DE2911613A1

DE2911613A1 - Geraet zur ultraschall-abbildung

Info

Publication number: DE2911613A1
Application number: DE19792911613
Authority: DE
Inventors: William E Glenn
Original assignee: New York Institute of Technology
Current assignee: New York Institute of Technology
Priority date: 1978-03-27
Filing date: 1979-03-24
Publication date: 1979-10-04
Also published as: IT7948500A0; GB2017302A; DE2953947A1; FR2421392B1; NL7902301A; DE2953947C2; FI790957A; DK122279A; GB2017302B; GB2099997B; GB2098734B; CA1131752A; FI62950C; DE2911613C2; FI62950B; FR2421392A1; SE7902672L; IT1116574B; AU1028983A; GB2098734A

Description

New York Institute of Technology ??40

Gerät zur Ultraschall-Abbildung

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Untersuchung eines Teiles oder Ausschnittes eines Körpers mit Ultraschall durch Aussenden von Ultraschallenergie in den Körper und Bestimmen der Charakteristiken der von dem Körper reflektierten Schallenergie. Die Erfindung wird vorzugsweise durch eine Einrichtung realisiert, die ein Bedienungsgerät und einen tragbaren Abtastmodul umfaßt. Das Bedienungsgerät enthält elektronische Bauteile und einen Bildschirm, und der tragbare Abtastmodul ist so ausgebildet, daß er in der Hand gehalten werden kann, und umfaßt ein eine Flüssigkeit enthaltendes flüssigkeitsdxchtes Gehäuse mit einem Fenster, das mit dem zu untersuchenden Körper in Kontakt gebracht wird. Der Abtastmodul beherbergt, neben anderen Bauteilen, den Wandler, Sammelmittel, ein mit dem Wandler verbundenes Erreger/Empfänger-Teil und einen Reflektor zur Ausführung eines mechanischen Abtastens mit dem durch das Abtastfenster tretenden Strahlenbündel. Der Wandler besitzt eine elliptisch verlängerte Form, und der reflektierende Abtaster und das Abtastfenster sind in der Abtastrichtung verlängert. Das Abtastfenster besteht aus relativ

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stabilem Material und ist in Bezug auf das Strahlenbündel geneigt. Ein weiteres Merkmal des tragbaren Abtastmoduls ist darin zu sehen, daß der reflektierende Abtaster etwa an der Rückwand des tragbaren Abtastmoduls angeordnet ist und im wesentlichen dem Fenster gegenüberliegt. Der Wandler ist in dem Abtastmodul vor dem reflektierenden Abtaster installiert, wobei eine Ultraschall aussendende Oberfläche des Wandlers dem reflektierenden Abtaster derart gegenübersteht, daß das von dem Wandler ausgesandte und von dem reflektierenden Abtaster reflektierte Ultraschallstrahlenbündel an dem Wandler vorbei nach rückwärts umgelenkt wird, bevor es durch das Fenster tritt.

Diese Erfindung bezieht sich auf Ultraschallsysteme und insbesondere auf ein Gerät zur Abbildung von Teilen eines Körpers durch Aussenden von Ultraschallenergie in den Körper und durch Ermitteln der Charakteristiken der von dem Körper reflektierten Ultraschallenergie.

In neuerer Zeit sind Ultraschalltechniken in der klinischen Diagnostik sehr vorherrschend geworden. Solche Techniken sind seit einiger Zeit auf dem G-ebiet der Geburtshilfe, Neurologie und Kardiologie verwendet worden und werden zunehmend wichtiger in Vergegenwärtigung einer Anzahl verschiedener Körperteile, z.B. beim Abtasten der Brust zur Entdeckung von Tumoren.

Verschiedene grundlegende Faktoren haben zu dem vermehrten Gebrauch von Ultraschalltechniken Anlaß gegebe. Ultraschall unterscheidet sich von anderen Strahlungsarten in der Wechselwirkung mit lebenden Systemen darin, daß er die Beschaffenheit einer mechanischen Welle besitzt. Dementsprechend lassen sich durch seinen Gebrauch Informationen erhalten,

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die eine verschiedene Natur haben von solchen Informationen, die durch andere Methoden gewonnen werden, und er wird als Ergänzung zu anderen diagnostischen Methoden, wie z.B. jenen, die Röntgen—Strahlen verwenden, angesehen. Auch erscheint das Risiko von Gewebe-Schädigungen bei Verwendung von Ultraschall viel geringer zu sein als das offensichtliche Risiko, das mit ionisierenden Strahlen wie Röntgen-Strahlen verbunden ist.

Die Mehrzahl der auf Ultraschall beruhenden diagnostischen Techniken basiert auf dem Impuls-Echo-Verfahren, bei dem mittels eines geeigneten piezoelektrischen Wandlers, wie z.B. einer Blei-Zirkonat-Titanat-Keramik, periodisch Impulse von Ultraschallenergie erzeugt werden. Jeder kurze Impuls der Ultraschallenergie wird zu einem engen Strahl gebündelt, der in den Körper des Patienten geschickt wird, in welchem er schließlich auf Grenzflächen zwischen verschiedenen Strukturen des Körpers trifft. Wenn an einer Grenzfläche eine charakteristische Widerstandsfehlanpassung auftritt, wird ein Teil der Ultraschallenergie an der Grenzfläche zurück zu dem Wandler reflektiert. Nach Erzeugung des Impulses arbeitet der Wandler in einer "Horch"-Position, wobei er von dem Körper reflektierte empfangene Energie oder "Echos" in elektrische Signale zurückverwandelt. Die Ankunftszeit dieser Echos hängt von der Entfernung der angetroffenen Grenzflächen und der Ausbreitungsgeschwindigkeit des Ultraschalls ab. Die Amplitude des Echos gibt ebenfalls Auskunft über die Reflexionseigenschaften der Grenzfläche und dementsprechend über die Beschaffenheit der die Grenzfläche bildenden charakteristischen Strukturen.

Es gibt verschiedene Arten, wie die in den empfangenen Echos enthaltende Information nützlich dargestellt werden kann. Bei einer üblichen Technik werden die die beobachteten

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Echos verkörpernden elektrischen Signale verstärkt und an die vertikalen Ablenkplatten eines Kathodenstrahlbildschirmes angelegt. Der Ausgang eines Zeitbasisgenerators wird an die horizontalen Ablenkplatten gelegt. Eine kontinuierliche Wiederholung des Impuls/Echo-Verfahrens synchron mit den Zeitbasissignalen liegt eine kontinuierliche Aufzeichnung, "Α-Abtastung" genannt, bei der die Zeit proportional der Entfernung ist, und Ablenkungen in der vertikalen Richtung verkörpern das Vorhandensein von Grenzflächen. Die Höhe dieser vertikalen Ablenkungen ist repräsentativ für die Echo-Stärke.

Eine andere bekannte Aufzeichnungsart ist die sogenannte "B-Abtastung", bei der die Echo-Information eine Form hat, die mehr der üblichen Fernseh-Aufzeichnung ähnelt; d.h., die empfangenen Echo-Signale werden dazu benutzt, um die Helligkeit des Bildschirmes an jedem abgetasteten Punkt zu modulieren. Diese Art von Aufzeichnung vird als besonders nützlich angesehen, wenn die Ultraschallenergie quer zu dem Körper geführt wird, so daß eine individuelle "entfernungsbestimmende" Information individuelle Abtastzeilen auf dem Bildschirm liefert, und aufeinanderfolgende querliegende Positionen werden dazu benutzt, um aufeinanderfolgende Abtastzeilen auf dem Bildschirm zu erhalten. Die zweidimensionale B-Abtastungs-Technik liefert ein Querschnittsbild in der Ebene der Abtastung, und die resultierende Aufzeichnung kann direkt betrachtet oder fotografisch oder auf Magnetband aufgezeichnet werden.

