicht abgeschlossen. Die Platte 46 ist für Ultraschallwellen .undurchlässig und weist eine Öffnung 52 für den Durchtritt der von den Wandlern 32a-e erzeugten und von einem mit der Trennplatte 46 verbundenen Spiegel 54 reflektierten Ultraschallwellen auf. Wie oben angegeben, wird ein Teil der Energie der Ultraschallwellen.von~der untersuchten Herzzone reflektiert, kehrt entlang derselben Bahn zu den. Ultraschallwandlern 32a-e zurück, wird aufgenommen und wie bei herkömmlichen Pulsechoinstrumenten zur Anzeige gebracht. Ring 34 are attached. The shaft 36 is in bearings 38 and 40 in the lower section 16 and in the upper section 18 of the The scanner 10 is stored and is driven by the motor 20, controlled via lines 42. The ring 34 rotates in one Recess 44 which is formed by the lower or front portion and a partition plate 46, and is in a Liquid 48 immersed. The liquid is tightly sealed by a seal 50 and the membrane 12 in the recess. The plate 46 is impermeable to ultrasonic waves and has an opening 52 for passage the ultrasonic waves generated by the transducers 32a-e and reflected by a mirror 54 connected to the partition plate 46 on. As stated above, some of the energy of the ultrasonic waves is taken from the examined heart zone reflected, returns along the same path to the. Ultrasonic transducers 32a-e back, is added and displayed as with conventional pulse echo instruments.

Die Wandler 32a-e sind an Leitungen 56a-e angeschlossen, welche durch den Ring 34 in die als Hohlwelle ausgebildete Welle 36 laufen und von dort mit Schleifringen 58, 60 verbunden sind, die auf einer mit der Welle 36 verbundenen und über den Wandlern 32a-e angeordneten Scheibe 62 angebracht sind. Die Schleifringe 58, 60 sind an den Mittellinien zwischen den Wandlern 32a-e geschnitten, so daß mit Leitungen 68 verbundene Bürsten 64, 66 bei Drehung der Welle 36 und der Scheibe 62 eine Kommutatorwirkung entfalten und die Wandler 32a-e nacheinander erregen und von den Wandlern 32a-e aufgenommene Information zur Verarbeitung seinrichtung übertragen. Ein mit Leitungen 72 verbundener optischer Tachometer 70 ist im oberen Abschnitt 17 angebracht. Er liefert einen Bezugswinkelimpulszug von etwa 500 Impulsen pro Umdrehung der Welle zusätzlich zu einem Indeximpuls, der einmal pro Umdrehung getastet wird und in Verbindung mit dem Impulszug zur Anzeige der Winkelposition der Welle 36 und damit der Position der WandlerThe transducers 32a-e are connected to lines 56a-e which pass through the ring 34 into the hollow shaft Run shaft 36 and from there are connected to slip rings 58, 60, which are connected to the shaft 36 on a and disk 62 disposed over transducers 32a-e are. The slip rings 58, 60 are cut at the center lines between the transducers 32a-e so that Brushes 64, 66 connected to lines 68 develop a commutator effect when the shaft 36 and the disk 62 rotate and energize the transducers 32a-e one after the other and information received by the transducers 32a-e for processing transfer facility. One connected to lines 72 optical tachometer 70 is mounted in upper section 17. It delivers a reference angular pulse train of approx 500 pulses per revolution of the shaft in addition to an index pulse that is scanned once per revolution and in conjunction with the pulse train to indicate the angular position of the shaft 36 and thus the position of the transducers

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32a-e zu jedem Zeitpunkt dient. Er dient ferner zur Servosteuerung der Geschwindigkeit des Motors und damit der an die Wandler 32a-e angelegten Impulsfrequenz zur Erzeugung der Ultraschallwellen. '32a-e is used at all times. It also serves to Servo control of the speed of the motor and thus the pulse frequency applied to the transducers 32a-e Generation of the ultrasonic waves. '

Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, sind die Wandler 32a-e auf dem Ring 34 in 7 2 -Abständen angeordnet, und sie werden in der Nachbarschaft des Reflektors 54 nacheinander erregt, um eine Reihe von Wellen oder Impulsen 74-zu erzeugen. Aufgrund der begrenzten Kreisbahn der Wandler 32a-e werden die Ultraschallwellen 74 radial in Richtung der Mittellinie der Welle 36 gerichtet und bestreichen die Oberfläche des Reflektors 54, der unter einem Winkel von 45 in Bezug auf die Achse der Welle 3'6 angeordnet ist. Die Ultraschallwellen 74 fallen auf die Oberfläche des Reflektors 54 und werden durch die Öffnung 52, das Strömungsmittel 48 und die Membran 12 reflektiert. Die austretenden Ultraschallwellen 24 durchdringen die Oberfläche 14, laufen am Punkte 26 zusammen und bilden eine Sektorabtastung aus den Wellen 30, die auf der vom Reflektor 54 außerhalb des Abtasters 10 projezierten Schnittlinie der Wandlerachse mit der Wellenachse zentriert sind. Wenn auch die Sektorabtastungen unter Verwendung nur eines einzigen Wandlers erzeugt werden können, lassen sich höhere Bildfrequenzen durch Verwendung mehrerer Wandler in der zuvor beschriebenen Weise erzielen. Die Ebene des Sektors verläuft parallel zur Achse der Welle, sofern die Wellenachse nicht gegenüber der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geneigt angeordnet ist und das Strömungsmittel 48 eine Ausbrextungsgeschwindigkeit für Schaif/7 die von der Ausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Objekts abweicht. In diesem Falle ist der Istwert des Winkels der Ebene durch das Snell-Gesetz sin O^/sin Θ. = C^/C. definiert, wobei 0. der Einfallwinkel, θ_ der Brechungswinkel, C₁ die Ausbreitungsgeschwindigkeit'des Schalls im Einfallmedium und C₂ die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls im Brechungsmedium bedeuten.As shown in Figures 3 and 4, transducers 32a-e are spaced 7 2 apart on ring 34 and are sequentially energized in the vicinity of reflector 54 to produce a series of waves or pulses 74- . Due to the limited circular path of the transducers 32a-e, the ultrasonic waves 74 are directed radially in the direction of the center line of the shaft 36 and sweep the surface of the reflector 54, which is arranged at an angle of 45 with respect to the axis of the shaft 3'6. The ultrasonic waves 74 fall on the surface of the reflector 54 and are reflected by the opening 52, the fluid 48 and the membrane 12. The exiting ultrasonic waves 24 penetrate the surface 14, converge at point 26 and form a sector scan from the waves 30, which are centered on the line of intersection of the transducer axis with the wave axis projected by the reflector 54 outside the scanner 10. While the sector scans can be generated using only a single transducer, higher frame rates can be achieved using multiple transducers in the manner previously described. The plane of the sector runs parallel to the axis of the wave, provided that the wave axis is not inclined with respect to the surface of the object to be examined and the fluid 48 has a propagation speed for Schaif / 7 which deviates from the propagation speed within the object. In this case, the actual value of the angle of the plane through Snell's law is sin O ^ / sin Θ. = C ^ / C. defined, where 0 is the angle of incidence, θ_ is the angle of refraction, C _{1 is} the speed of propagation of the sound in the incident medium and C _{2 is} the speed of propagation of the sound in the refraction medium.

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Der maximal brauchbare Winkelsektor ist beschränkt durch diejenigen Winkel, für die der Reflektor 54 im wesentlichen alle Ultraschallstrahlen auffängt. Da der Abstand zwischen der Wellenachse und dem Spiegel den Abstand des Punktes 26 vom Abtaster 10 bestimmt und es für bestimmte Anwendungsfälle, so z.B. für die Kardiografie, erwünscht ist, den Punkt 26, d.h. die effektive oder projizierte Drehachse, innerhalb des Objekts zu halten, muß der Reflektor 54 ausreichend weit von der Wellenachse entfernt angeordnet sein, damit sichergestellt ist, daß der Punkt 26 in das Objekt fällt. Bei einem Handgerät geringer Größe ist dann jedoch der maximale Abtastsektorwinkel durch die mechanische Interferenz des Reflektors 54 mit der Bahn der Wandler 32a-e beschränkt, wenn der Reflektor 54 von der Wellenachse in Richtung der Wandler bewegt wird. Diese Begrenzung kann dadurch aufgehoben werden, daß als Strömungsmittel 48·beispielsweise eine Emulsion aus Toluol in 40 % Äthanolamin, 60 % Chloroform verwendet wird, die eine geringere Ausbreitungsgeschwindigkeit als das Objekt hat, wodurch nach dem Snell'sehen Gesetz ein weiterer Ab— tastsektorwinkel im Objekt entsteht. Wie nachfolgend noch genauer beschrieben werden wird, sollte das Strömungsmittel 48 eine spezifische Impedanz haben, die im wesentlichen gleich derjenigen des abzutastenden Objekts ist, da viele Reflexions"einflüsse daraus resultieren, daß relativ große Echos aufgrund einer Impedanz-Fehlanpassung an der Grenzfläche 14 entstehen. Es wurde gefunden, daß Strömungsmittel mit spezifischen Impedanzen zwischen 1,65 und %?5 bei Verwendung in Verbindung mit einer dünnen Latexmembran 12 zu akzeptablen Ergebnissen führen und einen Sektorwinkel von 90 in einem menschlichen Objekt bei einem Sektor winkel von 70 innerhaIb'des Abtasters 10 ergeben. Während die dünne elastische Membran die Anpassung an unebene Körperkonturen und die Schrägstellung des Abtasters zum.Umgehen störender Strukturen ermöglicht, kann eine starre Membran für industrielle Anwendungen verwendet werden.The maximum usable angular sector is limited by those angles for which the reflector 54 essentially collects all of the ultrasonic beams. Since the distance between the shaft axis and the mirror determines the distance between the point 26 and the scanner 10 and it is desirable for certain applications, e.g. for cardiography, to keep the point 26, ie the effective or projected axis of rotation, within the object, the reflector 54 must be positioned sufficiently far from the shaft axis to ensure that the point 26 falls into the object. In the case of a small-sized hand-held device, however, the maximum scanning sector angle is then limited by the mechanical interference of the reflector 54 with the path of the transducers 32a-e when the reflector 54 is moved from the shaft axis in the direction of the transducers. This limitation can be removed by using an emulsion of toluene in 40% ethanolamine, 60% chloroform as the fluid 48, for example, which has a slower propagation speed than the object Object is created. As will be described in more detail below, the fluid 48 should have a specific impedance substantially equal to that of the object to be scanned, since many reflective influences result from relatively large echoes being generated at the interface 14 due to an impedance mismatch. It has been found that fluids with specific impedances between 1.65 and % -5 when used in conjunction with a thin latex membrane 12 give acceptable results and a sector angle of 90 in a human object at a sector angle of 70 within the scanner 10 While the thin elastic membrane enables the adaptation to uneven body contours and the inclination of the scanner for bypassing disturbing structures, a rigid membrane can be used for industrial applications.

