DE3009482A1

DE3009482A1 - Diagnosegeraet fuer ein endoskop

Info

Publication number: DE3009482A1
Application number: DE19803009482
Authority: DE
Inventors: Otaro Ando; Toshitaka Suwaki
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1980-03-12
Publication date: 1980-09-18
Also published as: DE3009482C2; US4375818A

Description

Diagnosegerät für ein Endoskop
Die Erfindung betrifft ein Ultraschallgerät entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bekannt, daß die Ultraschallabbildungstechnik zu einer Ultraschalldiagnosetechnik führte, mittels der durch Echoabbildung durch Ultraschallabtastung eines erkrankten Körperteils eine Diagnose erstellt werden kann. Bei dieser Technik wird eine Ultraschallwelle in den Körper des Patienten von dessen Oberfläche aus gesendet, die vom Inneren reflektierte Welle bzw. das Echo empfangen und eine tomographische Ultraschallabbildung verschiedener Organe im Körper auf der Grundlage der akustischen Information gebildet, die in der reflektierten Welle enthalten ist, so daß die Abbildung für die Diagnose verwendet werden kann.
Die beschriebene Ultraschallabbildungstechnik hat eine Reihe von Vorteilen gegenüber der Radiographie, die bisher in der Medizin angewandt wurde, die darin liegen, daß eine Abbildung weicher Körpergewebe ohne Kontrastmedium leicht erzeugt werden kann, daß sie frei vom nachteiligen Einfluß von Radioaktivität ist und dem Körper nicht schadet, daß sie zur Calculus- oder Krebsgewebe-lokalisierung geeignet ist, und daß die erforderliche Ausrüstung nicht teuer und leicht zu handhaben ist.Diese Technik hat rasch zunehmende Anwendungsfälle, insoweit die Qualität aufgrund des neuesten technischen Fortschrittes erheblich verbessert wurde.
Bei dem üblichen Ultraschalldiagnosegerät wird jedoch nahezu stets von der Körperoberfläche eines Patienten ausgesendet und an dieser empfangen, um eine Abbildung verschiedener Organe im Körper zu erzeugen. Ublicherweise besteht jedoch eine bestimmte Entfernung zu den Organen, die eine scharfe Abbildung mit hoher Auflösung verhindert.
Außerdem führt der Durchgang der Ultraschallwelle durch eine ungleichmäßige Schicht wie subkutanes Fett zu einer Verringerung des S/R-Verhältnisses des Echosignals. Das Vorhandensein einer Gas schicht wie der Bauchhöhle oder von Luftblasen im Weg der Ultraschallwelle führt zu einer Absorption und Dämpfung der Ultraschallenergie und damit zu Schwierigkeiten bei der Abbildung. Außerdem wird bei einem unter einem Knochen liegenden Organ die Ab-# bildung durch die Dämpfung der Ultraschallwelle, die vom Knochen entweder reflektiert oder absorbiert wird, verhindert.
Zur Überwindung dieser Nachteile oder Schwierigkeiten, die bei der Ultraschallabbildung festgestellt wurden, wenn die Schallwelle von der Körperoberfläche ausgesendet wird, wurde vorgeschlagen, bei der Abbildung innerer Organe eine Schallwelle vom Inneren der Bauchhöhle auszusenden. Im Vergleich mit der Ultraschallabbildung von der äußeren Körperoberfläche aus, hat die Ultraschallabbildung vom Inneren der Bauchhöhle eine Reihe von Vorteilen: 1. Eine Diagnose von einer näher am Körperorgan liegenden Stelle aus ist möglich, so daß eine Ultraschallwelle höherer Frequenz mit verbesserter Auflösung verwendbar ist.
2. Die Diagnose solcher Organe, deren Abbildung von der äußeren Oberfläche infolge des Vorhandenseins der Bauchhöhle von Luftblasen oder Knochen schwierig oder unmöglich war, wird ermöglicht.
3. Der Vorgang unterliegt nicht der Beeinflussung durch subkutanes Fett, das sich von Patient zu Patient ändert, so daß eine genauere Diagnose möglich ist.
Es wurden bereits Geräte vorgeschlagen, die sich auf die Ultraschallabbildung vom Inneren der- Bauchhöhle aus richten. Z.B. ist eine Anordnung bekannt, bei der ein Ultraschallwandler in das Rektum eingesetzt und innerhalb eines Wasser enthaltenden Balgs zur Prostatauntersuchung gedreht wird. Es ist auch eine Anordnung mit einem Wandler bekannt, der im distalen End eines Katheders zum Einsatz in die Hauptarterie bzw. das Herz angeordnet ist, oder eine Anordnung mit einem Ultraschallwandler, der an der rohrförmigen Seite einer Sonde befestigt ist, die zur Abtastung axial verstellbar ist. Schließlich ist auch eine Anordnung bekannt, beider mehrere Ultraschallwandler in einer Reihe an der rohrförmigen Seite einer Sonde in axialer. Richtung oder in Umfangsrichtung angeordnet sind und zur linearen Abtastung aufeinanderfolgend elektrisch geschaltet werden.
Diese Diagnosegeräte sind jedoch nicht mit einer Einrichtung versehen, die eine optische Beobachtung der Bauchhöhle ermöglichen, so daß, wenn irgendeines dieser Geräte in die Bauchhöhle eingesetzt wird, der Nachteil bestehen bleibt, daß die Stelle, an der der Ultraschallwandler in der Bauchhöhle angeordnet ist, oder die Richtung, in der er orientiert ist, nicht erkennbar ist. Wenn das Gerät in die Bauchhöhle eingesetzt wird, führt die Unmöglichkeit, das Innere der Bauchhöhle beobachten zu können, zu einer Gefahr. Obwohl die Anordnung des Gerätes in einem relativ flachen Hohlraum einfacher Form, wie dem Rektum oder der Speiseröhre möglich ist, ist es sehr schwer, es in einem Hohlraum anzuordnen, der eine-komplizierte Form und eine beträchtliche Tiefe hat, wie z.B. dem Magen, dem Zwölffinger - oder dem Dickdarm, wofür eine sehr hohe Geschicklichkeit erforderlich ist. Es ist daher offensichtlich, daß eine Notwendigkeit für ein Ultraschalldiagnosegerät zur Ultraschallabbildung besteht, das eine optische Beobachtung der Bauchhöhle bzw. des Körperinneren ermöglicht.
Zur optischen Beobachtung eines Körperhohlraums wird üblicherweise ein Endoskop verwendet. Ein Ultraschalldiagnosegerät, das die beschriebenen Nachteile vermeidet, könnte daher durch Einbau eines Ultraschallwandlers in das distale Ende eines Endoskops erhalten werden, das mit einer optischen Beobachtungseinrichtung versehen ist, die eine Beobachtung des Körperhohlraums ermöglicht.
Der Einbau solch eines Ultraschalldiagnosegeräts führt jedoch zu den folgenden zwei technischen Problemen: 1. Ein medizinisches Endoskop, das ohne übermäßige Schmerzen oder eine Verletzung für einen Patienten hervorzurufen, ist in seiner Dicke begrenzt. Z.B. ist bei einem Endoskop, das durch die Speiserphre zur Magen- oder Zwölffingerdarmbeobachtung eingeführt wird, der Durchmesser auf 13 bis 14 mm begrenzt. Es muß daher ein Ultraschallwandler geringer Größe verwendet werden, um ihn in das Endoskop einzubauen. Ein derzeit verfügbarer Ultraschallwandler, der zur elektronischen Sektorabtastung verwendet wird und mehrere Elemente hat, hat Abmessungen von etwa 10 x 13 x 16 mm und kann daher im Endoskop nicht aufgenommen werden. Es kann somit nur ein mit einem einzigen Element versehener Ultraschallwandler verwendet werden.
2. Wenn ein Ultraschallwandler mit einem einzigen Element zur Erzeugung einer zwei-dimensionalen tomographischen Abbildung verwendet wird, muß eine mechanische Abtasttechnik angewandt werden. Hierzu muß ein Antriebsmechanismus in das Endoskop eingebaut werden.
Unter Berücksichtigung dieser Faktoren ergibt die mechanische B-Sektorabtasttechnik unter Verwendung eines Ultraschallwandlers mit einem einzigen Element eine optimale Lösung zum Einbau eines Ultraschalldiagnosegeräts in ein Endoskop unter Vermeidung der zuvor erwähnten Probleme 1) und 2). Die mechanische B-Sektorabtasttechnik ermöglicht eine Abbildung eines großen Körperbereichs bei einer begrenzten Schwenkbewegung des Wandlers und ist daher für die Verwendung in einer Anordnung wie einem Endoskop, bei dem ein begrenzter Raum zur Verfügung steht, optimal geeignet.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Ultraschalldiagnosegerät zu schaffen, das in ein Endoskop zur Untersuchung von Körperorganen einbaubar ist.
Gelöst wird diese Aufgabe gemäß der Erfindung durch die im Anspruch 1 angegeben~ Merkmale. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die Erfindung wird somit ein in ein Endoskop einbaubares Ultraschalldiagnosegerät geschaffen, bei dem ein Ultraschallsende- und Empfangswandler in einem Gehäuse schwenkbar angeordnet ist, das sich im distalen Ende eines Teils eines Endoskops befindet, der in einen Körperhohlraum einsetzbar ist, und zwar nahe einem Beleuchtungs- und einem Beobachtungsfenster im Gehäuse; dem Wandler ist eine Antriebseinrichtung und eine Abtastwinkeldetektoreinrichtung zugeordnet, so daß die Kombination des Wandlerausgangssignals und des Abtastwinkels eine B-Sektorabtastabbildung eines erkrankten Körperteils ermöglicht.
Das Gehäuse des Diagnosegeräts kann eine öffnung haben, die durch eine Umhüllung verschlossen ist, sowie eine Einrichtung zur Zufuhr oder Verdrängung eines Ultraschallübertragungsmediums, so daß während der Ultraschallabbildung Ultraschallenergie zwischen einem Körperorgan und dem Wandler durch das Übertragungsmedium, das die Umhüllung füllt, übertragen wird.
Der Wandler kann eine Ultraschalldämpfungsschicht haben, die einstückig mit einer Halterung ausgebildet ist, die den Wandler schwenkbar trägt, so daß er kompakt im Gehäuse aufgenommen werden kann.
Der Wandler kann von einem Antriebsmotor geschwenkt werden, der in das distale Ende des Endoskops eingepaßt ist.
Der Wandler kann auch durch ein Bedienungsteil geschwenkt werden, das am proximalen Ende des Endoskops angeordnet und mit diesem über einen Antriebsdraht verbunden ist, so daß das Gerät ohne Erhöhung der Größe des distalen Endes des Endoskops in dieses einbaubar ist.
Die Antriebseinrichtung kann einen Impulsmotor haben, der als Antriebsmotor verwendet wird, und dessen zugeführte Antriebsimpulse gezählt werden, um eine den Abtastwinkel des Wandlers angebende Information abzuleiten.
Zusätzlich zu dem Antriebsmotor der dem Wandler zugeordneten Antriebseinrichtung kann ein weiterer Detektormotor vorgesehen sein, der von einer gemeinsamen Energiequelle oder eine gesonderten synchronisierten Energiequelle gespeist wird und aus dessen Winkeldrehung der Abtastwinkel des Wandlers abgeleitet wird.
Zusätzlich kann ein Magnetkreis vorgesehen sein, der in einer Wand angeordnet ist, die eine Grenze zwischen dem Gehäuse des Wandlers und einem Gehäuse für den Antriebsmotor bildet und der mit einem magnetischen Fluid gefüllt ist, so d8ß der Motor vom Ultraschallübertragungsmedium im Gehäuse durch das magnetische Fluid abgedichtet ist.
Der Wandler kann zusammen mit dem distalen Ende des Endoskops tief in einen Körperhohlraum eingesetzt werden, so daß der Abstand des Wandlers von einem Körperorgan, von dem eine tomographische Ultraschallabbildung erstellt werden soll, gering ist und die Ultraschallenergie aus geringer Entfernung emittiert werden kann. Dadurch wird der Einfluß benachbarter Körpergewebe durch Absorption von Ultraschallenergie verringert. Es kann somit Ultraschallenergie mit einer hohen Frequenz von etwa 5 bis 10 MHz verwendet werden. Die reduzierte Ultraschallwellenlänge verbessert die Auflösung der rekonstruierten Abbildung im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich.