Während auf dem Gebiet der Ultraschall-Abbildung Erfolge erzielt wurden, gibt es eine Reihe von Problemen, die gelöst werden müssen, um eine hohe Qualität von Ultraschall-Abbildungen in einer bequemen, zuverlässigen und kostengünstigen Weise zu erhalten. Hinsichtlich einiger Probleme,

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die teilweise bewältigt wurden, ist es z.B. bekannt, daß Ultraschall an Grenzflächen mit Gas beinahe total reflektiert wird. Dies hat zu dein Gebrauch einer Ankopplung über eine Flüssigkeit wie Wasser oder zum Gebrauch eines Wandler-Typs mit direktem Kontakt geführt. Die letztere Technik kann zur Entstehung von Problemen beitragen, wenn versucht wird, Strukturen wie Arterien abzubilden, die sich nur wenige Millimeter unter der Hautoberfläche befinden können, da die Kontakt-Abbildung Aberrationen im nahen Bereich des Wandlers verursacht. Die Kopplung über eine Flüssigkeit bietet in dieser Hinsicht "Vorteile gegenüber dem Direkt-Kontakt, aber sie führt zu verschiedenen Konstruktionsproblemen und beschwerlichen, im allgemeinen nicht tragbaren Bautypen, die ungünstig zu gebrauchen sind, insbesondere wenn versucht wird, sie genau an einem Patienten in Position zu bringen. Einige Techniken schließen das Eintauchen des Patienten in Wasser ein oder realisieren einen geeigneten Kontakt mit dem Körperteil durch die Wand eines sperrigen Wassertanks.

Das Bedürfnis, die Abtastung mit dem Ultraschallstrahl in zwei Dimensionen auszuführen, läßt Probleme der Sperrigkeit und Schwierigkeit in der Handhabung der Abtasteinrichtung entstehen. In dem US-Patent k 084 582 ist ein Geräte-Typ offenbart, der - verglichen mit den meisten Wasser-gekoppelten Abbildungstechniken - eine bessere Eigung aufweist. Das dort beschriebene Gerät besitzt ein Bedienungsgerät, das zweckmäßigerweise einen Steuersignal-Generator, einen Erreger- und Empfängerkreis und einen Bildschirm/ Rekorder zur Aufzeichnung und/oder Speicherung- von bildverkörpernden elektrischen Signalen umfaßt. Ein tragbarer Abtastmodul, der in der Hand gehalten werden kann, besitzt ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit einem aus flexiblem

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Material gebildeten Abtastfenster. Ein in dem tragbaren Abtastmodul vorgesehener Wandler formt von dem Erregerkreis kommen e Energie in Ultraschallenergie um und verwandelt auch empfangene Ultraschall—Echos zurück in elektrische Signale, die mit dem Empfängerkreis gekoppelt sind. Eine Sammellinse ist mit dem Wandler verbunden, und eine Flüssigkeit, z.B. Wasser, füllt den tragbaren Abtastmodul in dem Bereich zwischen der Sammellinse und dem Abtastfenster. Ein reflektierender Abtaster ist in der Flüssigkeit angeordnet, und der synchron mit den Steuersignalen gespeiste Antriebsmotor bewegt den reflektierenden Abtaster in periodischer We i s e.

Ein Abtastmodul der in der erwähnten älteren Anmeldung offenbarten Bauart weist den Vorteil auf, daß er tragbar und relativ leicht sowie einfach zu handhaben ist, verglichen mit anderen dem Anmelder bekannten Abtastern des Standes der Technik. Es würde jedoch noch vorteilhafter sein, einen tragbaren Ultraschall-Abtastmodul zu entwickeln, der kleiner, leichter und einfacher zu handhaben ist und dessen Gebrauch weniger mechanische Antriebsleistung erfordert und der im übrigen im Vergleich zu bekannten Abtastern operativ von Vorteil ist.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, bestehende Ultraschall-Abtaster zu verbessern, insbesondere Ultraschall-Abtaster des tragbaren, in der Hand zu haltenden Bautyps.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zur Untersuchung eines Teiles oder Ausschnittes eines Körpers mit Ultraschall durch Aussenden von Ultraschallenergie in den Körper und Bestimmen der Charakteristiken der von dem Körper reflektierten Schallenergie. In Übereinstimmung mit der Erfindung sind Mittel zur Erzeugung eines erregenden Signals

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vorgesehen. Mit den Erreger-Mitteln (Sender) ist ein Wandler verbunden, der ein Strahlenbündel von ültraschallenergie erzeugt. Axial— symmetrische Sauirael—Mittel sind vorgesehen, um das Strahlenbündel zu sammeln, und es sich weitere Mittel zum Abtasten des zu untersuchenden Körpers mit dem Strahlenbündel entlang der Ebene des abzubildenden Körperatisschnittes vorhanden. Ein Merkmal der vorliegenden Erfin—-dung ist, daß der Ultraschall erzeugende Wandler entlang der Abtastrichtung langgestreckt ist und z.B. eine generell elliptische Form besitzt. Das Ergebnis ist ein abgetasteter gebündelter Fleck, der in einer Richtung normal zu der Abtastrichtung verlängert ist. Die Dicke des untersuchten "Ausschnittes" ist daher wesentlich-größer (vorzugsweise mindestens zweimal so groß) als ein Auflösungselement in der Abtastrichtung. Es sind auch Mittel vorhanden, um den von dem Körper reflektierten Ultraschall in eine elektrische Darstellung des Körperausschnittes umzuformen. Zweckmäßigerweise, wenn auch nicht notwendigerweise, wird die Umwandlung des reflektierten Ultraschalls zurück in ein elektrisches Signal durch die Benutzung des gleichen ¥andlers zustandegebracht, und elektronische Empfängermittel werden verwendet, um diese Signale in eine geeignete Form für eine Aufzeichnung, z.B. einen Bildschirm vom Fernseh-Typ, umzuwandeln.

Die vorliegende Erfindung wird-vorzugsweise verwendet'als eine Einrichtung, die ein Bedienungsgerät und einen tragbaren Abtastmodul umfaßt. Das Bedienungsgerät beherbergt zweckniäßigerweise elektronische Bauteile und einen Bildschirm, und der tragbare Abtastmodul kann in der Hand gehalten werden und umfaßt ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse, das eine Flüssigkeit enthält und ein Fenster aufweist, welches in Kontakt mit dem zu untersuchenden Körper gebracht wird. Der Abtastmodul nimmt, neben anderen Bauteilen, den

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Wandler, Samrael—Mittel, einen mit dem Wandler gekoppelten Erreger/Empfänger und Mittel zum Ausführen einer mechanischen Abtastung mit dem durch das Abtastfenster geschickten Strahl auf. Bezeichnenderweise benutzten die bekannten Systeme ein flexibles Fenster, das sich erwartungsgemäß in seiner Form an den zu untersuchenden Körper anpaßte, um Flüssigkeit/Luft-Grenzflächen zu vermeiden, die unerwünscht Ultraschall reflektieren könnten. In der vorliegenden Erfindung wird ein relativ schmales, langgestrecktes Abtastfenster verwendet. Diese Fenster-Gestaltung erlaubt den Gebrauch eines relativ festen Fensfermaterials, da guter Kontakt mit dem Körper über die Fenster-Oberfläche erzielt werden kann.