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Wie in den Figuren 5 und 6. gezeigt ist, kann zur Minima Iisierung von Echoeinflüssen auf Reflexionen von der Membran 12 eine Membran aus einem Material, z.B. Latex, zusammen mit einem genügend weit ausgeschnittenen Fenstersektor verwendet werden, um die gesamte Sektorabtastung in der Ebene · der Haut oder der Kontaktfläche 14 zu ermöglichen, wobei eine sehr dünne (z.B. 25 pm dicke) Schicht 12' aus einem Material, wie Polyäthylen verwendet wird, die den Fenster— ausschnitt überspannt. Eine solche Schicht 12' hat, da sie wesentlich dünner als eine Wellenlänge ist, einen Kennwiderstand, der nicht sehr stark von demjenigen der Materialien auf beiden Seiten abweicht, und ist für Ultraschallstrahlung total durchlässig. Wenn eine starre Membran 12 verwendet werden soll, die beispielsweise aus Polyäthylen bestehen kann, können Viertelwellen-Antireflexions-Anpaßschichten 80, 82 aus einem Polyäthylen geringer Dichte auf beiden Außenseiten der Membran 12 entsprechend Fig. 6 verwendet werden, um das Strömungsmedium 48 und die Haut oder Kontaktfläche 14 aneinander anzupassen.As shown in FIGS. 5 and 6, for minimization of echo influences on reflections from the diaphragm 12, a diaphragm made of a material such as latex is composed with a window sector cut out sufficiently wide to cover the entire sector scan in the plane of the skin or the contact surface 14, with a very thin (e.g. 25 µm thick) layer 12 'of a Material, such as polyethylene, used to span the window cutout. Such a layer 12 'has, since it is much thinner than a wavelength, a characteristic resistance which is not very different from that of the materials deviates on both sides and is totally transparent to ultrasonic radiation. If a rigid membrane 12 to be used, which may consist of polyethylene, for example, quarter-wave anti-reflective matching layers can be used 80, 82 made of a low-density polyethylene are used on both outer sides of the membrane 12 as shown in FIG in order to adapt the flow medium 48 and the skin or contact surface 14 to one another.

Um die Stärke solcher Echos, die wenigstens teilweise aus einer Reflexion oder Streuung von Träger- bzw. Halterungsstrukturen im Abtaster 10 resultieren, zu verringern, können der Wandlerring 34, ein Abstützteil 55 für den Reflektor 54, die Platte 46 und die Innenfläche des Frontteils 16 aus einem stark absorbierenden Material, dessen Kennwiderstand Z„ demjenigen der Flüssigkeit 48 weitgehend angepaßt ist, hergestellt werden oder mit einer aus diesem Material bestehenden Schicht 84 überzogen sein. Zusätzlich kann eine Viertelwellen-Antireflexions-Anpaßschicht 86 als Überzugsschicht vorgesehen sein, die eine Dicke von ange- ■To the strength of such echoes, which are at least partially from a reflection or scattering of support or mounting structures Result in the scanner 10 to reduce, the transducer ring 34, a support part 55 for the reflector 54, the plate 46 and the inner surface of the front part 16 made of a highly absorbent material whose characteristic resistance Z “that of the liquid 48 is largely adapted, can be produced or with one of this Material existing layer 84 be coated. In addition, a quarter-wave anti-reflective matching layer 86 can be used as a Coating layer can be provided which has a thickness of approx