Da die Ultraschallenergie zu einem Körperhohlraum gesendet und in diesem empfangen wird, erfolgt kein Durchgang durch subkutanes Fett oder solche Körperteile wie Knochen, die eine Störung verursachen, so daß ein bestimmtes Organ durch den Durchgang durch relativ gleichmäßige Körpergewebe abgebildet und das S/R-Verhältnis der tomographischen Ultraschallabbildung verbessert werden kann.
Ein Organ wie die Bauchspeicheldrüse, die für eine Ultraschallabbildung von der Körperoberfläche aus anatomisch ungünstig liegt, kann durch die Magenwand oder dergleichen leicht abgebildet werden.
Die Verwendung des Diagnosegeräts mit einem optischen Beobachtungssystem ermöglicht es, eine optische Abbildung der Innenwand eines Körperhohlraums und die tomographische Ultraschallabbildung von hinter der Wand gelegenen Geweben zur Diagnose gleichzeitig zu beobachten. Dies ermöglicht es auch, die Ultraschallenergie exakt auf eine Stelle zu richten, die durch Beobachtung durch das optische System bestimmt wird.
Da die Ultraschallenergie zu Körpergeweben über das Ultraschallübertragungsmedium, das die Umhüllung füllt, gesendet und von diesem empfangen werden kann, kann die Dämpfung der Ultraschallenergie durch gasförmige Substanzen, die im Körperhohlraum vorhanden sind, verringert werden, so daß das S/R-Verhältnis der tomographischen Abbildung verbessert wird.
Ein Schwenkmechanismus, der den Ultraschallwandler-schwenkbar trägt, kann mit diesem einstückig ausgebildet sein, um den Oberflächenbereich zu vergrößern, von dem die Ultraschallenergie emittiert wird, so daß der begrenzte Raum im Endoskop maximal genutzt wird. Dies verbessert die Richtempfindlichkeit des Ultraschallstrahls und damit die Auflösung der tomographischen Abbildung.
Der Wandler kann zur Abtastung durch einen Antriebsmotor geschwenkt werden, der im distalen Ende des Endoskops angeordnet ist. Dadurch wird die Einrichtung, die zur Übertragung des Antriebs auf den Wandler erforderlich ist, vereinfacht, so daß die Größe und das Gewicht der gesamten mechanischen Abtastanordnung des Gerätes verringert werden können.
Der Wandler kann zur Abtastung durch einen Antriebsmotor geschwenkt werden, der am proximalen Ende des Endoskops angeordnet ist. Dadurch können Größe und Gewicht des distalen Endes des Endoskops, in dem sich die mechanische Abtastanordnung des Gerätes befindet, verringert werden.
Der Antriebsmotor, der den Wandler zur Abtastung schwenkt, kann ein Impulsmotor sein, dessen Antriebsimpulse gezählt werden, um eine Information abzuleiten, die den Abtastwinkel des Wandlers angibt, so daß eine gesonderte Abtastwinkeldetektoreinrichtung weggelassen und die mechanische Abtastanordnung des Geräts vereinfacht werden kann.
Der Abtastwinkeldetektormotor kann gesondert vom Antriebsmotor vorgesehen sein, um synchron mit diesem zu arbeiten.
Der Detektormotor kann mit einer Abtastwinkeldetektoreinrichtung verbunden sein, so daß Größe und Gewicht des distalen Endes des Endoskops, in dem die mechanische Abtastanordnung des Gerätes angeordnet ist, verringert werden können.
Der mit einem magnetischen Fluid gefüllte Magnetkreis in der Wand, die die Grenze zwischen dem Wandler-und dem Antriebsmotorgehäuse bildet, kann den mechanischen Verlust der Ausgangsleistung des Antriebsmotors verringern und das Gehäuse wasserdicht verschließen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 39 beispielsweise erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine Frontansicht eines Endoskops, in das das Ultraschalldiagnosegerät eingebaut ist, Figur 2 einen Querschnitt der mechanischen Abtastanordnung des in das distale Ende des Endoskops in Fig. 1 eingebauten Geräts, Figur 3 einen Querschnitt eines Ultraschallwandlers für das Gerät der Fig. 2, Figur 4 und 5 Querschnitte weiterer Ausführungsformen des Ultraschallwandlers, Figur 6 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der mechanischen Abtastanordnung des Geräts der Fig. 2, Figur 7 und 8 Frontansichten weiterer Ausführungsformen der Antriebseinrichtung des Ultraschallwandlers für die mechanische Abtastanordnung des Geräts der Fig. 2 und 6, Figur 9 und 10 perspektivische Darstellungen weiterer Ausführungsformen von Abtastwinkeldetektoreinrichtungen, die in der mechanischen Abtastanordnung des Geräts der Fig. 2 und 6 angeordnet sind, Figur 11 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der mechanischen Abtastanordnung der Geräts in Fig 2, Figur 12 ein Blockschaltbild, aus dem die Einrichtung zur Zufuhr und Verdrängung eines Ultraschallübertragungsmediums in der mechanischen Abtastanordnung des Gerätes der Fig. 11 hervorgeht, Figur 13 ein Blockschaltbild eines elektrischen Kreises einer Abbildungsvorrichtung des Gerätes, Figur 14 den Bildschirm einer Kathodenstrahlröhre, der eine mit dem Gerät der Fig. 13 rekonstruierte tomographische Ultraschallabbildung darstellt, Figur 15 bis 18 Blockschaltbilder weiterer Ausführungsformen elektrischer Kreise der Abbildungsvorrichtung des Gerätes, Figur 19 einen Querschnitt einer abgewandelten Umhüllung ffir das Gerät der Fig. 11, Figur 20 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der mechanischen Abtastanordnung des Geräts der Fig. 11, Figur 21 eine perspektivische Darstellung des teilweise geschnittenen Magnetkreises der Fig. 20, Figur 22 eine Frontansicht einer weiteren Ausführungsform des Magnetkreises, Figur 23A und B Querschnitte der mechanischen Abtastanordnung des Gerätes, wobei Fig. 23A das Gerät im Betrieb und 23B außer Betrieb zeigt, Figur 24 eine Endansicht eines Endoskops, in dem das Gerät der Fig. 23A und B angeordnet ist, Figur 25 eine Darstellung der Richtcharakteristik des Ultraschallstrahls in Abhängigkeit vom Durchmesser des Wandlers, Figur 26 und 27 Querschnitte des Wandlers des Gerätes der Fig. 23A und B, Figur 28 einen Querschnitt einer Ausführungsform der Antriebseinrichtung zum Antrieb des Wandlers der Fig. 26 und 27, Figur 29, 30 Querschnitte einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinrichtung, Figur 31 eine Darstellung, aus der die Technik zur Ermittlung des Abtastwinkels des Wandlers der Fig. 29 und 30 hervorgeht, Figur 32 und 33 Querschnitte eines Antriebsmechanismus, der zum Antrieb der in Fig.29 und 30 gezeigten Scheibe verwendet wird, Figur 34 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der Antriebseinrichtung des Wandlers, Figur 35 einen Querschnitt einer abgewandelten Ausführungsform des Diagnosegeräts der Fig. 29 und 30 unter Verwendung einer Umhüllung, Figur 36 einen Querschnitt einer weiteren Ausführungsform der mechanischen Abtastanordnung des Gerätes, Figur 37 vergrößert einen Querschnitt einer Einzelheit der Antriebseinrichtung des Wandlers des Gerätes in Fig. 36, und Figur 38 und 39 Querschnitte weiterer Ausführungsformen von Antriebseinrichtungen für den Wandler in Fig. 37.
Fig. 1 zeigt in Aufsicht eine Ausführungsform eines Endoskops zusammen mit dem Ultraschalldiagnosegerät der Erfindung. Das Endoskop 1 ist ein flexibles Endoskop mit seitliche Beobachtung und besteht aus einem Bedienungsteil 2, das sich extern am proximalen Ende befindet, um verschiedene Bedienungsvorgänge durchzuführen, und einem Einsatz 6, der mit dem Bedienungsteil 2 verbunden ist und einen flexiblen Teil 3, der aus-einem rohrförmigen Körper geringen Durchmessers gebildet ist, einen biegsamen Teil 4 und ein distales Ende 5 aufweist; diese Teile sind der Reihe nach miteinander verbunden. Der flexible Teil 3, der biegsame Teil 4 und das distale Ende 5 bilden zusammen den Einsatz 6, der in einen Bauchhöhlenraum eines Patienten einsetzbar ist.
Beim Einsetzen des Endoskops wird das distale Ende 5 zunächst in den Bauchhöhlenraum eingesetzt.
Wie Fig. 2 zeigt, sind eine öffnung 12a eines Gehäuses 12, in dem ein Ultraschallsende- und Empfangswandler (im folgenden als Ultraschallwandler bezeichnet) 11 des Ultraschalldiagnosegeräts angeordnet ist, ein Beleuchtungsfenster 15, das aus einer Glasplatte 14 besteht, die gegenüber der einen Endfläche eines Bündels 13 optischer Fasern angeordnet ist, das als Lichtleiter dient, und ein Beobachtungsfenster 19, das aus einer Glasplatte 18 besteht, die über ein optisches Abbildungssystem gegenüber der einen Endfläche eines Bündels 16 optischer Fasern angeordnet ist, das als Abbildungsleiter dient, in axialem Abstand und auf einer Linie längs der Umfangswand des distalen Endes 5 angeordnet; diese öffnungen und Fenster sind bezüglich der entferntesten öffnung 12a abstandsgleich angeordnet. Der Abbildungsleiter 16 verläuft durch den biegsamen Teil 4 und den flexiblen Teil 3 zum proximalen Bedienungsteil 2, dessen andere Endfläche gegenüber einem an dem Bedienungsteil 2 befestigten Okular 7 angeordnet ist. Der Lichtleiter 13 verläuft ebenfalls durch den biegsamen Teil 4 und den flexiblen Teil 3 zum Bedienungsteil 2 und ist außerdem über ein Verbindungsrohr 8 mit einer Lichtquelle (nicht gezeigt) verbunden. Damit kann durch das Okular 7 die innenwand eines Bauchhöhlenraums beobachtet werden, der durch Licht der Quelle beleuchtet wird. Mit 9 ist in Fig. 1 ein Steuerhebel bezeichnet, der die Biegung des biegsamen Teils 4-steuert.
Wie Fig. 3 zeigt, hat der Ultraschallwandler 11 einen Vibrator 21, der aus piezoelektrischem Material wie Pb(Zr,Ti)03, LiNbO3 mit zwei Elektrodenschichten 22, 23 an der oberen und unteren Oberfläche besteht. Eine Isolierschicht 24 aus einem Material wie Epoxyharz ist auf die obere Oberfläche der Elektrodenschicht 22 aufgebracht, die eine Ultraschallenergieemissionsfläche darstellt, ebenso wie auf die Seitenflächen des Wandlers 11, um eine Anpassung der akustischen Impedanz an ein Uttraschallübertragungsmedium wie entlüftetem Wasser und eine elektrische Isolierung zu bewirken. Eine Ultraschalldämpfungsschicht 25, die aus einem Ultraschallenergieabsorptionsmaterial besteht, z.B.Epoxywolfram oder Wolframat, dem ein organisches Harz wie Epoxyharz zugemischt ist, ist an der unteren Oberfläche der Elektrodenschicht 23 befestigt. Die elektronische Dämpfungsschicht 25 dient zur Absorption der Ultraschallenergie, die von der unteren Oberfläche der Elektrodenschicht 23 emittiert werden kann, die der Ultraschallenergieemissionsfläche des Wandlers 11 gegenüber liegt.
Wie Fig. 2 zeigt, ist an der unteren Oberfläche der Dämpfungsschicht 25 das obere Ende einer Halterung 26 befestigt, die mit einem drehbaren Haltestift 27 verbunden ist. Ein Antriebsdraht 28 ist mit seinem einen Ende mit dem unteren Ende der Halterung 26 verbunden und kann gezogen oder entspannt werden, um die Halterung 26 um den Stift 27 zu schwenken. Diese Schwenkbewegung der Halterung 26 bewirkt, daß der Wandler 11 in einer axialen Ebene des distalen Endes 5 schwenkt, so daß eine mechanische Sektorabtastung durchgeführt wird. Das distale Ende des Antriebsdrahts 28 verläuft durch ein flexibles Führungsrohr 31, das mit einer Trennwand 29a fest verbunden ist, die das Gehäuse 12 begrenzt; sein anderes Ende erstreckt sich zum proximalen Bedienungsteil 2, der mit einer Antriebseinheit (nicht gezeigt) wie einem Motor verbunden ist, um ihn wahlweise zu entspannen.