In einer Ausbildungsform der Erfindung ist der Wandler schwenkbar in dem flüssigkeitsgefüllten Modul montiert, und die Mittel zum Abtasten mit dem Ultraschallstrahl bestehen aus einem Motor, der den Wandler in mechanische Schwingungen versetzt. Die langgestreckte, generell elliptische Form des Wandlers macht sein Trägheitsmoment in der Flüssigkeit hinreichend klein, so daß er in mechanische Schwingungen versetzt werden kann, ohne daß die erforderliche Leistung unangemessen ist, und eine wesentliche Reduktion der Leistung ermöglicht wird im Vergleich mit einer für eine konventionelle Wandlerform erforderlichen Leistung.

In einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist der Wandler in fester Position in dem mit Flüssigkeit gefüllten Modul"angeordnet, und die Mittel zum Abtasten mit dem Ultra— schallstrahl bestehen aus einem Abtastreflektor, der mit Abstand von dem Wandler angebracht ist. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt der Abtastreflektor vorzugsweise eine langgestreckte reflektierende Oberfläche, die in der Richtung, welche mit der Ausdehnungsrichtung des auf die Oberfläche

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auf treffenden Ultraschallstralils übereinstimmt, verlängert ist. Auch hier ist diese Form des Reflektors vorteilhaft in der Weise, daß er ein relativ kleines Trägheitsmoment um seine Achse besitzt und sich relativ leicht in der Flüssigrkeit drehen läßt.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel der Erfindung ist das Fenster, durch welches die Abtastung ausgeführt wird, in Bezug auf die Normale zu dem auf dem Fenster auftreffenden Ultraschall unter einem Winkel geneigt. Diese Neigung zielt darauf ab, einen beliebigen Ultra"schallstrahl, der unerwünscht'innen an dem Fenster reflektiert wird, dazu zu bringen, den Wandler zu verfehlen. In diesem Ausführungsbeispiel ist ein absorbierendes Medium, wie z.B. ein Schaum (syntactic foam), auf einer Wandung in dem Modul angeordnet, um von dem geneigten Fenster nach innen reflektierten Ultraschall zu absorbieren.

Bei der Ausführungsform der Erfindung, die ©inen reflektierenden Abtaster aufweist, ist ein wesentliches Merkmal, daß der reflektierende Abtaster ungefähr an der Rückwand des Gehäuses des.Abtastmoduls angeordnet ist und dem Abtastfenster gegenüberliegt. Der Wandler ist in dem Gehäuse vor dem reflektierenden Abtaster montiert, wobei eine Ultraschall aussendende Oberfläche des Wandlers dem reflektierenden Abtaster gegenübersteht und in Bezug auf den reflektierenden Abtaster derart ausgerichtet ist, daß ein von dem reflektierenden Abtaster "reflektierter Ultraschallstrahl zwischen dem Wandler und dem Fenster an dem reflektierenden Abtaster einen Winkel bildet, der kleiner als ungefähr k5 ist. Der an dem reflektierenden Abtaster gebildete Winkel des Ultraschallstrahls beträgt vorzugsweise etwa 30 · Im allgemeinen wird, wenn der Ultraschall unter einem Winkel auf eine Fläche auftrifft, der zu dicht an der Normalen

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liegt (d.h., unter einem Winkel, der kleiner als der "kritische Winkel" ist), ein wesentlicher Teil der Ultraschallenergie durch die Oberfläche hindurchgehen. Um faktisch die ganze Ultraschallenergie, die auf den Abtaster auftrifft, an diesem reflektieren zu lassen, ist es notwendig, den Ultraschallstrahl unter einem Winkel auf den reflektierenden Abtaster auftreffen zu lassen, der wenigstens so groß ist wie der kritische Winkel. Der Anmelder hat herausgefunden, daß Saphir (Aluminiumoxid) auf der Oberfläche des reflektierenden Abtasters einen kritischen Winkel von ungefähr Ik verursacht und die Benutzung einer Abtaster— position erlaubt, die besseren Gebrauch von dem in dem Gehäuse vorhandenen Flüssigkeitsvolumen macht und zu einem kleineren, leichteren und einfacher zu handhabenden Abtast— modul führt. Beryllium ergibt ebenfalls einen kleinen kritischen Winkel, aber seine Giftigkeit macht es weniger wünschenswert, mit ihm zu arbeiten. Eine weitere Alternative besteht darin, einen reflektierenden Abtaster zu benutzen, der eine Schicht mit eingeschlossenem Gas besitzt, wie in dem US-Patent 4 084 582 offenbart, das dem gleichen Anmelder gehört wie die vorliegende Anmeldung. Wie darin beschrieben, gewährleistet die Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche an der Reflektoroberfläche Totalreflexionen ungeachtet des Auftreffwinkels des Strahles. Wie sich zeigen wird, bedeutet der relativ spitze Winkel (in Bezug auf die Normale), unter welchem der Strahl auf den reflektierenden Abtaster auftrifft, daß der Strahl wirklich dazu gebracht werden kann, während seiner Wanderung durch den Abtastmodul an sich selbst vorbei "rückwärts gefaltet" zu werden. Verschiedene Betrachtungen, die die Minimalisierung von künstlichen Gebilden einschließen, welche anderenfalls durch Ultraschallreflexion an der Haut und danach von dem Wandler aus produziert werden könnten, gebieten einen bestimmten minimalen Abstand des Wandlers von dem abzutastenden Gegenstand. Bei Verwendung der vor-

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liegenden Erfindung wird auf den Abstand Rücksicht genommen, während sogar ein relativ kleiner und kompakter Abtastmodul benutzt wird.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung -werden leichter verständlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen.

Fig. 1 zeigt die Handhabung eines Abtastgerätes, das die Verbesserungen der Erfindung benutzt,

Fig. 2 ist eine perspektivisch dargestellte Seitenansicht eines Ausführungsbeispieles des Abtastmoduls des Gerätes der Fig. 1,

Fig. 3 zeigt einen Querschnitt des Abtastmoduls der Fig. 2 nach der Linie 3-3 der Fig. 2 zusammen mit Schaltbildern von Teilen des darin und in dem zugehörigen Bedienungsgerät enthaltenen Schaltkreises,

Fig. k illustriert das Abtasten mit dem Strahl von dem Wandler und Reflektor des Abtastmoduls der Fig. 2,

Fig. 5 ist eine vereinfachte Darstellung, die illustriert, wie die Ausgestaltung des offenbarten. Ausführungsbeispieles die Verwendung eines kürzeren reflektierenden Abtasters gestattet,

Fig. 6 ist eine perspektivisch dargestellte Seitenansicht eines anderen Ausführungsbeispieles eines Abtastmoduls gemäß der·Erfindung,

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Fig. 7 zeigt einen Querschnitt des Abtastmoduls der Fig. 6 nach der Linie 7-7 der Fig. 6 zusammen mit Schaltbildern von Teilen des daF-■in und in einem zugehörigen Bedienungsgerät enthaltenen Schaltkreises,

Fig. 8 illustriert das Abtasten mit dem Strahl von dem Wandler des Abtastmoduls der Fig. 7»

Fig. 9 zeigt den Wandler, die Linse und Hinterwandschicht des Abtastmoduls Üer Fig. 6.