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nähert 0,2 mm hat und einen Kennwiderstand Z.. - (Z^JZj) ' approx. 0.2 mm and has a characteristic resistance Z .. - (Z ^ JZj) '

Da nur Störechos (aber nicht Targetechos) auf die internen Trägerstrukturen fallen, kann die Dämpfung der Materialien so hoch als ohne schädliche Effekte auf die Signalstärke möglich gewählt werden. Eine geeignete Materialwahl ist inSince only clutter (but not target echoes) fall on the internal support structures, the attenuation of the materials can be selected to be as high as the signal strength with no harmful effects. A suitable choice of material is in

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- Vs - - Vs -

diesem Falle Polyäthylen geringer Dichte, das vorzugsweise kohlenstoffhaltig ist, oder es kann kohlenstoffhaltiges, natürliches Gummi verwendet werden. Die Materialwahl für eine Anpaßschicht hängt von der gewählten Flüssigkeit ab. Das Material kann aus einem Polyäthylen geringer Dichte oder einem zusatzfreien natürlichen Gummi zur Anpassung einer mit Zusätzen versehenen Gummiwand an Öl als Strömungsmittel 48 zusammengesetzt sein.in this case low density polyethylene, which is preferably carbonaceous, or it can be carbonaceous, natural rubber can be used. The choice of material for a matching layer depends on the liquid chosen away. The material can be made of a low density polyethylene or an additive-free natural rubber for adjustment a rubber wall with additives on oil as a fluid 48 be composed.

Zur weiteren Verringerung von unerwünschten Echoeinflüssen kann das Strömungsmittel als Schalldämpfungsflüssigkeit, z.B. als Kastoröl, Salzlösungen wie Lösungen aus hydriertem Manganchlrid in Wasser oder Emulsionen, z.B. Emulsionen aus Toluol in Wasser gewählt werden, die stark dämpfend' ausgeführt werden können, wie dies in einem Artikel von J.R. Allegra und S.A. Hawley, Journal Acoustical Society of America, VoI 151, 197 2 beschrieben ist. Wenn auch eine Schalldämpfungsflüssigkeit allein bereits ziemlich wirksam ist, gibt es Grenzwerte für die Dämpfungskoeffizienten, welche bei der Flüssigkeit 48 noch akzeptabel sind, da die Targetechos ebenfalls die Flüssigkeit 48 durchlaufen müssen und eine übermäßige Dämpfung dieser Signale zur Aufrechterhaltung eines brauchbaren Rauschabstandes und dynamischen Bereichs vermieden werden muß. Um den gesamten Abtastsektor oder das Sichtfeld jenseits der Fresnelzone d /A>- der Wandler 32 zu haben, wobei d der Wandlerdurchmesser und N die akustische Wellenlänge ist, und um einen großen AbtastSektorwinkel innerhalb eines Abtasters minimaler Außenabmessungen zu erzielen, sollte der Radius eines Abtasters für die kardiale Abtastung zwischen etwa 2,5 und 3,5 cm liegen, wobei die entsprechende akustische Bahnlänge R innerhalb des Abtastkopfs zwischen 2 und 3 cm bei einem typischen Wert von 2,5 cm liegt. Impulse, welche bei einem Bereich R zu Targetechos führen, durchlaufen eine Distanz 2R in der Flüssigkeit 48 und eine Distanz 2R_Q = 2R - 2R₁ im Körper oder zu untersuchenden externen Medium. Vielfach-To further reduce unwanted echo influences, the fluid can be selected as a sound dampening liquid, for example castor oil, salt solutions such as solutions of hydrogenated manganese chloride in water or emulsions, for example emulsions of toluene in water, which can be made highly attenuating, as described in an article by JR Allegra and SA Hawley, Journal Acoustical Society of America, VoI 151, 197 2. While a sound attenuation fluid alone is quite effective, there are limits to the attenuation coefficients which are still acceptable for fluid 48 because the target echoes must also pass through fluid 48 and avoid excessive attenuation of these signals to maintain a reasonable signal to noise ratio and dynamic range must become. In order to have the entire scanning sector or the field of view beyond the Fresnel zone d / A> - the transducer 32, where d is the transducer diameter and N is the acoustic wavelength, and in order to achieve a large scanning sector angle within a scanner of minimal external dimensions, the radius of a scanner should for cardiac scanning are between approximately 2.5 and 3.5 cm, the corresponding acoustic path length R within the scanning head being between 2 and 3 cm with a typical value of 2.5 cm. Pulses which lead to target echoes in a region R travel a distance 2R in the liquid 48 and a distance 2R _Q = 2R − 2R ₁ in the body or external medium to be examined. Multiple