Ein lineares Potentiometer 32 hat eine Betätigungswelle 32a, die sich durch eine Trennwand 29b erstreckt, die ebenfalls das Gehäuse 12 begrenzt, und die an der linken Seite in Fig. 2 der Halterung 26 anliegt, um den Abtastwinkel des Wandlers 11 zu erfassen. Die Welle 32a ist mit dem beweglichen Kontakt des Potentiometers 32 verbunden und ist durch eine Feder so beaufschlagt, daß sie nach vorne vorsteht und eine Lage einnimmt, die der Winkellage des Wandlers 11 entspricht. Die Lage der Welle 32a wird somit vom Potentiometer 32 als Potentialdifferenz erfaßt, die den Abtastwinkel des Wandlers 11 darstellt.
Fig. 4 zeigt eine weitere Ausführungsforin des Ultraschallwandlers im Querschnitt. Der Ultraschallwandler 11A besteht aus einem Ultreschallvibrator 21A, dessen obere Oberfläche, die die Ultraschallenergieemissionsfläche darstellt, als konkave Fläche ausgebildet ist; zwei Elektrodenschichten 22A, 23A sind auf die beiden Hauptflächen des Vibrators aufgebracht. Der Ultraschallstrahl dieses Wandlers, der von der Emissionsfläche emittiert wird, konvergiert dadurch in einem Brennpunkt und wird somit an einer Stelle innerhalb des Körpers fokussiert, der untersucht werden soll. Dadurch wird die azimuthale Auflösung der topographischen Abbildung verbessert. Eine Isolierschicht 24A ist auf die Emissionsfläche des Wandlers 11A aufgebracht.
Fig. 5 zeigt eine weitere Ausführungsform des Ultraschallwandlers im Querschnitt. Der Ultraschallwandler 11A besteht aus einer konkaven Ultraschallenergieemissionsfläche, um eine Konvergenz des Ultraschallstrahls zu erreichen. Bei der Ausführungsform der Fig. 5 wird eine ähnliche Wirkung dadurch erreicht, daß eine akustische Linse 33 z.B. aus Epoxyharz, deren obere Oberfläche konkav ist, durch Kleben auf die Emissionsfläche des flachen Wandlers aufgebracht wird, wie bei 11 in Fig. 3 gezeigt ist.
Der Wandler 6 hat eine weitere Ausführungsform der Antriebseinrichtung, die den Wandler 11 antreibt. Im Gegensatz zu der Anordnung der Fig. 2, bei der der Antriebsdraht 28 zum Antrieb des Wandlers 1#1 verwendet ist, besteht die Antriebseinrichtung der Fig. 6 aus einer flexiblen Welle 41. Die Welle 41 ist aus einem Material wie Draht mit relativ geringer Verdrehung gebildet und ist mit ihrem einen Ende mit dem einen Ende einer Tragwelle 44 durch ein Halteglied 42 verbunden. Die Welle 44 ist mit einem Halteglied 43 fest verbunden, das-mit dem Wandler 11 verbunden ist, und ist in Trennwänden 29a, 29b drehbar gelagert. Die Welle 44 ist mit der Welle eines Drehpotentiometers 45 einstückig ausgebildet, das die Einrichtung zur Ermittlung des Abtastwinkels des Wandlers 11 darstellt.
Damit wird der Drehwinkel der Welle 44 durch das Potentiometer 45 erfaßt, der den Abtastwinkel des Wandlers 11 darstellt. Die Welle 41 verläuft durch ein flexibles Führungsrohr 46 zum Bedienungsteil 2, wo ihr anderes Ende zur Drehung mit einem nicht gezeigten Antrieb verbunden ist.
Die übrigen, mit den gleichen Bezugszeichen wie in Pig. 2 bezeichneten Teile werden nicht mehr beschrieben.
Wenn die Antriebseinrichtung des Wandlers 11 auf diese Weise aufgebaut ist, ist die Emissionsfläche des Wandlers 11 senkrecht zur axialen Richtung des distalen Endes 5 des Endoskops 1 gerichtet, so daß der Wandler 11 in radialer Richtung des distalen Endes 5 abtasten kann.
Die Fig. 7 und 8 zeigen eine weitere Ausführungsform der Antriebseinrichtung des Wandlers 11. Die Antriebseinrichtung besteht aus einem dynamoelektrischen Schwingspulenbetätigungsglied 51 mit einer Ausgangswelle 52, an der ein Stift 52a befestigt ist, der mit einem Längsschlitz 53a zusammenwirkt, der in einem Halteglied 53 ausgebildet ist, das dem Wandler 11 zugeordnet ist. Der Wandler 11 ist an einem Stift 54 schwenkbar befestigt. Der Wandler 11 wird durch zwei Schraubenzugfedern 55a, 55b in entgegengesetzten Richtungen gezogen, die an gegenüberliegenden Seiten einer Ultraschalldämpfungsschicht 25 befestigt sind; das andere Ende dieser Federn ist an einem stationären Teil befestigt, so daß der Wandler normalerweise in einer Gleichgewichtslage der Federn 55a, 55b verbleibt. Die Antriebseinrichtung der Fig. 8 hat zwei Elektromagnete 62a, 62b, die einander gegenüberliegend an gegenüberliegenden Seiten eines Halteglieds 61 befestigt sind, das aus einem magnetisch weichen Material besteht. Wie in Fig. 7 wird der Wandler 11 durch zwei Schraubenzugfedern 63a, 63b in entgegengesetzte Richtungen gezogen. Wenn entweder den Magenten 62a oder 62b ein Erregungsstrom zugeführt wird, wird das Halteglied 61 von diesem angezogen, so daß der Wandler 11 eine Abtastbewegung um den Stift 64 ausführt, um den er drehbar ist. Der Abtastwinkel des Wandlers 11 kann aus dem Antriebsstrom des Betätigungsglieds 61 oder dem Erregerstrom der Elektromagneten 62a, 62b ermittelt werden. Es kann jedoch auch ein gesondertes Abtastwinkeldetektorpotentiometer oder eine andere Einrichtung vorgesehen werden.
Fig. 9 zeigt eine weitere Form der Abtastwinkeldetektoreinrichtung des Ultraschallwandlers im Ultraschalldiagnosegerät. Eine Lichtabschirmplatte 71 ist mit einem Tragstift 27 (44, 54, 64) eines Halteglieds 26 (43, 53, 61) verbunden, an dem der Wandler 11 befestigt ist. Ein Licht-Emissionselement 72 wie eine Lichtemissionsdiode und ein Lichtempfangselement 73 wie eine Fotodiode sind an gegenüberliegenden Seiten der Platte 21 gegenüberliegend angeordnet und bilden die Abtastwinkeldetektoreinrichtung.
Die Welle, an der die Abschirmplatte 71 befestigt ist, ist nicht auf die Stifte 27, 44, 54, 64 beschränkt, sondern kann irgendeine Welle sein, die mit diesen Stiften über ein Untersetzungsgetriebe verbunden ist.
Wenn die Abtastwinkeldetektoreinrichtung in dieser Weise aufgebaut ist, bewegt sich die Abschirmungsplatte 71, wenn der Wandler 11 schwenkt, so daß die Menge des auf das Empfangselement 73 auffallenden Lichts dadurch geändert wird. In entsprechender Weise erzeugt das Element 73 ein sich änderndes Fotostromausgangssignal, aus dem der Abtastwinkel des Wandlers 11 abgeleitet werden kann. Bei dem gezeigten Beispiel hat die Abschirmungsplatte 71 eine geradlinige Oberkante 71a, die jedoch auch eine gekrümmte Form-haben kann, so daß das Element 73 ein Fotostromausgangssignal erzeugt, das dem Sinuse oder dem Cosinuse proportional ist, wobei e den Abtastwinkel des Wandlers 11 darstellt. Dadurch kann der Funktionsgenerator einer später zu beschreibenden Abbildungsvorrichtung vereinfacht werden.
Fig. 10 zeigt ein weiteres Beispiel der Abtastwinkeldetektoreinrichtung für den Ultraschallwandler in Form eines Drehcodierers 81. Der Codierer 81 hat eine transparente Scheibe 83, die auf dem Stift 27, 44, 54, 64 befestigt ist, und radiale undurchlässige Linien längs des Umfangs, sowie ein Lichtemissionselement 84 und ein Lichtempfangselement 85, die aufeinander ausgerichtet und am Umfang der Scheibe 83 gegenüberliegend angeordnet sind. Bei dieser Anordnung erzeugt das Element 85 ein Impuls signal proportional dem Schwenkwinkel des Wandlers 11, so daß aus dem Impulssignal dessen Abtastwinkel e abgeleitet werden kann. Die Genauigkeit der Ermittlung des Abtastwinkels e kann dadurch verbessert werden, daß die Scheibe 83 an einer Welle befestigt wird, die mit einem der Stifte 27, 44, 54, 64 über ein Getriebe verbunden ist. Das Impulssignal des Elements 85, das den Abtastwinkel e angibt, kann zur Triggerung eines Triggerkreises verwendet werden, der einen Ultraschallimpuls erzeugt, so daß eine tomographische Abbildung erhalten werden kann, die eine Sektorabtastform mit einer Abtastlinie für jeden Winkelschritt hat. Weiterhin kann das lineare Potentiometer 32 der Fig. 2 durch einen linearen Codierer zur Bildung der Abtastwinkeldetektoreinrichtung ersetzt werden.
Fig. 11 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antriebseinrichtung für den Wandler 11. Bei diesem Beispiel besteht die Antriebseinrichtung im wesentlichen aus einem Miniaturantriebsmotor 90, der in dem zuvor erwähnten Teil des distalen Endes 5 untergebracht ist, und einem Antriebsumwandlungs- und Übertragungsmechanisinus 91, der die Drehbewegung der Ausgangswelle des Antriebsmotors 90 mit einer Geschwindigkeitsuntersetzung in eine Schwenkbewegung zur Übertragung auf eine Welle 92 umwandelt. Der Mechanismus 91 kann aus einem Untersetzungsgetriebe bestehen. Die Welle 92 erstreckt sich in das Gehäuse 12 durch eine Trennwand 29d, die das Gehäuse 12 begrenzt, und eine Dichtung 93, die einen Wasseraustritt verhindert.
Ein Halteglied 94 ist am freien Ende der Welle 92 ausgebildet und träg#t den Wandler 11. Wenn der Motor 90 ein Impulsmotor ist, der sich pro Impuls um 600dreht, kann der Mechanismus 91 so ausgebildet sein, daß er diesen Winkelschritt in eine Winkelbewegung von 12', d.h. mit einer Untersetzung von 1/300 umwandelt.
Bei dem beschriebenen Diagnosegerät hat das Gehäuse 12 eine öffnung 12A, die durch eine Umhüllung 95 aus einem sehr elastischen Material wie einer Gummimembran geschlossen ist. Ein Flüssigkeitszuführ- und Auslaßrohr 97 erstreckt sich vom proximalen Bedienungsteil 2 in das Gehäuse 12, wobei es eine Trennwand 29a und eine Dichtung 96 durchläuft, um das Gehäuse 12 mit einem Ultraschallübertragungsmedium TM wie entlüftetem Wasser zu füllen.
Die Umhüllung 95 kann sich somit entsprechend der Menge des Mediums TM, das dem Gehäuse 12 zugeführt wird, expandieren oder kontrahieren. Die Umhüllung 95 stellt damit einen Behälter für das Übertragungsmedium TM dar, das die Absorption von Ultraschallenergie durch eine Gaskomponente verhindert, die innerhalb einer Bauchhöhle vorhanden ist, und die die Ultraschallenergie wirksam zum Gewebe eines lebenden Körpers überträgt. Wenn daher eine Ultraschalldiagnose durchgeführt werden soll, wird die Umhüllung expandiert, bis sie an der Innenwand 8 einer Bauchhöhle anliegt. Außer Betrieb kann die Umhüllung sich kontrahieren, um jede Störung beim Einsetzen des Endoskops in die Bauchhöhle oder bei deren Beobachtung zu verhindern. In Fig. 11 bezeichnet 98 Anschluß leitungen, die ein Antriebs signal zum Antriebsmotor 90 übertragen, und 99 Anschlußleitungen, die ein Signal zum Wandler 11 oder von diesem übertragen.