In der Fig. 1 ist die Illustration eines Abtastgerätes gezeigt, das Verbesserungen der Erfindung ausnutzt. Ein Bedienungsgerät 10 ist" mit einem-Bildschirm 11, der charakteristischerweise ein Kathodenstrahlröhrenbildschirm vom Fernseh-Typ sein kann, und einer geeigneten Kontrolltafel ausgerüstet. Ein Videobandrekorder oder geeignete fotografische Mittel können ebenfalls in dem Bedienungsgerät vorgesehen sein. Das Bedienungsgerät enthält charakteristischerweise auch die Stromversorgung und Teile des Schaltkreises für die Steuerung und Handhabung. Ein tragbarer Ab'tastmodul oder Meßkopf 50 (gezeigt in Fig. 2) ist durch ein Kabel 48 mit dem Bedienungsgerät verbunden. Der Abtastmodul hat an einem Ende ein Fenster 52, durch welches ein untersuchender Ultraschallstrahl ausgesandt und ein reflektierter Strahl empfangen wird. Während des Betriebes des Abtastgerätes wird der Abtastmodul 50 von Hand so gehalten, daß das Fenster 52 über einem Teil des abzubildenden Körpers positioniert ist. In Fig. 1 ist z.B. der Abtastmodul so positioniert, daß ein Querschnitt durch eine Brust erhalten werden kann. Eine Abbildung anderer Bereiche der Brust oder anderer Teile des Körpers kann leicht durch Bewegen des Meßkopfes in die gewünschte Stellung und Ausrichtung gewonnen werden, wobei

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die relative Ausrichtung des Abtastfensters den Yinkel des aufgenommenen (Jxierschnittes bestimmt.

In der Fig. 3 ist ein Querschnitt eines Teiles des Abtastmoduls oder Meßkopfes 50 zusammen mit Schaltbildern von Teilen des Schaltkreises gezeigt, der darin und in dem in Verbindung mit dem Abtastmodul benutzten Bedienungsgerät enthalten ist. Ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse 51» das aus einem stabilen Plastikmaterial gebildet sein kann, weist an seinem vorderen Ende ein Abtastfenster 52 auf. Das Gehäuse 51 ist mit einer geeigneten Flüssigkeit,_ ζ .B. Wasser, gefüllt. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Abtastfenster 52 relativ flach und kann aus irgendeinem geeigneten Material, z.B. Methyl-Methycrylat oder Nylon, gebildet sein. Ein reflektierender Abtaster 70, der in der vorliegenden Anmeldung eben ist, aber gewölbt sein kann, um - falls gewünscht - eine Bündelung zu erhalten, ist in der Nähe der Rückseite des Gehäuses 51 positioniert und liegt im wesentlichen dem Fenster 52 gegenüber. Der Abtaster 70 ist auf einer Welle 71 montiert, die durch eine geeignete Dichtung geführt und mit einem Elektromotor 72 verbunden ist, welcher in einer Ausnehmung in dem Gehäuse 51 untergebracht ist und angetrieben wird, um die gewünschte Schwingbewegung des Abtasters 70 zu liefern, wie mittels des gebogenen zweiköpfigen Pfeiles 73 dargestellt.

Ein Ultraschallwandler 80, der wie weiter unten beschrieben ausgebildet ist, ist in einer Kammer 59 des Gehäuses 51 montiert, wobei er in Bezug auf den Abtaster 70 vorn in dem Modul 50 installiert ist und die Ultraschall aussendende Fläche des Wandlers sich im allgemeinen rückwärtig in dem Modul 50 befindet, wobei sie auf den reflektierenden Abtaster 70 ausgerichtet ist. Der Wandler SO ist so positioniert, daß das Ultraschallstrahleribündel, das er aussendet, von dem

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Abtaster 70 an dem Wandler SO vorbei nach rückwärts geworfen wird, bevor es durch, das Fenster 52 tritt.

Im einzelnen ist der Wandler 80 so positioniert, daß der Ultraschallstrahl, der von ihm ausgesandt und gegen das Fenster 52 reflektiert wird (oder umgekehrt, der Strahl, der von dem untersuchten Körper 5 zurück durch das Fenster 52 und zu dem Wandler 80 reflektiert wird), an dem reflektierenden Abtaster eine Umlenkung von weniger als ungefähr h-5 erleidet. Vorzugsweise beträgt diese Umlenkung, die in der Fig. 3 durch den Winkel aC des Zeiitralstrahles eines Ultraschallstrahlenbündels, dargestellt ist, an dem Reflektor 70 ungefähr 30°.

Der Abtaster 70 hat "vorzugsweise eine reflektierende Oberfläche, die von einem Material gebildet wird, das einen rela-τ'Λ tiv kleinen kritischen Winkel zur Folge hat, so daß der beinahe gerade auf die Reflektoroberfläche auftreffende Strahl nicht durch den Reflektor hindurchtreten kann. Eine Saphir-Oberfläche auf dem Reflektor 70 hat, in Wasser 57 angeordnet, einen kritischen Winkel von etwa 14 (wie er sich bestimmt aus den relativen Berechnungsindizes von Ultraschall zwischen Saphir und Wasser)j so werden die relativen Positionen und Ausrichtungen des Wandlers, Reflektors und Fensters in dem Abtastmodul 50 so ausgewählt, daß der von beiden Richtungen auf den Reflektor 70 aiiftreffende Strahl unter einem Winkel ankommt, der den kritischen Winkel überschreitet. Es ist ersichtlich, daß diese Anordnung einen besonders nützlichen Gebrauch von dem Volumen der Flüssigkeit 57 in dem Modul 50 macht, da das Strahlenbündel 7 tatsächlich nach dem Wandler "nach rückwärts gefaltet" wird und eine relativ große Laufstrecke durch ein relativ kleines Wasservolumen zurücklegt. Eine Beryllium-Oberfläche würde ebenfalls zu einem kleinen kritischen Winkel führen, aber ihre Giftigkeit

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macht es weniger wünschenswert, mit ihr zu arbeiten. Eine weitere Alternative ist die Verwendung eines reflektierenden Abtasters, der eine Schicht mit eingeschlossenem Gas besitzt, wie in dem US-Patent k 084 582 offenbart. Vie dort beschrieben, gewährleistet die Flüssigkeit/Gas-Grenzfläche Totalreflexion an der Reflektoroberfläche ungeachtet des Auftreffwinkels des Strahlenbündels.

Ein Impulsgeberkreis und alternativ Empfängerkreis I30 liefert Erreger-Impulse an den ¥andler 80 und empfängt Echo-Signale von ihm. Der hier gebrauchte Austiruck Impuls geber/Empfänger soll beliebige kombinierte oder getrennte Kreise zur Erzeugung der Erreger-Signale für den ¥andler und; .zum Empfang von Echo-Signalen von diesem einschließen. Palis dynamische Bündelung (Fokussierung) verwendet wird, kann der Wandler in Segmente unterteilt sein und der Impulsgeber/Empfänger-Kreis 130 kann mit den Segmenten des ¥andlers 80 durch eine veränderliche Verzögerungsschaltung 100 gekoppelt sein, durch gestrichelte Linien dargestellt. Der Impulsgeber/Empfänger-Kreis 130 und die veränderliche Verzögerungsschaltung 100 (falls vorhanden) sind zweckmäßigerweise, aber nicht notwendigerweise, in dem Abtastmodul 50 untergebracht, beispielsweise innerhalb der Kammer 59· Der Empfängerteil des Kreises I30 ist über einen Verstärker 1 4o mit einem Bildschirm 11 und einem Rekorder 160 verbunden, der ein beliebiges geeignetes Aufzeichnungs-, Speicher- oder fotografisches Gerät sein kann, z.B. ein Videobandrekorder. Falls gewünscht, aknn eine Verstärkungsregelungseinrichtung, wie durch den Kasten 1^1 dargestellt, verwendet werden, die eine wechselwirkende Verstärkungskompensations-("IGC")-Kapazität einschließt. ¥eehsel%iirkende Verstärkungskompensationstechniken sind im einzelnen in dem US-Patent k 0^3 181 beschrieben. Diese Einrichtung kompensiert üie Amplitude von später ankommenden Signalen bei einer Dämpfung, die sie beim