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echoerscheinungen, die in einem Bereich R auftreten, durchlaufen eine Distanz 2R (oder angenähert 2R für Echos, die an subkutanen Schichten entstehen) innerhalb der Flüssigkeit 48. Wenn daher der Dämpfungskoffizient der Flüssigkeit 48 et , gemessen ist db/cm, ist und der mittlere Dämpfungskoeffizient des untersuchten Gewebes eL· beträgt, so erleiden die Targetechos vom Bereich R eine Dämpfung A= 2R. oü + 2R_Q *£ auf 2R-j6 + 2R. (Λ - 4j , während Vielfachechoerscheinungen (wegen der Flüssigkeit) eine Dämpfung von etwa 2RtC₁- erfahren. Selbstverständlich ist die Dämpfung der Vielfachechos in Bezug auf die Signalechos und ebenfalls die absolute Dämpfung der Signalechos umso größer, je größer cL im Vergleich zu *l> ist. Die übermäßige Dämpfung. 2R. <^_T des Signals bedeutet eine Ver*-echo phenomena occurring in a region R travel a distance 2R (or approximately 2R for echoes originating from subcutaneous layers) within the liquid 48. Therefore, if the attenuation coefficient of the liquid is measured 48, et , is db / cm, and is the mean If the attenuation coefficient of the examined tissue is eL ·, the target echoes from area R suffer an attenuation A = 2R. oü + 2R _Q * £ on 2R-j6 + 2R. (Λ - 4j, while multiple echo phenomena (due to the liquid) _{experience an attenuation of about 2RtC 1} -. Of course, the attenuation of the multiple echoes in relation to the signal echoes and also the absolute attenuation of the signal echoes is greater, the greater cL compared to * l > is. The excessive attenuation. 2R. <^ _{T of} the signal means a ver * -

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schlechterung des Rauschabstands des Systems bei einer vorgegebenen Wandler-Eingangsleistung, einem vorgegebenen Wirkungsgrad, einer vorgegebenen Empfindlichkeit und einem vorgegebenen Vorverstärker-Rauschfaktor. Wenn die Dämpfung in der Flüssigkeit 48 als einziges Mittel zum Dämpfen der Echoerscheinungen verwendet wird, und eine Flüssigkeit gewählt ist, welche die Vielfachechos im Bereich 2R, (d.h. die ersten Streuechos von der Membran 12) um 40 db dämpft, so ist der typische Wert R. = 2,5 cm, ob = 4 db/cm.· Die Überschuß dämp fung der Targetechos beträgt 20 db, wodurch sich eine Nettoreduktion der Echoeinflüsse von 20 db ergibt.deterioration of the signal-to-noise ratio of the system for a given converter input power, a given efficiency, a given sensitivity and a given preamplifier noise factor. If the attenuation in the liquid 48 is used as the sole means of attenuating the echo phenomena, and a liquid is selected which attenuates the multiple echoes in the region 2R (ie the first scattered echoes from the membrane 12) by 40 db, then the typical value is R. = 2.5 cm, ob = 4 db / cm. The excess attenuation of the target echoes is 20 db, which results in a net reduction in echo influences of 20 db.

In Verbindung mit einer Dämpfungsflüssigkeit kann daher eine Schicht aus stark absorbierendem oder dämpfendem Feststoffmaterial 88 in der primären akustischen Bahn entweder auf dem Spiegel 54 oder unmittelbar auf dem Wandler 32 oder der Membran angeordnet werden. Da es erwünscht ist, den Durchmesser des Abtasters 10 so klein als möglich zu machen, kann ein geeignetes Absorbtionsmaterial, z.B. Gummi mit Kohlenstoffzusatz mit einem Dämpfungskoeffizienten von beispielsweise 25 db/cm verwendet werden, wobei eine Schicht von 2 mm Dicke zu einer Zwei-Wege-DämpfungIn conjunction with a damping liquid, a layer of highly absorbent or damping solid material 88 can therefore be arranged in the primary acoustic path either on the mirror 54 or directly on the transducer 32 or the diaphragm. Since it is desirable to make the diameter of the scanner 10 as small as possible, a suitable absorbing material such as rubber may be used cm with carbon additive having a damping coefficient of for example, 25 db /, wherein a layer of 2 mm thickness to a two-way -Damping

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von 10 db führt. Da die Schicht 88 so angeordnet werden sollte, daß sie alle oder nahezu alle Fremdechos auffängt (und daher dämpft) , und da eine sehr enge Anpassung der Flüssigkeit an die Dämpfungsschicht zur Vermeidung der Wirkung der Grenzschicht als neue Störechoquelle erforderlich ist, ist die Anordnung der Schicht 88 auf dem Wandler 32 bevorzugt.of 10 db leads. Because the layer 88 is so arranged should that it picks up all or almost all extraneous echoes (and therefore attenuates), and there is a very close adaptation of the Liquid to the cushioning layer to avoid the If the boundary layer is required to act as a new source of interference echo, the layer 88 is arranged on the transducer 32 preferred.