Obwohl bei dem gezeigten Beispiel die Umhüllung 95 aus einem elastischen Material wie einer Gummimembran hergestellt ist, kann sie selbstverständlich auch zusammenlegbar in Form eines Balgs ausgebildet sein, der in bestimmter Form aufbewahrt werden kann.
Fig. 12 zeigt eine Einrichtung, die für die Zufuhr und Verdrängung des Ultraschallübertragungsmediums TM:im Gehäuse 12 verwendet werden kann, das durch die Umhüllung 95 verschlossen ist. Die Einrichtung besteht aus einer kombinierten Förder- und Verdrängungspumpe 101, einem dieser zugeordneten Bedienungsteil 102, einer Energiequelle 103, einem Behälter 104, der eine Menge des Übertragungsmediums TM speichert, und einem Zuführ- und Auslaßrohr 105, das mit dem Zuführ- und Auslaßrohr 97 über ein Verbindungsrohr 108 verbunden ist. Der Bedienungsteil 112 kann betätigt werden, um der Pumpe 101 von der Energiequelle 103 einen Antriebsstrom zuzuführen. Die Pumpe arbeitet dann und fördert das Medium TM aus dem Behälter 104 in das Gehäuse 12 oder verdrängt es umgekehrt aus dem Gehäuse 12 in den Behälter 104-.
Ein Durchfluß- oder Druckmesser kann in einem Kanal angeordnet sein, um das Medium TM der Umhüllung 95 zuzuführen und die Menge des dem Gehäuse 12 zugeführten Mediums TM zu kontrollieren bzw. einen Bruch der Umhüllung 95 zu verhindern.
Der der Pumpe 101 zugeordnete Betätigungsteil 102 kann am proximalen Betätigungsteil 2 des Endoskops 1 angeordnet sein oder kann zur Betätigung einen Fußschalter aufweisen.
Statt der kombinierten Förder- und Verdrängungspumpe 101 können eine Förderpumpe und eine Saugpumpe gesondert vorgesehen sein, um die Zufuhr und Verdrängung des Mediums TM in der Umhüllung 95 über zwei unabhängige Leitungen zu bewirken.
Fig. 13 zeigt eine Ausführungsform einer Abbildungsvorrichtung im Diagnosegerät. Die Abbildungsvorrichtung hat einen Antriebsmotor M, der eine Antriebseinrichtung für einen Wandler T bildet, der aus dem Ultraschallwandler 11 besteht, einen Antriebskreis MDC, der dem Motor M zugeordnet ist, einen Abtastwinkeldetektor AD für den Wandler T, einen Sinusfunktionsgenerator SPG und einen Cosinusfunktionsgenerator CPG, der einen Sinus- und einen Cosinusfunktionswert des Abtastwinkels e in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Detektors AD erzeugt, einen Triggerimpulsgenerator TPG, der auf das Ausgangssignal des Detektors AD anspricht, um einen Triggerimpuls bei einem bestimmten Wert des Abtastwinkels e zu erzeugen, der einer der Abtastlinien entspricht, einen HF-Impulsgenerator HPG zur Erzeugung eines Antriebssignals, das den Wandler T zur Schwenkbewegung in Abhängigkeit von einem Triggerimpuls des Generators TPG erregt, einen Leistungsverstärker RPA zur Verstärkung des Antriebssignais des Impulsgenerators RPG, einen Sende/ Empfangs-Schaltkreis TRS, der den Verstärker RPA mit dem Wandler T zur Schwenkbewegung bei Vorhandensein eines Ausgangssignals des Leistungsverstärkers RPA verbindet und ein Ausgangssignal vom Wandler T, das in Abhängigkeit von einem von diesen empfangenen Echo erzeugt wird, zu einem Helligkeitsmodulator bei Vorhandensein eines Ausgangssignals des Leistungsverstärkers RPA überträgt, einen Sägezahngenerator SWG, der auf einen Triggerimpuls des Generators TPG anspricht, um ein Sägezahnsignal At zu erzeugen, wobei A eine Konstante und t die Zeit beginnend mit dem Anfang des Triggerimpulseingangssignals darstellt, einen Analogvervielfacher AM, der das Sägezahnsignal At um Ablenkungssignal sine und cose vervielfacht, die von den Funktionsgeneratoren SPG und CPG erzeugt werden, einen X- und Y-Achsenverstärker XYA, der die Ausgangssignale Atsine und Atcose des Analogvervielfachers AM verstärkt, einen HF-Verstärker RFA, der eine Ausgangsstufe des zuvor beschriebenen Helligkeitsmodulators bildet und das Echoausgangssignal des Wandlers T verstärkt, einen Detektor RC, der ein Signal der Schwenkbewegungs- bzw. Schwingungsfrequenz f des Wandlers T aus dem Ausgangssignal des HF-Verstärkers RFA extrahiert, einen Z-Achsenverstärker ZA, der das Ausgangssignal des Detektors RC verstärkt und es als Helligkeitsmodulationssignal abgibt, und eine Kathodenstrahlröhre CRT, die eine tomographische Ultraschallabbildung auf der Grundlage der Abtastsignale der X- und Y-Achsenverstärker XYA und des Helligkeitsmodulationssignals des Z-Achsenverstärkers ZA wiederbildet und sie als sichtbare Abbildung darstellt.
Der Antriebsmotor M und der Wandler T sind im distalen Ende 5 des Endoskops 1 angeordnet und mit der Abbildungsvorrichtung außerhalb des Endoskops über die zuvor erwähnte Anschlußleitung verbunden.
Die Arbeitsweise des Diagnosegerätes wird nun anhand der Abbildungsvorrichtung der Fig. 13 und der Anordnung der Fig. 11 und 12 erläutert.
Zunächst wird das Endoskop 1 in Fig. 12 in eine Bauchhöhle mit dem distalen Ende 5 eingesetzt. Wenn das distale Ende 5 eine gewünschte Stelle Index Bauc#iliÖhieerreicht, wird der Bedienungsteil 102 betätigt, um das Übertragungsmedium TM in das Gehäuse 12 in Fig. 11 zu fördern, damit sich die Umhüllung 95 expandiert. Danach wird die Umhüllung 95 am gewünschten Bereich der Innenwand S der Bauchhöhle zur Anlage gebracht. Der Motorantriebskreis MDC in Fig. 13 wird dann eingeschaltet, um den Antriebsmotor M mit Antriebsstrom zu versorgen, so daß er arbeitet. Danach wird die Drehbewegung der Ausgangswelle des Motors M zu dem Umwandlungs- und Ubertragungsmechanismus 91 übertragen, der sie mit einer Geschwindigkeitsuntersetzung in eine Schwenkbewegung umwandelt, die auf das an der Tragwelle 92 befestigte Halteglied 94 übertragen wird.
In Abhängigkeit davon schwenkt der Wandler 11 um die Achse der Welle 92 in der radialen Ebene des distalen Endes 5, um die Abtastung des Körpergewebes durchzuführen.
Der Winkel, den der Wandler 11 oder der Wandler T der Fig. 13 während seiner Schwenkbewegung einnimmt, wird als Abtastwinkel e vom Abtastwinkeldetektor AD ermittelt und dem Sinus- und dem Cosinusfunktionsgenerator SFG und CFG zugeführt. Bei ausgewählten Werten des Abtastwinkels e, die den einzelnen Abtastlinien entsprechen, erzeugt der Detektor AD ein Signal, das dem Triggerimpulsgenerator TPG zugeführt wird, um einen Triggerimpuls zu erzeugen.
Der Triggerimpuls wird dem HF-Impulsgenerator RFG und dem Sägezahngenerator SWG zugeführt. In Abhängigkeit davon erzeugt der HF-Impulsgenerator RPG ein Schwingungsantriebssignal für den Wandler T mit der Schwingungsfrequenz f für eine Dauer t . Die Schwingungsfrequenz f wird in der Größenordnung von 1 bis 10 MHz gewählt. Da der Wandler 11 des Diagnosegeräts zusammen mit dem Endoskop in die Bauchhöhle eingesetzt wird, um eine Abbildung des inneren Gewebes von einer relativ nahen Stelle aus zu ermöglichen, wird die Absorption der Ultraschallenergie durch dieses Gewebe verringert, so daß eine hohe Frequenz in der Größenordnung von 5 bis 10 MHz verwendet und dadurch die Auflösung der Abbildung verbessert werden kann. Die Schwingungsdauer wird in der Größenordnung von 1 Zs gewählt, so daß sie ausreichend kleiner als das Zeitintervall ist, das notwendig ist, um aufgrund der Impedanzfehlanpassung von dem inneren Gewebe zum Wandler T reflektiert zu werden.
Das Schwingungsantriebssignal, das von dem HF-Impulsgenerator RPG erzeugt wird, wird von dem Leistungsverstärker RPA verstärkt, bevor es über den Schaltkreis PRS auf den Wandler T gegeben wird. Dadurch wird der Wandler T zu einer Schwingung mit der Frequenz f und der Dauer T veranlaßt und gibt über das Übertragungsmedium TM in Fig. 11 einen Ultraschallimpuls an das Innere des lebenden Körpers ab.
Der an das Innere des lebenden Körpers abgegebene Impuls trifft auf verschiedene Gewebe, die eine akustische Impedanz Z =#C C ab, wobei# g die Dichte eine Gewebes und C die Schallgeschwindigkeit im Gewebe ist. Aufgrund der Impedanzfehlanpassung wird der Impuls an einer Gewebegrenze reflektiert und kehrt zum Wandler T zurück; dieser wird zur Resonanz veranlaßt und erzeugt ein Echosignal über den Elektrodenschichten. Zwischen benachbarten Geweben können mehrere Grenzschichten vorhanden sein, wenn man in Richtung des Gewebes T fortschreitet, so daß der an jeder Grenzschicht reflektierte Impuls reflektiert wird, und eine Zeitfolge von Echoimpulsen vom Wandler T in einer dem Abstand zu den jeweiligen Grenzschichten entsprechenden Weise reflektiert wird. Diese Impulse werden dem HF-Verstärker RFA über den Schaltkreis TRS zugeführt. Der Detektor RC extrahiert ein Signal der gleichen Frequenz wie die Schwingungsfrequenz des Wandlers T nach der Verstärkung des Signals durch den Verstärker RFA und fühlt t das extrahierte Signal dem Z-Achsenverstärker ZA zu. Nach der Verstärkung durch den Z-Achsenverstärker ZA wird das Signal auf die Kathodenstrahlröhre CRT als Helligkeitsmodulationssignal Z gegeben.
Der Sägezahngenerator SWG erzeugt in Abhängigkeit von dem Triggerimpuls des Generators G ein Sägezahnsignal At in zeitlicher Übereinstimmung mit dem Triggerimpuls. Das Sägezahnsignal At wird mit einem Sinuswert e und einem Cosinuswert e des Abtastwinkels e, die vom jeweiligen Funktionsgenerator FSG und CPG erzeugt werden, in dem Analogvervielfacher AM multipliziert, und die sich ergebenden Produkte werden in dem X- und Y-Achsenverstärker XYA als horizontale und vertikale Signale für den Eingang der Kathodenstrahlröhre CRT als Signale X, Y verstärkt, die die Abtastlinien bestimmen. Es entsteht somit ein Abtastlinie 1 zeitlich auf dem Bildschirm der Röhre CRT, wie Fig. 14 zeigt. Die Linie 1 schneidet sich mit einer Abtastlinie 10 für den Abtastwinkel e = O, die gestrichelt gezeigt ist, im Ursprung 0 und bildet mit diesem einen Neigungswinkel e. Die auf dem Bildschirm der Röhre CRT erzeugte Darstellung ist jedoch nicht die Abtastlinie 1 selbst in Form einer einzigen Heiligkeitslinie, sondern bildet Helligkeitspunkte ml, m2, die zeitlich mit dem Auftreten des Helligkeitsmodulationssignals Z übereinstimmen.
Wenn auf diese Weise eine einzelne Abtastung längs einer einzelnen Abtastlinie vervollständigt ist, bewegt die Drehung des Antriebsmotors M den Wandler T an eine Stelle, die einen Abtastwinkel hat, der der nächsten Abtastlinie entspricht. Wenn z.B. die Abtastlinien einen Abstand von 12' haben, entspricht die nächste Lage einem Abtastwinkel von e + 12'. Der Vorgang wird dann wiederholt und es wird der Ort der Lage der Gewebegrenzschichten auf dem Schirm der Röhre CRT in Abhängigkeit von den Helligkeitslinien dargestellt, die einer gewünschten rekonstruierten Gewebeabbildung des Körpers entsprechend dem Polarkoordinatensystem darstellen. Das Diagnosegerät erzeugt somit durch Ultraschallsektorabtastung eine tomographische Körpergeweteabbildung I.