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Durchgang durch Eörpergewebe erfahren haben, und bei durch frühere Reflexionen verursachten Verlusten. Dementsprechend kann, wenn eine IGC-Kapazität verwendet wird, der Verstärker 14O mit Verstärkungsregelung unter Kontrolle eines IGC-Signals von der Einrichtung 141 verwendet werden. Steuerkreis· 170 erzeugt Steuersignale, die die Arbeit des Systems synchronisieren, wobei die Steuersignale mit dem Impulsgeber/ Empfänger-Kreis I30 und auch mit der Kippschaltung 180 gekoppelt sind, die jene Signale erzeugt, welche die Schwingungen des Abtasters "JO und die vertikalen und horizontalen Takt-(sync)Signale für den Bildschirm 11" und den Rekorder 160 steuern. Falls dynamische Bündelung verwendet wird, wie im US-Patent k 08h 5&2 beschrieben, können die Steuersignale auch mit dem Phasenregler 120 gekoppelt sein, der Signale erzeugt, die"die Abweichung der Verzögerungen in der veränderlichen Verzögerungsschaltung steuern. Vorzugsweise wird in dem Abtastmodul 50 auch eine Linse 90 verwendet, die zweckmäßigerweise eine relativ ebene Oberfläche hat, welche mit dem Wandler verbunden ist, sowie eine konkav gekrümmte Oberfläche, die für eine axial-symmetrische Bündelung sorgt. Die Linse kann aus einem Plastikmaterial hergestellt sein, wobei das Meterial in Übereinstimmung mit dem in dem US-Patent 3 958 559 (das dem gleichen Anmelder gehärt wie die vorliegende Anmeldung) dargelegten Prinzip ausgewählt ist. Wie in jenem Patent offenbart, wird bei der Auswahl des Linsenmaterials in Übereinstimmung mit spezifischen Parametern (Apodisation" erzielt; das heißt, unerwünschte Nebenmaxima, die durch solche Faktoren -wie die endliche Größe des Wandlers verursacht werden, sind rninimalisiert. Weiterhin kann, wie in dem erwähnten Patent offenbart, die Linse eine im allgemeinen elliptische Kontur haben, um vorteilhafte Eigenschaften zu erzielen. Falls gewünscht, können jedoch alternative Mittel

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zur· Bündelung verwendet werden, wie z.B. elektronische Bündelung, die einen in Segmente unterteilten "Wandler benutzt, oder die Wandler- oder Reflektoroberflache kann gekrümmt sein.

Das System arbeitet wie folgt: Auf Befehl des Steuerkreises erzeugt der Impulsgeber in dem Kreis 130 Impulse, die den Wandler 80 erregen, wobei die Segmente des ¥andlers 80 durch die veränderliche Verzögerungsschaltung 100 erregt werden; bei Vervendung von dynamischer Bündelung geschieht dies unter Kontrolle des Phasenreglers._ (Nach dem Stand der Technik kann die Fokustiefe in einem dynamisch gebündelten System elektronisch variiert werden, indem verschiedenen Segmente des Wandlers 80 vorbestimmte Verzögerungen oder Phasenänderungen erteilt werden. In solch einem Falle wird der Ultraschallimpuls zweckmäßigerweise mit der veränderlichen Verzögerungsschaltung losgeschickt, so daß das ausgesandte Strahlenbündel an einem Punkt gebündelt wird, der zwischen dem Zentrum des Feldes und dem tiefsten Punkt in dem Körper liegt, von dem ein Bild gewünscht wird.) Das Ultraschall-Strahlenbündel, das vom Schwingen des Wandlers herrührt, wird von dem Reflektor 70 durch das Fenster 52 und in den Körper 5 reflektiert. Der Steuerkreis veranlaßt nun den Impulsgeber/Empfänger T30, sich in "Empfänger"- oder "Horch"—Stellung zu schalten. (Falls dynamische Bündelung verwendet wird, wird ein Takt des Phasenreglers 120 aktiviert.) Nun, wenn die Ultraschall-Echos von dem Körper durch das Fenster 52 aufgenommen und von dem Abtaster 70 auf den Wandler 80 reflektiert werden, dient der Wandler 80 dazu, die empfangene Ultraschallenergie in elektrische Signale umzuformen. (Bei einem Gerät mit dynamischer Bündelung dienen wieder die Wandler-Segmente dazu, die empfangene Ultraschall energie in elektrische Signale umzuwandeln, welche in der richtigen Phasenbeziehung vereinigt werden, um eine Bünde-

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lung nach den besonderen Entstehungspunkten der Reflexionen in dem Bereich der untersuchten Tiefen zu erhalten.) Bei einem zweidimensioaalen "B—Abtastungs"—Bildschirm entspricht ein Streichen über den Tiefenbereicli einer horizontalen Abtastzeile des Bildschirms, und die Steuersignale von Steuerkreis I70 synchronisieren den horizontalen Takt (sync) des Bildschirms so, daß der aktive Bereich einer Abtastzeile des Bildschirms der Ankunftszeit von Echos entspricht, die von einem gegebenen Bereich innerhalb des Körpers 5 eintreffen und typisch sind von der Haut des Patienten bis zu einer festen, vorhergewählten Tiefe .in dem Körper. Die zweite Dimension des gewünschten Querschnittsbildes erhält man durch das langsame mechanische Abtasten mit dem reflektierenden Abtaster 70, das mit der vertikalen Kipprate des Bildschirms und des-Rekorders durch die Kippschaltung 180 synchronisiert wird. Die empfangenen Signale sind durch den Verstärker l40 mit dem Bildschirm 11 gekoppelt, in welchem die empfangenen Signale die Helligkeit des Abtasters modulieren, um das gewünschte Querschnittsbild zu erhalten, wobei jede Abtastzeile des Bildschirms einen Tiefen-Echo-Querschnitt des Körpers für eine beandere ¥inkelausrichtung des Abtasters 70 darstellt. Die empfangenen Signale werden auch auf dem Videobandrekorder I60 aufgezeichnet.

Fig. h illustriert die Art der Abtastung von Strahl 7» was durch die Bewegung des abtastenden Fleckes 8 entlang der gestrichelten Linie 8A angedeutet ist. In Übereinstimmung mit einem Merkmal der Erfindung hat der Wandler 80 vorzugsweise, eine allgemein elliptische Form und ist in der Abtastrichtung langgestreckt. Das Verhältnis Länge zu Breite der äußeren Erscheinung des Wandlers beträgt vorzugsweise zwei zu eins. Die gestrichelten Linien auf dem Wandler stellen seine Unterteilung in Segmente dar in dem Fall, daß elektronische (d.h. dynamische) Bündelung verwendet wird. Die