Zusätzlich zur Verwendung einer Dämpf ungs schicht 88 -o.der einer Flüssigkeit 48 sollte der Reflektor 54 vorzugsweise teilreflektierend und aus akustisch stark absorbierendem Material ausgebildet sein, damit der Teil der Ultraschallenergie, der nicht vom Reflektor reflektiert wird, absorbiert wird und nicht zu unerwünschten Echoeinflüssen Anlaß gibt. Die Teilreflexion des Reflektors 54 kann durch Verwendung eines Reflektormaterials mit einer geeigneten Impedanz-Fehlanpassung bezüglich der Flüssigkeit 48 erreicht werden. Da diese Möglichkeit jedoch zu einem Reflexionsverhalten führen kann, das von dem Abtastsektor, winkel abhängig ist und eine Kompensation der Wandler-Empfangsverstärkung (oder Sendeleistung oder beider) als Funktion des Abtastwinkels zur Erzielung einer gleichmäßigen Anzeige der Signalstärke bei vorgegebenen Targetechostärken 'erfordert, kann ein geeigneter Teilreflektor 54' in der in Fig. 7 dargestellten Weise verwendet werden, der ein nicht-reflektierendes oder schwach reflektierendes Materia190, z.B. Gummi, mit schmalen, eng beabstandeten (weniger als eine halbe Wellenlänge).Streifen 92 aus stark reflektierendem Metall, z.B. Wolfram, aufweist. Die Verwendung eines solchen Teilreflektors 54', von Dämpfungsschichten 84 und 88, einer Dämpfungsschicht 48 und Antireflexionsflachen 82 und 86 führt zu einer Reduktion von Störechos (echo artifacts) im Vergleich zu Targetechos und bei einem Bereich R in dem zu untersuchenden Körper von etwa 3 -cm oder größer von 20 .db, die zu einem im wesentlichen stÖrechofreien Betrieb des Abtasters in medizinischenIn addition to using a damping layer 88 -o.der a liquid 48, the reflector 54 should preferably be partially reflective and made of acoustically strongly absorbing material Material be designed so that the part of the ultrasonic energy that is not reflected by the reflector is absorbed and does not give rise to undesirable echo influences. The partial reflection of the reflector 54 can by using a reflector material with a suitable impedance mismatch with respect to the liquid 48 can be achieved. However, since this possibility can lead to a reflection behavior that is influenced by the scanning sector, angle is dependent and a compensation of the converter reception gain (or transmission power or both) as Function of the scanning angle to achieve a uniform display of the signal strength for given target echo strengths 'requires a suitable partial reflector 54' can be used in the manner shown in Fig. 7, which is a non-reflective or weakly reflective material190, e.g. rubber, with narrow, closely spaced (less than half a wavelength). Strips 92 of highly reflective metal such as tungsten. The usage such a partial reflector 54 ', damping layers 84 and 88, a damping layer 48 and anti-reflection surfaces 82 and 86 lead to a reduction of false echoes (echo artifacts) compared to target echoes and at an area R in the body to be examined of about 3 -cm or larger of 20 .db, which leads to an essentially Disturbance-free operation of the scanner in medical

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Diagnoseanwendungen ausreicht.Diagnostic applications is sufficient.

Da infolge der Störechounterdrückung auch die Targetechos um angenähert 20db gedämpft wurden, ist es erwünscht, hoch wirksame Wandler 32 und insbesondere Wandler mit relativ hohem Q-Faktor zu verwenden. Dies steht jedoch im Gegensatz zur gegenwärtigen Praxis, gemäß der pulserregte Wandler mit niedrigem (mechanischem und elektrischem) Q und niedrigem Wirkungsgrad verwendet werden, um eine extrem hohe Bereichsauflösung zu erzielen. Da jedoch die sehr kurzen Breitbandimpulse, die bei bekannten Abtastern verwendet werden, gedehnt und verzerrt werden, wenn sie Gewebe, insbesondere Muskel durchlaufen, da die Gewebe eine starke frequenzabhängige Dämpfung haben, werden die höheren Prequenzkomponenten dementsprechend bevorzugt gedämpft, wodurch sich eine effektive Dehnung des Impulses ergibt. Es wurde daher gefunden, daß die Verwendung eines Wandlers mit höherem Q mit einem längeren Impuls schmalerer Bandbreite zu geringeren Verzerrungen und Impulsdehnungen führt, wobei die effektiven Längen beträchtlich größer als diejenigen von Wandlern mit niedrigerem Wirkungsgrad und niedrigerem Q sind.Since the target echoes were attenuated by approximately 20db due to the interference echo suppression, it is desirable to to use highly efficient transducers 32 and in particular transducers with a relatively high Q factor. However, this stands contrary to current practice, according to the pulse-excited transducer with low (mechanical and electrical) Q and low efficiency can be used to achieve extremely high range resolution. However, since the very short broadband pulses used in known scanners are stretched and distorted when they Tissues, especially muscles, because the tissues have a strong frequency-dependent attenuation, the higher frequency components are accordingly preferably attenuated, which results in an effective stretching of the pulse results. It has therefore been found that using a higher Q transducer with a longer pulse makes the narrower Bandwidth leads to less distortion and pulse stretching, with the effective lengths being considerably longer than those of lower efficiency and lower Q converters.