Fig.15 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung, die zusätzlich zu einem Motor M1 im distalen Ende 5 zum Antrieb des Wandlers T einen weiteren Motor M2 hat, der im proximalen Bedienungsteil 2 angeordnet ist und synchron mit dem Motor M1 zur Erfassung eines Abtastwinkels arbeitet. Der Zweck des zweiten Motors M2 am proximalen Ende ist es, den Abtastwinkeldetektor AD in der Abbildungsvorrichtung statt im distalen Ende 5 anordnen zu können. Diese Anordnung ist an die Schwierigkeit angepaßt, die Abtastwinkeldetektoreinrichtung im distalen Ende 5 anzuordnen, da das Diagnosegerät in einem sehr begrenzten Raum des distalen Endes 5 des Endoskops untergebracht werden muß, obwohl diese Schwierigkeit bei einem üblichen Diagnosegerät nicht auftritt, das einen Ultraschallstrahl an die äußere Körperoberfläche abgibt und daher hinsichtlich Größe oder Form nicht begrenzt ist.
Der zweite Motor M2, der zur Ermittlung des Abtastwinkels verwendet wird, ist mit dem Detektor AD verbunden. Da der Motor M2 synchron mit dem Antriebsmotor M1 arbeitet, ermöglicht die Kenntnis der Winkelbewegung der Ausgangswelle des Motors M2 die indirekte Ermittlung des Abtastwinkels e des Wandlers T. Beide Motoren M1 und M2 sind-in der gleichen Weise hergestellt und werden von einem synchronisierten Signal des gemeinsamen Motorantriebskreises MDC angetrieben.
Das wesentliche Merkmal dieser Ausführungsform liegt darin, daß die Bewegung des Wandlers 11 im distalen Ende 5 indirekt außerhalb von diesem erkannt werden kann; es ist ersichtlich, daß zahlreiche Abwandlungen dieser Anordnung möglich sind.
Wenn z.B. dem Antriebsmotor M1 (90) der Antriebsumformungs-Ubertragungsmechanismus 91 in Fig. 11 zugeordnet wird, wird in ähnlicher Weise dem Abtastwinkeldetektormotor M2 ein Antriebsumformungs- und Übertragungsmechanismus zugeordnet. Da es nur notwendig ist, daß die Ausgangswelle des Motors M2, die mit einer Detektorstange des Abtastwinkeldetektors AD verbunden ist, mit der Schwenkbewegung des Wandlers 11 synchronisiert ist, ist es wesentlich, daß beide Motoren M1 und M2 in gleicher Weise hergestellt sind.
Durch geeignete Wahl der Beziehung zwischen dem Motor M2 und dem Detektor AD können die Sinuse- und Cosinuse-Ausgangssignale direkt vom Detektor AD ohne Verwendung des Sinus- und des Cosinus-Funktionsgenerators SFG und CFG erhalten werden.
Fig. 16 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung. Die Abbildungsvorrichtung hat einenTaktimpulsgenerator CG, der ein Taktimpulssignal erzeugt, um den Antriebsmotor M zu betreiben. Das Taktimpulssignal wird von einem Adressenzähler AC gezählt, der ein Adressensignal liefert, das zum Auslesen eines Sinus- und eines Cosinusfunktionswertes verwendet wird, die in Speicherkreisen MC1 und MC2 gespeichert sind, so daß Ablenksignale abgeleitet werden. Ein Taktimpulssignal des Generators CG wird einem Motorregelverstärker MCA, einem Adressenzähler AC und einem Verzögerungsglied DC zugeführt. Der Verstärker MCA spricht auf das Taktsignal durch Drehen des Antriebsmotors mit konstanter Geschwindigkeit an. Der Zähler AC zählt das Taktimpulssignal, und sein Zählerstand wird den Speicherkreisen MC1 und MC2 als Adressensignal zugeführt. Die Speicherkreise MC1, MC2 sind als Festspeicher ausgebildet und speichern Sinus- und Cosinusfunktionswerte (sine, cose) des Abtastwinkels e, der durch das Adressensignal dargestellt wird. Diese Funktionswerte sine und cose werden in Abhängigkeit von dem Adressensignal ausgelesen. Die Funktionswerte werden in Form digitaler Werte ausgelesen, die dann in entsprechende Analogwerte durch D/A-Wandler DAC1, DAC2 umgewandelt und dem einen Eingang von Analogvervielfachern AM1, AM2 zugeführt werden. Das dem Verzögerungsglied DC zugeführtelmpulssignal wird um ein bestimmtes Zeitintervall verzögert, das eine zeitliche Nacheilung des Betriebs des Antriebsmotors M kompensiert, bevor es dem Triggerimpulsgenerator TPG zugeführt wird.
In Abhängigkeit von dem verzögerten Taktimpulssignal erzeugt der Generator TPG einen Triggerimpuls, der auf einen Sender TMT gegeben wird, der aus einem HF-Impulsgenerator und einem Leistungsverstärker besteht, sowie aus einem Sägezahngenerator SWG. Der Sender TMT erzeugt ein Schwingungsantriebssignal, das dem Wandler T über einen Sende/ Empfangs-Schaltkreis TRS gegeben wird, so daß er zu einer Ultraschallschwingung angelegt wird. Ein von den Körpergeweben reflektiertes Echo wird vom Wandler T empfangen und über den Schaltkreis TRS einem Empfänger RV zugeführt, der aus einem HF-Verstärker und einem Detektor besteht und ein Helligkeitsmodulationssignal abgibt. In Abhängigkeit von dem Triggerimpuls erzeugt der Sägezahngenerator SWG ein Sägezahnsignal At als Ablenksignal, das durch Ablenksignale bzw. Funktionswerte sine, cose in dem Analogvervielfachern AM1, AM2 multipliziert wird, um Eingangssignale für den X-Achsenverstärker XA und den Y-Achsenverstärker YA zu erzeugen, die wiederum Ausgangssignal X, Y erzeugen, die eine darzustellende Abtastlinie bestimmen.
Wenn die Abbildungsvorrichtung in dieser Weise aufgebaut ist, ermöglicht die Zählung der Taktsignale die -Kenntnis der Winkellage des Antriebsmotors M bzw. des Abtastwinkels e des Wandlers T, so daß die Notwendigkeit einer gesonderten Winkelabtastdetektoreinrichtung beseitigt wird. Dadurch kann das distale Ende 5 des Endoskops nach Größe und Gewicht verringert werden.
Fig. 17 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung, die eine Abwandlung der Vorrichtung der Fig. 16 insoweit darstellt, als der übliche Gleichstrommotor, der als Antriebsmotor M verwendet wird, durch einen Impulsmotor M3 ersetzt ist. Der Antriebsmotor M3 kann durch den Motorantriebskreis MDC umgeschaltet werden, der auf ein Taktimpulssignal des Generators CG anspricht, so daß der Antriebsumwandlungskreis 91 nicht verwendet werden muß, um die Drehung des Motors M3 in eine Schwenkbewegung des Wandlers 11 umzuwandeln, wodurch die dem Wandler 11 zugeordnete Antriebseinrichtung weiter vereinfacht wird.
Da das Ausmaß der Schwenkbewegung bzw. Abtastung des Wandlers 11 mechanisch nicht bestimmt ist, kann eine Information, die das Abtastausmaß bestimmt, dem Motorantriebskreis MDC und dem Adressenzähler AC zugeführt werden, um das Abtastausmaß in der gewünschten Weise zu wählen. Die Wahl erfolgt in einfacher Weise.
Fig. 18 zeigt eine weitere Ausführungsform der Abbildungsvorrichtung, die eine externe Anzeige der Abtastrichtung des Wandlers liefert. Die Vorrichtung hat zusätzlich zu der Abbildungsvorrichtung in Fig. 17 einen Speicherkreis MC3, der aus einem leistungslosen Speicher wie einem Magnet- oder einem Magnetblasenspeicher besteht und den im Adressenzähler AC enthaltenen Zählerstand speichert, eine Anzeigeeinheit DP#, die den Speicherinhalt des Speichers MC3 als Information speichert, die die Richtung angibt, in der der Wandler 11 abtastet, sowie einen Lese/Schreib-Steuerkreis RWC, der den Informationsfluß zwischen dem Speicher MC3 und dem Adressenzähler AC steuert.
Mit dieser Anordnung wird die Richtung, in der der Wandler 11 abtastet, von der Anzeigeeinheit DP dem Benutzer extern angezeigt. Bei einem Energieausfall während der Abtastung wird der Inhalt des Adressenzählers EC im Speicher MC3 gespeichert, so daß, wenn die Abtastung wieder begonnen wird, der gespeicherte Inhalt des Speichers MC3 in den Adressenzähler EC mittels des Steuerkreises RWC ausgelesen und die Abtastung von der Unterbrechungsstelle aus fortgesetzt werden kann. Da die Abtastrichtung des Wandlers 11 stets erkennbar ist, kann das Abtastausmaß in gewünschter Weise eingestellt und ein bestimmter Körperbereich mit hoher Genauigkeit erneut abgetastet werden.
Fig. 19 zeigt eine Abwandlung der beim Diagnosegerät der Fig. 11 verwendeten Umhüllung. Die Umhüllung 111 besteht aus einem Balg, der den Wandler 11 und seine Halterung 94 hermetisch abdichtend umgibt. Ein Teil der Umhüllung 111 ist um die Abtastöffnung 12A, das freie Ende des Rohrs 97 und den mittleren Teil der Welle 92 wasserdicht befestigt. Dadurch wird die Notwendigkeit von Trennwänden beseitigt, die das Gehäuse des Wandlers 11 bilden. Ein Bruch des Gehäuses 111 an der Verbindungsstelle mit der Welle 92 kann nicht auftreten, da letztere nur eine begrenzte Schwenkbewegung durchführt.
Die Verwendung solch einer Umhüllung ohne Trennwände zur Bildung des Gehäuses führt zu einer weiteren Vereinfachung des Diagnosegeräts.
Fig. 20 zeigt eine weitere Ausführungsform der mechanischen Abtasteinrichtung des Diagnosegeräts. Bei den Geräten der Fig. 11 und 19 ist der Antriebsmotor 90 nahe dem Wandler 11 im distalen Ende 5 des Endoskops 1 angeordnet, um den Wandler 11 zu schwenken und so eine mechanische Sektorabtastung innerer Gewebe zu erreichen. Wenn ein Impuls motor mit Außenabmessungen von etwa 5 mm# x 7 mm für den Antriebsmotor 90 verwendet wird, beträgt sein maximales Drehmoment etwa 100 mg x cm. Wenn ein Untersetzungsgetriebe mit einem Übersetzungsverhältnis von 200 : 1 und einem Übertragungswirkungsgrad von 50 % für den Antriebsumwandlungs- und Übertragungsmechanismus 91 verwendet wird, beträgt sein Ausgangsdrehmoment nur 1Ogxcm. Der zur Diagnose verwendete Ultraschallstrahl kann über Gas nicht ausreichend übertragen werden, und daher muß der Wandler 11 in ein Übertragungsmedium TM wie z.B. entlüftetes Wasser eingetaucht werden. Bei Benutzung des Mediums TM muß eine Flüssigkeitsdichtung für dieses Medium verwendet werden.
Eine übliche Dichtung für das Flüssigkeitsmaterial wie das Medium TM besteht aus einem elastischen Teil wie einem Ring oder einem folienförmigen Gummimaterial. Bei Verwendung solch einer Dichtung ergibt sich der Nach-teil eines erhöhten mechanischen Verlustes aufgrund der Reibung durch den direkten Kontakt der Dichtung 93 (Fig. 11) mit der Welle 92, die die Ausgangswelle des Antriebsmotors 90 bzw.
des Übertragungsmechanismus 91 darstellt.