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bündelnde Linse 90 (Fig. 3) liat eine Dicke, die axial-symmetrisch und generell entweder sphärisch oder ein Rotationsellipsoid ist. Wie oben festgestellt,. ist die Linse in ihrem Umfang vorzugsweise elliptisch, tun der Form des Wandlers angepaßt zu sein. Es ist selbstverständlxch, daß alternative Mittel zum Bündeln verwendet werden können, wie z.B. elektronische Bündelung, die einen in Segmente geteilten Wandler benutzt, oder geeignete Wölbungen an der Wandler- oder Reflektoroberfläche. In einem solchen Fall sollte die Bündelung axial-symmetrisch über die Wandlerfläche sein. Nach dem Bündeln wird der resultierende Fleck 8 in der Normalrichtung zur Abtastrichtung verlängert, da die Beugungsgrenze in Richtung der Wandler—Längsausdehnung kleiner ist als die Beugungsgrenze in dejr Richtung senkrecht dazu. Die Dicke des untersuchten "Ausschnittes¹¹ ist. daher wesentlich größer (vorzugsweise zweimal so groß) als ein Auflösungselement in der Abtastrichtung. Der Reflektor 70 kann ebenfalls eine langgestreckte, generell elliptische Form aufweisen, wie in Fig. k gezeigt. Die für den Antrieb des Reflektors erforderliche Drehkraft hängt stark von seiner Größe und Masse ab. Die generell elliptische Form des Spiegels ist vorteilhaft insofern, als sie weniger Antriebsleistung erfordert, verglichen mit einem größeren, mehr symmetrischen Spiegel. Die "nach rückwärts gefaltete" Anordnung erlaubt also den Gebrauch eines Spiegels, der eine verminderte Größe hat im Vergleich beispielsweise mit einem System, in dem der Strahl unter fast einem rechten Winkel reflektiert wird. Dies läuft sogar auf eine weitere Verminderung der erforderlichen Antriebsleistung hinaus. Das vereinfachte Diagramm der Fig. illustriert das Prinzip. Aus der Geometrie ist ersichtlich, daß der Reflektor 70» (welcher den einfallenden Strahl unter einem rechten Winkel zu dem Brennpunkt 8' ablenkt) notwendigerweise um einen Faktor Vüxänger ist als der Reflektor 70,

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der den Strahl direkt zurück zu dem Brennpunkt 8 reflektiert.

In Übereinstimmung mit einem weiteren Merkmal der Erfindung ist das Fenster 52 unter einem Winkel, z.B. einem Winkel in der Größenordnung von 10 , in Bezug auf die Normale zu dem auf das Fenster auffallenden Ultraschall geneigt (siehe Fig. 3)· Diese Neigung zielt darauf ab, einen beliebigen Ultraschall, der unerwünscht von dem Fenster (das vorteil— hafterweise aus einem relativ starren Material gebildet, sein kann) reflektiert wird, zu veranlassen,, den Wandler zu verfehlen. Ein absorbierendes Medium 55» das z.B. ein Schaum (syntactic foam) sein kann, ist in "dem Weg eines innen reflektierten Ultraschalls angeordnet, der in der Fig. 3 dargestellt ist durch die gestrichelte Linie 53· In dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist das Fenster in Richtung auf das Oberteil des Moduls 50 geneigt, und das absorbierende Medium 55 ist auf der inneren Oberfläche des Oberteils des Gehäuses 51 angeordnet.

In den Fig. 6 und 7 ist ein Abtastmodul 50' in Übereinstimmung mit einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gezeigt, der in Verbindung mit einem Bedienungsgerät 10 in der Weise des Abtastmoduls 50 der Fig. 1 verwendet werden kann. Der Abtastmodul 50' hat an einem Ende ein Fenster 52', durch welches der untersuchende Ultraschallstrahl ausgesandt und der reflektierte Strahl empfangen wird. In der Fig. 7 ist ein Querschnitt eines Teils des Abtastkopfes oder Meßko.pfes 50' zusammen mit Schaltbildern von Teilen des darin und in dem Bedienungsgerät 10 (Fig. 1), das in Verbindung mit dem Abtastkopf benutzt wird, enthaltenen Schaltkreises gezeigt. Ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse 51 '» wieder aus einem stabilen Plastikmaterial gebildet, besitzt an seiner Vorderseite ein Abtastfenster 52'. Das Gehäuse 5I'

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-Allst mit einer Flüssigkeit 57' gefüllt. Fin Ultraschallwandler SO' ist schwenkbar auf einer Welle ¹JI¹ montiert. Die l\elle 71' ist durch eine geeignete Dichtung aus dem Gehäuse 51 ' heraus geführt, wo sie mit einem Motor 72', zweckniiißigerweise einem kleinen Elektromotor, gekuppelt 1st, der an der Außenseite des flüssigkeitsdiehten Gehäuses 5"! ' installiert ist und entsprechend angetrieben wird, um eine Schwingbewegung des Wandlers 80' hervorzurufen. Der Motor 72' kann in einem in dem Gehäuse 51' gebildeten Absatz untergebracht sein, wie in der Figur gezeigt, und er kann mit einer Abdeckung versehen sein, um Ungleichförmigkeit in der äußeren Form des Abtastmoduls 50' zu vermeiden. Wie aus Fig. 8 ersichtlich, ist der Wandler "80' langgestreckt entlang der Abtastrichtung und hat, wie früher beschrieben, eine generell elliptische Form mit einem Länge-zu-Breite-Verhältnis in der äußeren Erscheinung von vorzugsweise mindestens zwei zu eins. In dem vorliegenden Ausführungsbeispxel ist eine Sammellinse 85' des vorher beschriebenen Typs mit der Vorderseite des Wandlers 80' verbunden.

In dem vorliegenden Auführungsbeispiel ist eine Hinterwandschicht 87' auf der rückwärtigen Oberfläche des Wandlers 80' befestigt, und diese Hinterwandschicht ist auf der Welle Y1 * montiert, so daß Hinterwandschicht, Wandler und Linse in der Weise, wie durch den Pfeil 89' der Fig. 8 und 9 angedeutet, schwingen können. Fig. 8 illustriert die Art der Abtastung des Strahles, dargestellt durch die Bewegung des abtastenden Fleckes 8» entlang der gestrichelten Linie 8A^f. Nach der Bündelung durch die Linse 85' (Fig. 9), die an dem Kandier SO¹ befestigt ist und vorzugsweise in ihrem Umfang mit ihm übereinstimmt, ist der resultierende Fleck 8' in einer Richtung normal zu der Richtung der Abtastung verlängert, da die Beugungsgrenze in Richtung der Wandler-Längsausdehnung kleiner ist als die Beugungsgrenze in der

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hierzu senkrechten Richtung, l.'ie bei dom vorhersehenden Ausführungsbeispiel ist die Picke des untersuchten "Ausschnittes" daher wesentlich gröf3er (vorzugsweise mindestens zweimal so groß) als ein Auflösungselement in der Abtastrichtung.

Der alternative Impulsgeber/Empfänger-Kreis 130' liefert Erreger-Impulse an den Wandler 80' und empfängt von ihm Echo-Signale. Falls dynamische Bündelung verwendet wird, kann der Wandler 80', wie in der Fig. 8 durch die Linien 80A¹ dargestellt, in Segmente unterteilt sein, und der Im— pulsgeber/Empfänger-Kreis 130' kann mit den Segmenten des Wandlers 80· durch eine veränderliche Verzügerungsschaltung 100' verbunden sein, wie in gestrichelten Linien gezeigt. Der Impulsgeber/Empfänger-Kreis I3O¹ und die veränderliche Verzögerungsschaltung 100' sind zweckmäßigerweise, wenn auch nicht notwendigerweise, in dem Abtastmodul 50' untergebracht, beispielsweise innerhalb des von einer Abdeckung I35¹ festgelegten Bereichs, wobei die Abdeckung 135' durch geeignete Mittel an dem Gehäuse 5I' befestigt sein kann. Der Empfängerteil des Kreises I3O¹ ist über einen Verstärker 1^0'mit dem Bildschirm 11· und Rekorder 160' verbunden. Es kann, wie bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3» eine Verstärkungsregelungseinrichtung 1 40 ' und.1^1' vorgesehen sein. Ein Steuerkreis 195' erzeugt Steuersignale, die die Arbeit des Systems synchronisieren, wobei die Steuersignale mit dem Impulsgeber/Empfänger I30' und auch mit der Kippschaltung I96¹ gekoppelt sind, die jene Signale erzeugt, welche die von dem Motor 72' hervorgerufene Schwingbewegung sowie die vertikalen und horizontalen Takt-(sync)Signale für den Bildschirm 11' und Rekorder 160' steuern. Falls dynamische Bündelung verwendet wird, wie in der älteren US-Patentanmeldung Serial Nr. 665 898 (die dem gleichen

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Anmelder vie die vorliegende Anmeldung gehört) beschrieben ist, können die Steuersignale auch mit dem Phasenregler 120' gekoppelt sein, der Signale erzeugt, die die Abweichung der Verzögerungen in der veränderlichen Verzögerungsschaltung 100' steuern.