In Fig. 6 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Abtasteinrichtung gezeigt, bei dem ein stationärer Hilfswandler 54 in einer Linie mit einer der Ultraschallwellen 24 und" hinter dem Teilreflektor 54· angeordnet ist. Der ' · Teilreflektor 54· hat einen festen Belag 96 mit einem Dämpfungsverhalten ähnlich demjenigen der Flüssigkeiten 48. Dieser Belag 96 ist mit einem zusätzlichen stark absorbierenden Block 98 verbunden, der zum vollständigen Dämpfen der durch den Teilreflektor 54 fallenden Energie dient. Der Belag 96 kann beispielsweise aus einem bei Zimmertemperatur vulkanisierten Silicongummi und dar Block 98 ebenfalls aus Gummi bestehen. Der Wandler 94 ist über eine Halterung 100 mit dem Block 98 verbunden, der an der Platte 46 angebracht ist. Leitungen 102 dienen zur6 shows an alternative embodiment of the scanning device in which a stationary auxiliary transducer 54 is arranged in line with one of the ultrasonic waves 24 and "behind the partial reflector 54". The partial reflector 54 has a solid covering 96 with a damping behavior similar to the liquids that of 48. This coating 96 is connected to an additional strongly absorbing block 98, which is used to completely damp the falling through the partial reflector 54 energy. the covering 96 may, for example, of a vulcanized at room temperature silicone rubber and represent block 98 also made of rubber The transducer 94 is connected via a bracket 100 to the block 98, which is attached to the plate 46. Lines 102 are used for

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Erregung des Wandlers 94 und zur Übertragung von durch den Wandler 94 aufgenommener Information zur Verarbeitungseinrichtung. Die vom Wandler 94 erzeugten Ultraschallwellen durchstrahlen den Teilreflektor 54» zusammen mit" einer der Linien bzw. Zeilen der Sektorabtastung und . erlauben dadurch die gleichzeitige Gewinnung von M-Moden oder Puls—Doppler-Echoinformation in genauer Übereinstimmung mit den Sektorabtastlinien bzw. -zeilen.Excitation of the transducer 94 and the transmission of by the converter 94 recorded information to the processing device. The ultrasonic waves generated by the transducer 94 shine through the partial reflector 54 »together with" one of the lines of the sector scan and. thereby allow M-modes to be obtained at the same time or pulse Doppler echo information in exact match with the sector scan lines.

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Claims

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER D 4300 ESSEN 1 AM RUHRS TFIN 1 TEL: v02 01) 4126 Page - 1 - p

J NACHa ^ R

Patent p r ü c h e

Ii ultrasonic scanning device, characterized that in a housing (16, 18) a reflector (54; 54 ') and one or more movable ultrasonic transducers (32a-e) are installed in such an arrangement that the one or more movable ultrasonic transducers generated ultrasonic waves are directed onto and over the surface of the reflector, and that one or the ultra- sound transducer (32a-e) is provided via a device which is curved in relation to the reflector (54; 54), where the arrangement sc / is made that the ultrasonic waves (74) stroke over the reflector and the waves (24) reflected by the latter at a predetermined distance converge in front of the reflector point (26).

2. Scanning device according to claim 1, characterized in that the one or more ultrasonic transducers (32a-e) on one of the Inside of the reflector (54; 54?) Mounted circular ring (34) are arranged and that the ultrasonic waves radially inward are directed.

3. Scanning device according to claim 2, characterized in that the reflector (54; 54 ') is at such an angular position is arranged in the interior of the housing that it reflects the ultrasonic waves emanating from the transducer (32a-e) and converges at a point (26) outside the housing (16, 18).

4. Scanning device according to claim 2 or 3, characterized in that that the specified distance by the distance

900813/0350900813/0350

Z / bu. <·

ORIGINAL INSPECTED

between the reflector (54; 54 ·) and the center of the annulus (34) is determined.