Zur Beseitigung dieses Nachteils ist die vorliegende Ausführungsform so aufgebaut, daß das Medium TM im Gehäuse 12 in einer den mechanischen Verlust verringernden Weise abgedichtet wird. Fig. 21 zeigt einen Magnetkreis um die Schwenkwelle 92, um einen Magnetfluß durch diese zu erzeugen. Ein magnetisches Fluid 112 wird im Magnetkreis magnetisch gehalten, um als Dichtung zu wirken. Der Magnetkreis besteht aus einem axial magnetisierten Ringpermanentmagneten 113 und zwei ringförmigen Jochen 114a, 114b aus einem magnetisch weichen Material, zwischen denen der Magnet 113 gehalten ist. Die Welle 92 ist vorzugsweise aus einem magnetisch weichen Material hergestellt. Der Magnet 113 ist vorzugsweise aus einem Material hergestellt, das ein hohes maximales Energieprodukt hat, z.B. aus einem Samariumkobaltmagneten. Zwischen dem Innenumfang der Joche 114a, 114b und der Welle 92 ist ein Magnetspalt gebildet, der mit dem magnetischen Fluid 112 gefüllt ist.
Der Innenumfang der Joche 114a, 114b verjüngt sich, um die Flußdichte im Magnetspalt zu erhöhen. Das magnetische Fluid 112 kann aus einer Disperson eines feinen Pulvers aus magnetisierbarem Material wie FeeO4 mit einer Größe von etwa 100 i in einem Lösungsmittel wie Diester in einer Weise bestehen, daß dessen Kondensation verhindert wird.
Wenn Wasser#als Übertragungsmedium TM verhindert wird, sollte das Lösungsmittel für das magnetische Fluid 112 hydrophob sein. Der Außenumfang der Joche 114a, 114b ist an der inneren Oberfläche einer zylindrischen Auskleidung befestigt, die wasserdicht das distale Ende 5 begrenzt.
Bei dieser Anordnung wird das magnetische Fluid 112 in dem Magnetspalt zwischen dem inneren Umfang der Joche 114a, 114b und der Welle 92 magnetisch gehalten, so daß der Antriebsmotor 90 und der Mechanismus 91 wirksam gegen das Übertragungsmedium TM abgedichtet werden können, das das Gehäuse 12 füllt. Ein direkter Kontakt der Dichtung 93 mit der Welle 92, der auftritt, wenn eine übliche Gummidichtung wie in Fig. 11 verwendet wird, wird vermieden; der einzige Widerstand gegen eine Drehung der Welle 92 ist derjenige, der durch die Viskosität des magnetischen Fluids 112 hervorgerufen wird. Die mechanischen Verluste des Ausgangsdrehmoments werden somit auf einen Minimalwert verringert, so daß der Antrieb auf den Wandler 11 wirksam übertragen werden kann. Dies führt zu einem größeren Vorteil, wenn ein Miniaturmotor mit einem geringen Ausgangsdrehmoment als Antriebsmotor 90 verwendet wird. Wenn ein Impulsmotor als Antriebsmotor 90 verwendet wird, ergibt sich der zusätzliche Vorteil, daß eine Fehlfunktion infolge eines erhöhten Lastdrehmoments verhindert werden kann.
Bei der Anordnung der Fig. 20 ist die Welle 92 direkt an der Dämpfungsschicht 25 des Wandlers 11 ohne einen Zwischenträger befestigt. Der Zweck dieser Anordnung ist es, die Mitte der Schwenkbewegung des Wandlers 11 so nahe wie möglich der Ultraschallenergieemissionsfläche anzuordnen, so daß ein Wandler 11 größerer Abmessung in dem begrenzten Raum des distalen Endes 5 angeordnet werden kann. Die übrigen, nicht besonders erwähnten Teile sind denen des Diagnosegeräts der Fig. 11 ähnlich und mit entsprechenden Bezugszeichen versehen.
Fig. 22 zeigt eine weitere Ausführungsform der Dichtungseinrichtung, die anstelle der der Fig. 20 und 21 verwendbar ist. Die Dichtungseinrichtung besteht aus zwei Permanentmagneten 115a, 115b, die einander gegenüberliegend vertikal über und unter der Welle 92 angeordnet sind und schmale Spalte dazwischen begrenzen. Ein ringförmiges Trennelement 116 aus nicht magnetischem Material wie Kunststoff ist um die Magnete 115a, 115b geformt, um diese festzulegen, und läßt einen Zwischenraum um die Welle 92.
Ein magnetisches Fluid 112 füllt die Spalte zwischen der Welle 92 und den Magneten 115z, 115b im zentralen Bereich des Trennelements 116. Beide Magnete 115a, 115b haben halbkreisförmige Ausnehmungen zentral an ihren gegenüberliegenden Ecken, die zusammen eine etwa kreisförmige öffnung bilden, durch die die Welle 92 verläuft. Die Magnete 115a, 115b sind so angeordnet, daß die entgegengesetzten Pole einander gegenüberliegen und ein starkes Magnetfeld in den Spalten bilden, die das magnetische Fluid 112 darin magnetisch halten.
Bei dieser Dichtungseinrichtung wird die Abdichtung in ähnlicher Weise wie bei der der Fig. 20 und 21 erreicht.
Zusätzlich können die Joche 114a, 114b weggelassen werden, so daß eine Verringerung der axialen Dicke der Dichtungseinrichtung ermöglicht wird.
Die Fig. 23A und B sind Querschnitte, die eine mechanische Abtasteinrichtung des Diagnosegeräts in einer weiteren Ausführungsform zeigen. Das Endoskop, in das das Diagnosegerät eingebaut ist, ermöglicht eine direkte Beobachtung.
Mit Ausnahme der Konstruktion des distalen Endes 5 ist das Endoskop etwa in der gleichen Weise wie das der Fig. 1 aufgebaut. Die Teile außer dem distalen Ende 5A werden daher nicht beschrieben.
Das Endoskop hat ein distales Ende 5A, in dessen vorderer Endfläche Beleuchtungsfenster 121a, 121b, ein Beobachtungsfenster 122 und eine Kammer 124 ausgebildet sind, in der.
ein Ultraschallwandler 123 angeordnet ist, wie Fig. 24 zeigt. Die Beleuchtungsfenster 121a, 121b sind durch Glasplatten gebildet, die gegenüber der Endfläche eines nicht gezeigten Bündels optischer Fasern angeordnet sind, das einen Lichtleiter bildet, der Licht emittiert. Das Beobachtungsfenster 122 ist durch ein Objektiv 126 gebildet, das gegenüber der Endfläche eines Bündels 125 optischer Fasern (Fig. 23A und B) angeordnet ist, das einen Abbildungsleiter bildet, und die auch als Glasplatte wirkt.
Die Kammer 124 ist durch ein elliptisches Gehäuse 128 gebildet, dessen oberes Ende in eine Ausnehmung 127 im distalen Ende 5A eingesetzt und darin'befestigt ist. Das Gehäuse 128 hat eine Neben- und eine Hauptachse, deren Längen d und w in Abhängigkeit vom Außendurchmesser des distalen Endes 5A gewählt sind. Wenn z.B. das distale Ende 5a einen Außpendurchmesser von 14 mm hat, kann d = 7 mm und w = 9 mm gewählt werden.Für einen Außendurchmesser von 12 mm des distalen Endes 5A können d = 6 mm und w = 9 mm gewählt werden. Der elliptische Querschnitt des Gehäuses 128 ist zur Erzielung einer maximalen Ausnutzung des verfügbaren Raums nur beispielsweise. Es können auch andere Formen wie ein länglicher Gehäusequerschnitt verwendet werden.
Wenn das Diagnosegerät in eine Bauchhöhle eingesetzt wird, wird das Ubertragungsmedium TM aus der Kammer 124 durch das Flüssigkeitszuführ- und Auslaßrohr 129 verdrängt, um die Umhüllung 130 zu kontrahieren und das Einsetzen nicht zu stören. Das Einsetzen erfolgt während der optischen Beobachtung des Inneren der Bauchhöhle durch das Objektiv und den Abbildungsleiter 125. Wenn das distale Ende 5A des Endoskops gegenüber einem gewünschten Bereich der Bauchhöhle liegt, wird das Medium TM durch das Rohr 129 in die Kammer 124 geleitet, wie Fig. 23A zeigt, so daß die Umhüllung 130 expandiert, bis sie an der Innenwand S der Bauchhöhle anliegt. Danach wird der Wandler 123 über Anschlußleitungen 120 erregt, die mit einem Sender und Empfänger verbunden sind, und durch eine nicht gezeigte Antriebseinrichtung geschwenkt.
Die Auflösung des Diagnosegeräts erfordert eine Zeitauflösung (Auflösung in der Richtung, in der der Ultraschallstrahl fortschreitet) und eine azimuthale Auflösung (Auflösung in Richtung senkrecht zu der Richtung, in der der Strahl fortschreitet). Um eine tomographische Ultraschallabbildung hoher Auflösung zu erreichen, müssen diese beiden Auflösungen verbessert werden. Die zeitliche Auflösung wird durch die Breite des Ultraschallimpulses und dessen Frequenz bestimmt, während die azimuthale Auflösung durch die Richtwirkung -und geometrische Form des Ultraschallstrahl bestimmt wird. Wenn der Ultraschallwandler 123 scheibenförmig ist, wird die Richtwirkung des Ultraschallstrahls durch die Frequenz und den Durchmesser der Scheibe bestimmt. Wenn daher die Frequenz konstant ist, ist die Richtwirkung umso schärfer, je größer der Durchmesser ist. Wenn dagegen der Durchmesser konstant ist, ist die Richtwirkung mit Zunahme der Frequenz umso schärfer. Fig. 25 zeigt schematisch den keulenförmigen Verlauf des Ultraschallstrahls relativ zum Durchmesser des Wandlers 123. Die durchgehende Linie B1 stellt den Verlauf bei erhöhtem Durchmesser dar, während die unterbrochene Linie B2 den Verlauf bei verringertem Durchmesser darstellt. Die Absorption des Ultraschällstrahls durch Körpergewebe erhöht sich, wenn die Frequenz-zunimmt, so daß es schwierig ist, eine Abbildung tief innerhalb des Körpers durchzuführen. Somit besteht eine Grenze der Frequenz, die im Diagnosegerät benutzt werden kann, so daß der Durchmesser des»Wandlers 123 so groß wie möglich gemacht werden sollte, um-die Richtwirkung (azimuthale Auflösung) zu verbessern. Der Wandler 123 des Ultraschallgeräts muß in das distale Ende 5A des Endoskops eingebaut werden, so daß die Größe des Wandlers 123 begrenzt ist.
Der Wandler 123 muß außerdem schwenkbar befestigt sein und auch geschwenkt und nicht nur in das distale Ende 5A eingebaut werden können. Es ist daher sehr schwer, den Durchmesser des Wandlers 123 zu erhöhen.
Zur Beseitigung dieses Problems bei der vorliegenden Ausführungsforin des Diagnosegeräts ist der Radius der Winkelbewegung des Wandlers 123, der durch den Zwischenraum zwischen der Ultraschallenergieemissionsfläche und der Achse der Schwenkbewegung bestimmt ist, verringert, so daß der Wandler einen erhöhten Durchmesser haben kann, wie Fig. 26 zeigt.
Der Wandler 123 hat einen scheibenförmigen Ultraschallvibrator 131 und zwei Elektrodenschichten 132, 133 auf der oberen und unteren Oberfläche. Die untere Oberfläche der Elektrodenschicht 133, die die Ultraschallenergieemissionsfläche darstellt, und die Seitenflächen des Wandlers 123 sind mit einer Isolierschicht 134 versehen.
Eine Ultraschalldämpfungsschicht 135 ist an der oberen Oberfläche der Elektrodenschicht 132 befestigt. Zwei Tragstifte 135a, 135b sind einstückig mit der Dämpfungsschicht 135 ausgebildet und stehen über die gegenüberliegenden Seiten entgegengesetzt vor. Die Stifte 135a, 135b sind in zwei Lageröffnungen 128a, 128b eingesetzt, die im Gehäuse 128 parallel zu dessen Nebenachse ausgebildet sind, so daß der Wandler 123 um eine Achse, die durch die Stifte 135a, 135b verläuft, in einer Ebene 'schwenkbar ist, die die Hauptachse des Gehäuses 128 umfaßt.
Die obere Oberfläche der Dämpfungsschicht 135 ist mit einem Vorsprung 135c versehen, der von einer nicht gezeigten Einrichtung angetrieben wird, um den Wandler 135 zu schwenken.
Fig. 27 zeigt eine weitere Ausführungsform des Befestigungsmechanismus des Wandlers. Der Wandler 123A hat zwei konische Lageröffnungen 135d, 135e an gegendberliegenden Seiten seiner Dämpfungsschicht 135, die miteinander fluchten, und konische Köpfe von Stiften 136a, 136b, die in das Gehäuse 128 eingebettet sind, greifen in die öffnungen i35d, 135e, auf diese Weise ist der Wandler 123 um eine Achse schwenkbar, die durch die öffnungen 135d, 135e bestimmt wird. Der Wandler 123A kann in der gleichen Weise wie der Wandler 123 in Fig. 26 betrieben werden.