Die !Wirkungsweise des Systems gemäß Fig. 7 ist ähnlich der des in der Fig. 3 gezeigten Systems, ausgenommen, daß in diesem Falle der Wandler selbst in Schwingungen versetzt wird anstelle eines reflektierenden Abtasters, Die für den Antrieb des Wandlers (zusammen mit Hint'erwand und Linse in diesem Ausführungsbeispiel) erforderliche Drehkraft hängt stark von seiner Größe und Masse ab, und ein Vorteil der vorliegenden Anordnung, verglichen mit gebräuchlichen Wandler-Formen, liegt in der Reduzierung der zum Antreiben des Wandlers benötigten Leistung. Dies erlaubt eine Anordnung, wie sie in den Fig. 6 und 7 dargestellt ist, bei der der Wandler direkt in der Flüssigkeit in Schwingungen versetzt wird.

Wie bei dem früheren Ausführungsbeispiel, ist das Fenster 52' vorzugsweise unter einem Winkel geneigt, was darauf abzielt, einen beliebigen Ultraschall, der unerwünscht von dem Fenster 52' reflektiert wird, dazu zu bringen, den Wandler zu verfehlen und von einem absorbierenden Medium 55' absorbiert zu werden.

Die Erfindung ist anhand von einzelnen Ausführungsbeispielen beschrieben worden, aber dem Fachmann werden Variationen innerhalb des Geistes und Schutzutnfanges der Erfindung in den Sinn kommen. Zum Beispiel können einige der Schaltkreise des Bedienungsgerätes, wenn es gewünscht wird, in dem Abtastmodul untergebracht sein oder umgekehrt; die grundlegende Überlegung ist jedenfalls der Wunsch, die Tragbarkeit des

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Moduls zu erhalten und außerdem die Geräuschempfindlichkeit der Signale niedrigen Energie-Niveaus, die durch Kabel zwischen dem Abtastmodul und dem Bedienungsgerät laufen, minimal zu halten.

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Leerseite

Claims

.A η s ρ r ί? c Ii e

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V/Gerät zur Abbildung von Ausschnitten eines Körpers mit Ultraschall durch Aussenden von Ultraschallenergie in den Körper und Ermitteln der Charakteristiken der von dem Körper reflektierten Ultraschallenergie, wobei das Gerät umfaßt Steuermittel zur Erzeugung von Steuersignalen; alternativ arbeitende Erreger/Empfänger-Mittel in Reaktion auf Steuersignale; Darstellungs- und Aufzeichnungsmittel, die mit besagten Steuermitteln synchronisiert sind zum Darstellung und/oder Aufzeichnen von bildverkörpernden Signalen von den Erreger/Empfänger-Mitteln; einen verbesserten tragbaren Abtas"tmodul, gekennzeichnet durch ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse, das ein Fenster und einen reflektierenden Abtaster besitzt, der mit Abstand von dem Fenster und im wesentlichen diesem gegenüberliegend angeordnet ist; einen ¥andler zum Umformen von Energie von besagten Erreger/Empfänger-Mitteln in ein Strahlenbündel von Ultraschallenergie und zum Umwandeln reflektierter Ultraschallenergie in elektrische Signale, wobei besagter Wandler derart in dem genannten Gehäuse montiert ist, daß seine Ultraschall aussendende Fläche dem reflektierenden Abtaster gegenüberliegt und in Bezug auf den reflektierenden Abtaster eine solche Position einnimmt, daß ein von dem reflektierenden Abtaster reflektiertes Ultraschallstrahlenbündel zwischen dem Wandler und dem genannten Fenster einen Winkel an dem reflektierenden Abtaster von weniger als ungefähr 45 bildet; eine in dem genannten Geb^ise enthaltene Flüssigkeit; und mit den genannten Steuersignalen synchronisierte Antriebsmittel zum Bewegen der genannten Abtastmittel in periodischer Weise,

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Abtastmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der genannte Winkel etwa 30 beträgt.

3. Abtastmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche des reflektierenden Abtasters eine Schicht von Saphir—Material trägt.

k. Abtastmodul nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche des reflektierenden Ab_r
tasters eine Schicht von Beryllium trägt.

5. Abtastmodul nach Anspruch 1, 3 oder k, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmodul eine Sammellinse enthält,
die mit dem genannten Wandler verbunden ist.

6. Abtastmodul nach Anspruch 1 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler entlang der Abtastrichtung des
Strahlenbündels verlängert ist.

7. Abtastmodul nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster entlang der Abtastrichtung des Strahlenbündels verlängert ist.

8. Abtastmodul nach Anspruch 1, 5, 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster in Bezug auf die Normale

zu dem auf das Fenster auftreffenden Ultraschallstrahlenbündel unter einem Winkel geneigt ist.

9. Abtastmodul nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster aus stabilem Material gefertigt ist.

10. Abtastmodul nach Anspruch 9> dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmodul ein Ultraschall absorbierendes Medium
enthält, das in besagtem Gehäuse im Weg von innen an dem geneigten Fenster reflektiertem Ultraschall angeordnet ist,

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11. Abtastmodul nach Anspruch 6, 7, 8, Q oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Abtaster eine langgestreckte reflektierende Oberfläche besitzt, die verlängert ist in der Ausdehnungsrichtung des auf die Oberfläche auftreffenden Ultraschallstrahlenbündels.

12. Abtastmodul nach Anspruch 6, 7» 8, 9i 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine generell elliptische Form aufweist.

13· Gerät .zur Untersuchung eines Ausschnittes eines Körpers mit Ultraschall, um eine Abbildung von ihm zu erhalten, gekennzeichnet durch Mittel zur Erzeugung eines, Erreger-Signals; einen mit den genannten Erregermitteln gekoppelten Wandler zur Erzeugung eines Strahlenbündels von Ultraschallenergie; axial-symmetrische Sammel-Mittel zum Sammeln des genannten Strahlenbündels; Mittel zum Abtasten mit dem Strahlenbündel über den genannten Körper entlang der Ebene des Körper-Ausschnitts, der abgebildet werden soll; der Wandler hat eine Form, die entlang der Abtastrichtung verlängert ist, wodurch der aus dem gebündelten Ultraschallstrahlenbündel resultierende Fleck in einer Richtung normal zu der Abtastrichtung verlängert ist; und Mittel zum Umwandeln von an dem Körper reflektierten Ultraschalls in eine elektrische Darstellung des genannten Körper-Ausschnitts.

1h. Gerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler in seiner äußeren Form ein Länge-zu-Breite-Verhältnis von wenigstens zwei zu eins hat.

15. Gerät nach Anspruch I3 oder 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler eine generell elliptische*Form hat.

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l6. Gerät nach Anspruch 13» I'* oder 15 j dadurch gekennzeichnet, daß die genannten Mittel zum Abtasten mit dem Ultraschallstrahl einen Abtastreflektor umfassen, der mit Abstand von dem Wandler angeordnet ist.

17· Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastreflektor eine langgestreckte reflektierende Oberfläche aufweist, die verlängert ist in der Richtung, die der Ausdehnungsrichtung des auf die Oberfläche auftreffenden Ultraschallstrahlenbündels entspricht.

18. Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler und der Reflektor in einem eine Flüssigkeit enthaltenden Gehäuse installiert sind, das ein Fenster besitzt, welches zur Plazierung in die Nähe des genannten Körpers geeignet ist, wobei der Reflektor in der Flüssigkeit in dem Ultraschall-Weg zwischen dem Wandler und dem Fenster angeordnet ist und wobei das Fenster in der Ab— tastrichtung des auf das Fenster auftreffenden Ultraschallstrahles verlängert ist.

19· Gerät nach Anspruch 13» 1^· oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die sammelnden.Mittel eine Linse sind, deren Form dem Umfang des Wandlers angepaßt ist und die eine axial-symmetrische Dicke aufweist.

20. Gerät nach Anspruch 13, 1^> 15 oder 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler in einem mit Flüssigkeit gefüllten Gehäuse schwenkbar montiert ist und das Gehäuse ein dem Wandler gegenüberliegendes Fenster aufweist, das zur Plazierung in die Nähe des genannten Körpers geeignet ist, und daß die Mittel zum Abtasten mit dem Ultraschallstrahl Mittel aufweisen, die den Wandler mechanisch in Schwingungen versetzen.

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21. Gerät ν.χχν Abbildung von Ausschnitten eines Körpers mit Ultraschall durch Aussenden von Ultraschallenergie in den Körper und Bestimmen der Charakteristiken der von dem Körper reflektierten Ultraschallenergie, wobei das Gerät umfaßt Steuermittel zur Erzeugung von Steuersignalen; alternativ arbeitende Erreger/Empfänger-Mittel in Reaktion auf Steuersignale; Darstellungs— und Aufzeichnungsmittel, die mit besagten Steuermitteln synchronisiert sind zum Darstellung und/oder Aufzeichnen von bildverkörpernden Signalen von den Erreger/Empfänge— Mitteln; einen verbesserten' tragbaren Abtastmodul, gekennzeichnet durch ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit einem im wesentlichen stabilen Fenster; eine in besagtem Gehäuse enthaltene Flüssigkeit; einen Wandler zum Umformen von Energie von besagten Erreger/Empfänger— Mitteln in periodische Ultraschallenergie und zum Umwandeln reflektierter Ultraschallenergie in elektrische Signale, wobei der Wandler eine langgestreckte Form aufweist; und einen in der genannten Flüssigkeit angeordneten Abtastreflektor zum Abtasten des Körpers mit dem genannten Strahl entlang der Ebene des abzubildenden Körperausschnitts, wobei der Reflektor in der Ausdehnungsrichtung des auf den Reflektor auftreffenden Ultraschallstrahls verlängert ist; das besagte Fenster ist in der Abtastrichtung des auf das Fenster auftreffenden Ultraschallstrahl verlängert.

22. Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,, daß der Wandler und das Fenster in ihrer äußeren Erscheinting je ein Länge-zu-Breite-Verhältnis von wenigstens zwei zu eins haben.

23. Gerät nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet,

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daß das Fenster in Bezug auf die Kormale zu dem auf das Fenster auf treffenden Ultraschall unter einem Winkel geneigt ist.

24. Gerät nach. Anspruch 23» dadurch gekennzeichnet, daß das Gerät ein Ultraschall absorbierendes Medium aufweist, das in dem genannten Gehäuse im ¥eg von innen an dem geneigten Fenster reflektiertem Ultraschall angeordnet ist.

25. Gerät zur Abbildung von Ausschnitten eines Körpers mit Ultraschall durch Aussenden von Ultraschallenergie in den Körper und Bestimmen der Charakteristiken der von dem Körper reflektierten Ultraschallenergie, "wobei das Gerät umfaßt Steuermittel zur Erzeugung von Steuersignalen; alternativ arbeitende Erreger/Empfänger-Mittel in Reaktion auf Steuersignale; Darstellungs— und Aufzeichnungsmittel, die mit besagten Steuermitteln synchronisiert sind zum Darstellen und/oder Aufzeichnen von bildverkörpternden Signalen von den Erreger/Empfänger-Mitteln; einen verbesserten tragbaren Abtastmodul, gekennzeichnet durch ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit einem Abtastfenster; eine in dem Gehäuse enthaltene Flüssigkeit; einen Wandler zum Umformen von Energie von besagten Erreger/Empfänger—Mitteln in periodische Ultraschallenergie und zum Umwandeln reflektierter Ultraschallenergie in elektrische Signale, wobei der Wandler eine langgestreckte elliptische Gestalt besitzt; und"Mittel zum Abtasten des genannten Körpers mit dem Strahl entlang der Ebene des abzubildenden Körperaus— Schnitts.

26. Gerät nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler und das Fenster in ihrer äußeren Erscheinung

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je ein Länge-zu-Breite-Verhältnis von wenigstens zwei zu eins haben.

27. Gerät nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, daß das Fenster in Bezug auf die Normale zu dem auf das Fenster auftreffenden Ultraschall unter einem Winkel geneigt ist.

28. Gerät nach Anspruch 25, 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abtasten mit dem Strahl einen in der genannten Flüssigkeit angeordneten Abtastreflektor umfassen, der eine langgestreckte reflektierende Oberfläche aufweist, die in der Ausdehnungsrichtung des auf die Oberfläche auftreffenden Ultraschallstrahls verlängert ist.

2°. Gerät zur Abbildung von Ausschnitten eines Körpers mit Ultraschall durch Aussenden von Ultraschallenergie in den Körper und Bestimmen der Charakteristiken der von dem Körper reflektierten Ultraschallenergie, wobei das Gerät umfaßt Steuermittel zur Erzeugung von Steuersignalen; alternativ arbeitende Erreger/Empfänger-Mittel in Reaktion auf Steuersignale; Darstellungs- und Aufzeichnungsmittel, die mit besagten Steuermitteln synchronisiert sind zum Darstellen und/oder Aufzeichnen von bildverkörpernden Signalen von den Erreger/Empfänger-Mitteln; einen verbesserten tragbaren Abtastmodul, gekennzeichnet durch ein flüssigkeitsdichtes Gehäuse mit einem an seiner Vorderseite vorgesehenen Fenster und einem ungefähr an seiner Rückseite vorgesehenen reflektierenden Abtaster, der im wesentlichen dem Fenster gegenüber angeordnet ist; einen Wandler zum Umformen von Energie von besagten Erreger/Empfänger-Mitteln in ein Ultraschallenergie-Strahlenbündel und zum Umwandeln reflektierter Ultraschallenergie in elektrische Signale, wobei der Wandler

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vor dem reflektierenden Abtaster in dem Gehäuse installiert ist und seine Ultraschall aussendende Oberfläche dem reflektierenden Abtaster derart gegenüberstellt, daß der von dem Wandler ausgesandte und von dem reflektierenden Abtaster reflektierte Ultraschallstrahl an dem ¥andler vorbei nach rückwärts gefaltet wird, bevor er durch das Fenster hindurchtritt; eine in dem Gehäuse enthaltene Flüssigkeit; und mit besagten Steuersignalen synchronisierte Antriebsmittel zum Bewegen der genannten Abtastmittel in periodischer Weise.

30. Abtastmodul nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, daß die reflektierende Oberfläche des reflektierenden Abtasters eine Schicht von Saphir-Material trägt.

31. Abtastmodul nach Anspruch 29 oder 30, dadurch gekennzeichnet, daß der Abtastmodul eine mit dem Wandler verbundene Sammellinse aufweist.

32. Abtastmodul nach Anspruch 29, 30 oder 31, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler entlang der Abtastrichtung des Strahlenbündels verlängert ist.

33. Abtastmodul nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, daß der reflektierende Abtaster in der Ausdehnungsrichtung des auf den Abtaster fallenden Ultraschallstrahlenbündels verlängert ist.

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