5. Scanning device according to one of claims 1 to 4, characterized characterized in that a device (56a, 58 .... 72) for determining the angular position of the transducer (32a-e) is provided.

6. Scanning device according to one of claims 1 to 5 ,. characterized in that means (48) for transmitting the ultrasonic waves reflected by the reflector (54; 54 ») are provided.

7. Scanning device according to claim 6, characterized in that the reflector (54; 54 ') and the transducer or transducers (32a-e) are in such mutual arrangement that the ultrasonic waves at a point (26) outside the transmission means (48) can be made to converge.

8. Scanning device according to claim 6 or 7, characterized in that that a flow medium (48) belongs to the transmission means, the specific impedance of which is essentially equal to that of one to be scanned by the scanning device (10) Object is.

9. Scanning device according to one of claims 6 to 7, characterized in that the flow medium is an acoustic Has propagation speed which is substantially smaller than that of one to be scanned by the scanning device (10) Object, which creates a particularly large scanning sector angle in the object. ·

10. Ultrasonic 11 scanning device, characterized by:

a housing (16, 18),

one in the area of the front section (16) of the housing mounted circular ring. (34),

909813/0850909813/0850

several ultrasonic transducers (32a-e) attached to the circular ring (34) are attached and point inwards in the direction of the axis of rotation of the ring,

a drive device connected to the ring and rotating it about its axis of rotation, a reflector (54; 54 ·) attached to the front of the housing and positioned at an angle such that it collects ultrasonic waves generated by the transducers, reflects them and passes them a predetermined distance allows the point (26) lying in front of the front side of the housing to converge;

a commutator device (58, 60, 64, 6Θ, which is coupled to the transducers (32a-e) and the angular position,.? the converter determines, and

a device arranged on the front of the housing (48, 12) to transmit the ultrasonic waves the object to be scanned by the scanning device (10).

11. Scanning device according to one of claims 1 to 10, characterized in that damping means (48, 88) for extensive Suppression of unwanted echo influences in the Scanning device (10) are provided.

12. Scanning device according to claim 11, characterized in that a flow medium with a predetermined damping coefficient is provided as damping means, which is received in the housing (16, 12; 12 ¹ ) and forms the transmission medium for the ultrasonic waves.

13. Scanning device according to claim 11 or 12, characterized in that the damping means has a layer (88) comprised of absorbent material disposed on predetermined surfaces of the scanning device (10).

14. Scanning device according to claim 13, characterized

Θ09813/0850Θ09813 / 0850

indicates that the absorbent material (88) is disposed on the surface of the transducers (32a-e).

15. Scanning device according to claim 13, characterized in that ' indicates that the absorbent material (88) is arranged on the surface of the reflector (54, 54 ').

16. Scanning device according to one of claims 11 to 15, characterized in that one for transmission to the housing of the ultrasonic waves to the object to be scanned suitable membrane (12; 12 ') belongs,

17. Scanning device according to claim 16, characterized in that a portion of the membrane (12; 12 ') is a a substantially transparent thin-film window is formed for the ultrasonic waves.

18. Scanning device according to claim 16 or 17, characterized in that that the membrane (12; 12 ') carries a "layer (88) of absorbent material. ■

19. Scanning device according to one of claims 16 to 18, characterized in that the membrane (12) consists of a relatively rigid material and one or more Quarter-wave anti-reflective layers (80, 82) is coated.

20. Scanning device according to one of claims 13 to 19, characterized in that the damping means is a quarter-wave antirefle have lexionsschicht, which is arranged on the layer of absorbent material.

21. Scanning device according to one of claims 11 to 20, characterized in that the reflector (54 ·) for the Ultrasonic waves are designed to be partially reflective.

22. Scanning device according to claim 21, characterized in that

S0QS13/0850S0QS13 / 0850

that the partial reflector has a rear facing (96) and a damping flow medium as a damping means (48) is provided, the rear facing has a damping coefficient that is essentially the same as that of the damping flow medium.

23. Scanning device according to claim 21 or 22, characterized in that the rear facing with an absorption block (98) is connected to the partial reflector (54 ·) absorb penetrating ultrasonic waves.

24. Scanning device according to claim 21, characterized in that the partial reflector is a layer of non-reflective Material .with a variety of closely spaced Has metal strips (92).

25. Scanning device according to one of claims 1 to 24, characterized in that the wander (32a-e) one have a high Q factor to generate a long, low bandwidth pulse.

26. Scanning device according to one of claims 1 to 25, characterized in that in addition to the in the housing (16, 18) movably mounted ultrasonic transducers (32a-e) a stationary transducer (94) is provided for the ultrasonic waves by the partial reflector (54 ·) along a path that is substantially with the reflected Ultrasonic waves coincide.

•6ft8id/OtSO• 6ft8id / OtSO