Fig. 28 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antriebseinrichtung für den Wandler 123. Der Vorsprung 135c, der an der oberen Oberfläche der Dämpfungsschicht 135 ausgebildet ist, erstreckt sich durch eine öffnung 128a in der oberen Wand des Gehäuses 128 und in das distale Ende 5A Eine wasserdichte Membran 136 aus flexiblem Material wie eine Gummimembran ist um den Vorsprung 135c angeordnet, um die Wasserdichtheit aufrecht zu erhalten und eine Bewegung des Vorsprungs 135c zu ermöglichen. Ein Antriebsdraht 137 ist mit der Oberfläche des Vorsprungs 135c verbunden. Ein Ende des Drahts 137 ist mit einem stationären Teil 5a an einer zylindrischen Auskleidung, die das distale Ende 5A begrenzt, über eine Sprialzugrückholfeder 138 verbunden. Das andere Ende des Drahts 137 erstreckt sich zu einer nicht gezeigten Antriebseinheit, die im proximalen Bedienungsteil 2 angeordnet ist. Durch Spannen und Entspannen des Drahtes 137 kann der Wandler 123 geschwenkt werden. Mit 139a, 139b sind Scheiben bezeichnet, die an den Bahnbiegungen des Drahtes 137 angeordnet sind.
Die Fig. 29 und 30 zeigen eine weitere Ausführungsform der Antriebseinrichtung des Wandlers 132. Die Antriebseinrichtung besteht aus einer Antriebsscheibe 141, die mit einer nicht gezeigten Antriebseinheit verbunden ist, die aus einem Motor oder dergleichen bestehen kann, einem Antriebsdraht 142, der an der Scheibe 141 befestigt ist und dessen gegenüberliegendes Ende am Wandler 123 befestigt ist, einem Tragrahmen 143, der die Scheibe 141 drehbar trägt, einer Kompressionsschraubenfeder 144, die auf den Rahmen 143 drückt, um ihn in einer Richtung zu bewegen, in der der Draht 142 gespannt bleibt, einem Gehäuserahmen 145, das am proximalen Bedienungsteil 2 des Endoskops befestigt ist und die Feder 144 aufnimmt, und drei Scheibenpaaren 146a, 146b, 147a, 147b, 148a, 148b, die die Bahn des Drahtes 142 bestimmen.
Der Draht 142 besteht aus einem flexiblen Drahtmaterial geringer Dehnung wie Stahldraht. Auf seiner Länge ist der Draht 142 an der Scheibe 141 befestigt, während die gegenüberliegenden Enden durch einen Führungsschlitz 149 verlaufen, der vom proximalen Bedienungsteil 2 zum distalen Ende 5A des Endoskops verläuft und das distale Ende 5A erreicht, wo der Draht mit der oberen Oberfläche der Dämpfungsschicht 135 des Wandlers 123 verbunden ist.
Die Stelle, an der die gegenüberliegenden Enden des Drahtes 142 an der Dämpfungsschicht 135 befestigt sind, sind so gewählt, daß sie in einer Ebene senkrecht zu den Stiften 135a, 135b an der Dämpfungsschicht 135 abstandsgleich von diesen liegen.
Bei dieser Konstruktion der Antriebseinrichtung kann der Wandler 123 über den Draht 142 durch Drehen der Scheibe 141 mittels der Antriebseinheit geschwenkt werden. Wie Fig. 31 zeigt, führt der Wandler 123 eine Winkelbewecung von e = R ~ aus, wobei r der Radius der Scheibe 141, R der Abstand von der Achse, die durch die Stifte 135a, 135b des Wandlers 123 bestimmt wird, zu der Befestigungsstelle der gegenüberliegenden Enden d#es Drahtes 142 und ~ der Winkel ist, um den die Scheibe 141 aus ihrer zentralen Lage gedreht wird. Der Abtastwinkel e . des Wandlers 135 ist somit dem Schwenkwinkel ~ der Scheibe 141 bei konstanter Proportionalität r/R proportional. Durch Befestigung einer Schwenkwinkeldetektoreinrichtung wie eines Potentiometers an der Welle 141a der Scheibe 141 kann der Abtastwinkel 6 des Wandlers 123 ermittelt werden.
Die mit der Scheibe 141 verbundene Antriebseinrichtung kann wie in Fig. 32 konstruiert sein. Die Scheibe 141 ist direkt mit einer Welle 141a verbunden, die die Ausgangswelle eines Impulsmotors 152 ist, der mit einer Kupplung und einem Untersetzungsgetriebe 151 versehen ist, das die Antriebsumwandlungs- und Übertragungseinrichtung darstellt. Die Scheibe 141 kann auch an einer Welle 141a befestigt sein, an der ein Zwischenzahnrad 153 befestigt ist, das mit einem weiteren Zwischenzahnrad 154 kämmt, das wiederum an der Ausgangswelle 151a eines Impulsmotors 152 befestigt ist, der eine Kupplung und ein Untersetzungsgetriebe 151 aufweist, wie Fig. 33 zeigt.
Wenn ein Impulsmotor 152 als Antriebseinrichtung verwendet wird, können die Antriebsimpulse des Motors 152 gezählt werden, um ein Signal abzuleiten, das den Abtastwinkel 6 des Wandlers 123 angibt, so daß auf eine gesonderte Abtastwinkeldetektoreinrichtung verzichtet werden kann.
Fig. 34 zeigt eine weitere Ausführungsform der Antriebseinrichtung des Wandlers 123, die so aufgebaut ist, daß der Wandler automatisch in eine Startposition der Sektorabtastung zurückkehrt. Die Antriebseinrichtung hat eine Antriebsscheibe 161, die mit einer nicht gezeigten Antriebseinheit verbunden ist, die ein Motor sein kann, einen Antriebsdraht 162, der mit dem einen Ende mit der Scheibe 161 und mit dem anderen Ende mit dem Wandler 123 verbunden ist, einen Rahmen 163, an dem die Scheibe .161 drehbar gelagert ist, eine Schraubenkompressionsfeder 164, um den Rahmen 163 in einer Richtung vorzuspannen, in der der Draht 162 gespannt bleibt, einen Gehäuserahmen 165, der die Feder 164 aufnimmt, eine Scheibe 166, zur Änderung der Bahnrichtung des Drahtes 162, ein leitendes Teil 167 auf der oberen Oberfläche der Dämpfungsschicht 135, eine leitende Schraubenzugfeder 168, die zwischen dem leitenden Teil 167 und dem Gehäuse 128 angeordnet ist, und einen Anschlag 169 für den Wandler 123, der fest am Gehäuse 128 angeordnet ist und auch als Elektrode dient. Die leitende Feder 168 und der Anschlag 169 sind mit einer Anzeigeeinheit 171 über Anschlußleitungen 170a, 170b verbunden.
Bei dieser Anordnung ermöglicht es die Anzeigeeinheit, eine Verbindung des Anschlags 169 mit dem leitenden Teil 467 zu erkennen, so daß eine entsprechende Lage des Wandlers 123 als Bezugslage bzw. Startlage für die Sektorabtastung gewählt werden kann. Die Scheibe 161 wird entgegen der Kraft der Feder 168 aus dieser Stellung gedreht, so daß die Abtastung des Wandlers 123 veranlaßt wird.
Ein Drehpotentiometer bzw. ein Potentiometer, das sine und cos8-Funktionen erzeugt, kann mit der Welle 161a der Scheibe 161 als Winkeldetektoreinrichtung verbunden sein, um den Abtastwinkel e des Wandlers 123 ableiten zu können.
Fig. 35 zeigt eine Abwandlung der mechanischen Abtastanordnung der Fig. 29 und 30 in Verbindung mit einer Umhüllung. Der Führungsschlitz 149, durch den sich der Draht 142 erstreckt, verläuft zwischen der Kammer 124, die den Wandler 123 aufnimmt, und dem proximalen Bedienungsteil 2 des Endoskops, so daß, wenn die Umhüllung 172 , die die Kammer 124 schließt, vorgesehen ist, auch ein Flüssigkeitszufuhr- und Auslaßrohr 129 vorhanden sein muß, das ein Ultraschallübertragungsmedium TM der Kammer 124 zuführt oder aus dieser verdrängt. Außerdem muß der Führungsschlitz 149 von der Kammer 124 wasserdicht isoliert sein. Im vorliegenden Falle ist der Schlitz 149 von der Kammer 124 durch eine rohrförmige wasserdichte Membran 173 isoliert, deren eines Ende auf die öffnung des Schlitzes 149 aufgebracht und deren anderes Ende auf der Dämpfungsschicht 135 derart aufgebracht ist, daß eine Störung beim Spannen oder Entspannen des Drahtes 142 vermieden wird; weiterhin ist eine konische Schraubenfeder 174 innerhalb der Membran 173 angeordnet, um sie in einer bestimmten Form zu halten.
Bei dieser Anordnung verläuft der Draht 142 durch den Schlitz 149 innerhalb der Feder 174, so daß der Betrieb des Wandlers 123 ermöglicht und der Schlitz 149 gegen die Kammer 124 wasserdicht isoliert wird.
Fig. 36 zeigt eine weitere Ausführungsform der mechanischen Abtasteinrichtung des Diagnosegeräts. Ein Wandler 123 ist im distalen Ende 5A eines Endoskops mit direkter Beobachtung angeordnet und kann durch einen Miniaturantriebsmotor 175 angetrieben werden, der ebenfalls im distalen Ende 5A angeordnet ist. Wie Fig. 37 zeigt, ist der Motor 175 im oberen Teil des Gehäuses 128 zusammen mit einem Untersetzungsgetriebe 176 angeordnet, das einen Antriebsumwandlungs- und Übertragungsmechanismus darstellt. Das Getriebe 176 hat eine Ausgangswelle 176a, die sich wasserdicht durch eine Trennwand 177 in das Gehäuse 124 erstreckt.
Eine Reibscheibe 178 ist am freien Ende der Ausgangswelle 176a befestigt; ihre Umfangsfläche liegt an der Seitenfläche eines Vorsprungs 135f an, der an der oberen Endfläche der Dämpfungsschicht 135 am linken-Ende vorsteht.
Wenn der Motor 175 erregt wird, wird die Reibscheibe 178 über das Untersetzungsgetriebe 176 gedreht, um den Wandler 123 zu schwenken, der daran anliegt. Mit 129 sind Versorgungsleitungen des Motors 175 bezeichnet.
Die Fig. 38 und 39 zeigen eine weitere Ausführungsform der mechanischen Abtasteinrichtung des Diagnosegeräts.
Der Wandler 123 wird zur Abtastung mittels eines Miniaturantriebsmotors 181 geschwenkt, der im distalen Ende 5A in der gleichen Weise wie bei dem Gerät der Fig. 36 und 37 angeordnet ist. Dem Motor 181 ist ein Untersetzungsgetriebe 182 Zugeordnet, das einen Antriebsumwandlungs-und Übertragungsmechanismus darstellt. Das Untersetzungsgetriebe 182 hat eine Ausgangswelle 182a, die sich nach dessen einer Seite oder nach dessen beiden Seiten erstreckt. Der obere Teil der Dämpfungsschicht 135 ist mit zwei Halterungen 135gel 135h oder einer einzigen Halterung 135i einstückig ausgebildet, die die Welle 182a trägt. Der Motor 181 kann somit betrieben werden, um den Wandler 123 über das Getriebe 182 zu schwenken.
Wenn die mechanische Abtasteinrichtung der Fig. 36 bis 39 im Diagnosegerät verwendet wird, arbeitet es in der gleichen Weise und mit der gleichen Wirkung wie bei Verwendung des Antriebsdrahtes der Fig. 29 bis 34.
Die Abbildungsvorrichtung der Fig. 13 bis 18 kann direkt für die Ausführungsformen verwendet werden, bei denen das Diagnosegerät in Endoskope mit direkter Beobachtung eingebaut wird, wie die Fig. 23 bis 39 zeigen.
L e e r s e i t e

Claims

Diagnosegerät für ein Endoskop P a t .e n t a n s..p r ii .c. h e In ein Endoskop eingebautes Ultraschalldiagnosegerät mit einem in die Bauchhöhle einsetzbaren Teil und eine: Ultraschallsende- und Empfangswandler, der in diesem Teil des Endoskops angeordnet ist, um eine Ultraschallabbildung des inneren Körpergewebes aus der Bauchhöhle zu ermöglichen, g e k e n n z e i c h n e t durch ein Gehäuse (12, 124) im distalen Ende (5, 5A) dieses Teils (6) des Endoskops (1), das eine oeffnung (12a) nahe einem Beobachtungsfenster (19, 122) und einem Beleuchtungsfenster (15, 121a, 121b) hat, einen Ultraschallsende- und Empfangswandler (11, 11A, 123, 123A), der in dem Gehäuse (12, 124) schwenkbar angeordnet ist, eine Antriebseinrichtung zur Schwenkbewegung des Wandlers, um das innere Gewebe abzutasten, eine Abtastwinkeldetektoreinrichtung zur Ermittlung des Abtastwinkels des Wandlers und eine Abbildungsvorrichtung zur Rekonstruktion einer B-Sektorabtastungsabbildung des inneren Gewebes in Abhängigkeit von einem vom Wandler gesendeten Ausgangssignal und einem von diesem empfangenen Echo und des Abtastwinkels (e) des Wandlers.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß das Endoskop ein Endoskop mit seitlicher Beobachtung ist, und daß das Gehäuse (12) so ausgebildet ist, daß sich seine Öffnung (12a) in den Umfang des-distalen Endes (5) dieses Teils des Endoskops öffnet und in der gleichen seitlichen Richtung verläuft, wie das Beobachtungs- und das Beleuchtungsfenster (19, 15).
3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß das Endoskop ein Endoskop mit direkter Beobachtung ist und daß das Gehäuse (124) so ausgebildet ist, daß sich seine Öffnung in die vordere Endfläche des distalen Endes (5A) dieses Teils des Endoskops öffnet und in der gleichen nach vorne verlaufenden Richtung wie das Beobachtungs-und das Beleuchtungsfenster (121a, 121b) gerichtet ist.
4. Gerät nach Anspruch 1; dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß dem Gehäuse (12, 124) eine Umhüllung (95, 111, 130, 172) aus einem hochelastischen Material wie einer Gummimembran zugeordnet ist, die durch dessen öffnung (12a) verläuft und den Wandler (11, 123) abdeckt, um das Gehäuse wasserdicht zu schließen, und daß eine Einrichtung zur Zufuhr eines Ultraschallübertragungsmedium (TM) wie entlüfteten Wassers in das Gehäuse oder zur Verdrängung aus diesem vorgesehen ist.
5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Umhüllung (111) den Wandler wasserdicht umgibt.
6. Gerät nach Anspruch 4, dadurch g e k e n n z e i c h n e t daß die Zufuhr- und Verdrängungseinrichtung ein Flüssigkeitszufuhr- und Auslaßrohr (97, 129) aufweist, dessen eines Ende sich in das Gehäuse (12, 124) öffnet, und daß das Gehäuse ein proximales Bedienungsteil (2) aufweist, aus dem das Übertragungsmedium (TM) dem Gehäuse zugeführt oder über das Rohr verdrängt werden kann.
7. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Wandler (11, 11A, 123, 123A) einen Ultraschallvibrator (21, 21A, 131) aufweist, der aus einem piezoelektrischen Material wie Bleizirkonattitanat oder Lithiumniobat, zwei Elektrodenschichten (22, 23, 22A, 23A, 132, 133), die auf die obere und untere Oberfläche des Vibrators aufgebracht sind, einer Isolierschicht (24, 24A, 134), die auf die Oberfläche eines der Elektrodenschichten aufgebracht ist, und einer Ultraschalldämpfungsschicht (25, 135) gebildet ist, die an der Oberfläche der anderen Elektrodenschicht befestigt ist und die aus einem Ultraschallenergieabsorptionsmaterial besteht, das aus Epoxywolfram oder Wolframat mit zugemischtem organischen Harz wie Epoxyharz besteht.
8, Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Wandler (11A) eine konkave Ultraschallenergieemissionsfläche hat.
9. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß dem Wandler (11) eine akustische Linse (33) zugeordnet ist, die in der Ultraschallenergieemissionsfläche zur Konvergenz des Ultraschallstrahls gebildet ist.
10. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Wandler (123) wenigstens einen Stift (135a, 135b) aufweist, der mit der Dämpfungsschicht einstückig ausgebildet ist, von dieser vorsteht und den Wandler trägt.
11. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Wandler (123A) wenigstens eine Lageröffnung (135d, 135e) in der Dämpfungsschicht (135) hat, in der der Wandler gelagert ist.
12. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebseinrichtung einen Antriebsmotor (152) aufweist, der im proximalen Bedienungsteil (2) des Endoskops (1) angeordnet ist, einen Antriebsumwandlungs- und Ubertragungsmechanismus zur Umwandlung der Drehung des Antriebsmotors mit einer Geschwlndigkeitsuntersetzung in ein bestimmtes Antriebsausgangssignal, der aus einem Untersetzungsgetriebe besteht, und eine Antriebsübertragungseinrichtung zur Ubertragung des Antriebsausgangssignals des Mechanismus auf den Wandler.
13. Gerät nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebsübertragungseinrichtung einen Antriebsdraht (28) aufweist, dessen Ende an einer Halterung (26> befestigt ist, die dem Wandler (11) zugeordnet ist und in axialer Richtung des Endoskops gleitbeweglich ist.
14. Gerät nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebsübertragungseinrichtung einen Antriebsdraht (41) aufweist, dessen Ende an einer Tragwelle (44) befestigt ist;andeineHalterung (43), die dem Wandler (11) zugeordnet ist, drehbar gelagert ist, wobei der Antriebsdraht in Umfangsrichtung der Welle beweglich ist.
15. Gerät nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h -.

n e t , daß die Antriebseinrichtung eine Antriebsscheibe (141) aufweist, die mit dem Mechanismus verbunden ist, und daß ein Antriebsdraht (142) an der Scheibe befestigt ist, dessen entgegengesetzte Enden am Wandler (123) befestigt sind.
16. Gerät nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebsübertragungseinrichtung eine Antriebsscheibe (161) aufweist, die mit dem Mechanismus verbunden ist, und daß ein Antriebsdraht (162Y mit dem einen Ende mit der Antriebsscheibe und mit dem anderen Ende mit dem Wandler (123) verbunden ist, der durch eine federnde Einrichtung zur Schwenkbewegung in einer Richtung vorgespannt ist.
17. Gerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Antriebsscheibe (141, 161) in der einen Richtung durch eine federnde Einrichtung vorgespannt ist, so daß der Antriebsdraht bei in wesentlichen konstanter Spannung gespannt gehalten wird.
18. Gerät nach Anspruch 15 oder 16, dadurch g e k e n n -z e i c h n e t , daß die Antriebsscheibe (141, 161) auch als Einrichtung zur Ermittlung des Abtastwinkels des Wandlers (123) dient.
19. Gerät nach Anspruch 12, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebsübertragungseinrichtung einen Antriebsdraht (13.7) aufweist, der mit einem Ende mit einem stationären Teil (5a) über eine federnde Einrichtung verbunden und dadurch in eine Richtung vorgespannt und mit einem Teil mit dem Wandler (123) verbunden ist.
20. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebseinrichtung einen Antriebsmotor (90, 175, 181), der im distalen Ende (5, 5A) des Endoskops (1) angeordnet ist, einen Antriebsumwandlungs-und ttbertragung smechani smus, der aus einem Untersetzungsgetriebe (91, 176, 182) zur Umwandlung der Drehung des Antriebsmotors mit einer Geschwindigkeitsuntersetzung in ein bestimmtes Antriebsausgangssignal besteht, und eine Ausgangswelle des Mechanismus aufweist, die auch als Tragwelle (92 176a, 182a) des Wandlers (11, 123) dient.
21. Gerät nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß das Gehäuse (12) mit einem Ultraschallübertragungsmedium (TM) gefüllt ist, und daß der Mechanismus vom Ubertragungsmedium durch ein magnetisches Fluid (112) abgedichtet ist, das einen Magnetkreis füllt, der an der Grenze zwischen dem Mechanismus und dem Gehäuse (12) des Wandlers (11) gebildet ist und sich durch die bzw. längs der Ausgangswelle <92) des Mechanismus er streckt.
22. Gerät nach Anspruch 20, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebsübertragungseinrichtung eine Reibscheibe (178)aufweist, die an der Ausgangswelle (176a) des Mechanismus befestigt ist, sowie einen Vorsprung (135f) am Wandler (123), an dem die Scheibe angreift.
23. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebseinrichtung ein Schwingspulenbetätigungsglied (51) aufweist, das im distalen Ende (5) des Endoskops (1) angeordnet ist und dessen Ausgangswelle (52) mit dem Wandler (11) verbunden ist.
24. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Antriebseinrichtung zwei Elektromagnete (62a, 62b) aufweist, die in dem distalen Ende (5) des Endoskops (1) einander gegenüberliegend beidseitig einer Halterung (61) angeordnet sind, die aus magnetisch weichem Material gebildet ist und den Wandler (11) schwenkbar trägt.
25. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t, daß die Abtastwinkeldetektoreinrichtung ein lineares Potentiometer (32) aufweist, das im distalen Ende (5) des Endoskops (1) angeordnet ist und eine Welle (32a) hat, die mit dem Wandler (11) verbunden ist.
26. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Abtastwinkeldetektoreinrichtung ein Drehpotentiometer (45) aufweist, das im distalen Ende (5) des Endoskops (1) angeordnet ist und eine Welle hat, die mit einer Tragwelle (44) zur Schwenkbewegung des Wandlers (11) gekuppelt ist.
27. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e ke n n z e i c h -n e t, daß die Abtastwinkeldetektoreinrichtung ein Lichtemissionselement (72) und ein Lichtempfangselement (73) aufweist, die einander gegenüberliegend beidseitig einer Lichtabschirmung (71) angeordnet sind, die mit dem Wandler (11) gekuppelt ist.
28. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Abtastwinkeldetektoreinrichtung einen Drehcodierer (81) aufweist, der mit dem Wandler (11) gekuppelt ist.
29. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Abtastwinkeldetektoreinrichtung einen Abtastwinkeldetektor (AD) aufweist, der mit einem Detektormotor (M2) verbunden ist, der synchron mit einem Antriebsmotor (M1) betrieben wird, der als die Antriebseinrichtung verwendet wird.
30. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Abbildungsvorrichtung einen Abtastwinkeldetektor (AD) aufweist, der den Abtastwinkel des Wandlers (11, 11A, 123, 123A) ermittelt, und einen Sinus- und einen Cosinusfunktionsgenerator (SFG, CFG), die auf ein Abtastwinkelsignal (e) des Abtastwinkeldetektors durch Erzeugung entsprechender Sinus- und Cosinuswerte ansprechen.
31. Gerät nach Anspruch 1, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß die Abbildungsvorrichtung einen Taktimpulsgenerator (CG) zur Erzeugung eines Taktimpulssignals aufweist, das als Antriebssignal einem Impulsmotor (M3) zugeführt wird, der die Antriebseinrichtung bildet, einen Adressenzähler (AC) zum Zählen des Taktimpulssignals, um eine den Abtastwinkel (e) angebende Information abzuleiten, sowie einen Speicherkreis (MC1, MC2), der Sinus-und Cosinus-Werte entsprechend den Abtastwinkeln je) speichert und das Auslesen gewählter Sinus- und Cosinus-Werte in Abhängigkeit von einem Adressensignal des Adressenzählers ermöglicht.
32. Gerät nach Anspruch 31, dadurch g e k e n n z e i c h -n e t , daß der Speicherkreis (MC1, MC2) ein Festspeicher ist, dem ein D/A-Wandler (DAC1, DAC2) zugeordnet ist, der ein aus dem Speicher ausgelesenes digitales Signal in ein entprechendes Analogsignal umwandelt.
33. Gerät nach Anspruch 31, dadurch g e ke n n z e i c h -n e t , daß dem Adressenzähler (AC) ein leistungsloser Speicher (MC3), der eine vom Zähler zugeführte, einen Abtastwinkel angebende Information speichert, eine Abtastwinkelanzeigeeinrichtung (DP), die eine externe Anzeige des vom leistungslosen Speicher gespeicherten Inhalts bewirkt, und ein Lese/Schreib-Steuerkreis (RWC) zugeordnet ist, der den Informationsfluß zwischen dem Adressenzähler und dem leistungslosen Speicher steuert.