DE3039523C2 - Gerät zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen nach der B-Modus-Sektorabtastung - Google Patents
Gerät zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen nach der B-Modus-SektorabtastungInfo
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Description
Betätigungsbereich des Endoskops vorgesehener Betätigungshandgriff
9 gedreht wird. Am distalen Endbereich 5 ist ein Beobachtungsfenster 11 neben einem
Beleuchtungsfenster 13 vorgesehen. Das Beleuchtungsfenster 13 ist über eine weiter unten im einzelnen
beschriebene Lichtführung, die sich durch den einschiebbaren Bereich 3, den Betätigungsbereich 7 und ein
Schutzrohr 15 erstreckt, mit einer hier nicht gezeigten Lichtquelle optisch verbunden, um die Innenseite des
Zöloms zu beleuchten. Das Beobachtungsfenster 11 ist
durch eine weiter unten im einzelnen beschriebene Bildführung, die sich durch den einschiebbaren Bereich 3
und den Betätigungsbereich 7 erstreckt, mit einem Beobachtungsbereich 17 optisch verbunden, der mit
einem Okular versehen ist. Durch das Beobachtungsfenster wird djs Bild des Zöloms beobachtet, welches mit
der genannten Beleuchtungsoptik beleuchtet ist.
Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Endoskop 1 in der Nähe desjenigen Bereichs des
distaien Endes, an dem das BeubaCmüfigsiensier !! und
das Beleuchtungsfenster 13 vorgesehen ist, mit einem Hüllbereich 19 versehen. Dieser Hüllbereich 19
umschließt einen weiter unten im einzelnen erläuterten Ultraschallschwinger, der ortsfest angeordnet und so
betätigbar ist, daß er einen Ultraschallstrahl aussendet und empfängt, sowie einen Ultraschallreflexionsspiegel,
der dem Ultraschsllschwinger gegenüber und drehbar angebracht ist.
Außerdem ist in der Nähe des Ultraschallreflexionsspiegels
eine Drehscheibe, die gemeinsam mit dem Uitraschallreflexionsspiegel drehbar ist, und ein Drehwinkelfühler
angeordnet, welcher so betätigbar ist. daß er den Drehwinkel der Drehscheibe feststellt, um die
Abtastposition des Ultraschallstrahls zu bestimmen.
Im Betätigungsbereich 7 ist eine Antriebseinrichtung
zum Drehen des Ultraschallwellenreflexionsspiegels gemeinsam mit der Drehscheibe vorgesehen. Die
Antriebseinrichtung ist mit dem Ultraschalireflexionsspiegei und der Drehscheibe über ein flexibles
Kraftübertragungsglied verbunden, welches sich durch den einschiebbaren Bereich 3 erstreckt.
Außerdem ist das Endoskop 1 außen mit einer Signalverarbeitungsschaltung 21 versehen, mit der die
Übertragung und der Empfang des vom Ultraschallschwinger im Endoskop 1 ausgesendeten Ultraschallstrahls
ebenso wie die Umdrehung der Antriebseinrichtung gesteuert wird und mit der außerdem das vom
Ultraschallschwinger empfangene Signal und die vom Drehwinkelfühler abgegebene Winkelinformation verarbeitet
wird. Die Signalverarbeitungsschaltung 21 ist mit einer Kathodenstrahlröhre 23 eines Überwachungsgeräts verbunden, um eine Ultraschallabbildung wiederzugeben.
Fig. 2 zeigt im einzelnen ein Ausführungsbeispiel
eines distalen Endbereichs des einschiebbaren Bereichs einer Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhie
gemäß der Erfindung, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist. In
F i g. 3 ist im einzelnen der Ultraschallreflexionsspiegel. die Drehscheibe, der Drehwinkelfühler, die Antriebseinrichtung
und das Kraftübertragungsglied gezeigt. Durch den flexiblen, einschiebbaren Bereich 3 erstreckt sich
eine Lichtführung 25. die Beleuchtungslicht weiterleitet,
sowie eine Bildführung 27, die eine Abbildung der Leibeshöhle eines Körpers überträgt. Das lichtabgebende
Ende der Lichtführung 25 liegt dem Beleuchtungsfenster !3 gegenüber, welches aus Glas besteht und in den
einschiebbaren Bereich 3 so eingepaßt ist, daß die Innenseite der Leibeshöhle beleuchtet werden kann. Die
Abbildung der beleuchteten Leibeshöhle kann mit bloßem Auge durch das Beobachtungsfenster 11 am
Beobachtungsbereich 17 betrachtet werden, der ein Glas. Prisma 29, eine Bildformoptik 31 und die
Bildführung 27 aufweist. Die Oberflächen des Beobachtungs- und Belcuchlungsfensters 11 bzw. 13 können mit
Wasser oder dgl. gewaschen und gesäubert werden, welches z. B. durch eine Wasserleitung 33 zugeführt
wird, die sich durch den einschiebbaren Bereich 3 ίο erstreckt.
Der einschiebbare Bereich 3 ist an seinem distalen Ende mit dem Hüllbereich 19 versehen, der einen
Ultraschallschwingcr 35, welcher ortsfest angeordnet ist
und einen Ultraschallstrahl aussendet und empfängt, sowie einen Ultraschallrefltxionsspiegel 37 umschließt,
der dem Ultraschaüschv.'ir.ger 35 gegenüber drehbar
angebracht ist. Eingangs- und Ausgangssignale des Ultraschallschwingers 35 werden von der Signalverarbeitungsschaltung
21 empfangen bzw. in diese durch ein Signalkabel 39 eingegeben, '.velchcs sich durch den
einschiebbaren Bereich 3 erstreckt. Diejenige Oberfläche des Ultraschallreflexionsspiegels 37, die dem
Ultraschallschwinger 35 gegenüberliegt, ist um 45° gegenüber der senkrechten Oberfläche des Ultraschallschwingers
35 geneigt, um eine Sektorabtastung des vom Ultraschallschwinger 35 abgegebenen Ultraschallstrahls
in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung des einschiebbaren Bereichs 3 zu
bewirke λ wie durch einen Pfeil A in F i g. 2 angedeutet.
Das reflektierte Echo fällt mit Hilfe des Ultraschallreflexionsspiegels
37 auf den Ultraschallschwinger 35 zurück. Der Ultraschallreflexionsjpiegel 37 ist an einer
Welle 47 befestigt, die mit Dichtungsmaterial 41 und
Lagern 43,45 drehbar abgestützt ist. Mit der Welle 47 ist
eine Drehscheibe 49 einstückig ausgebildet, die dazu dient, den Drehwinkel des Ultraschallreflexionsspiegels
37. d. h. die Sektorabtastposition des Ultraschallstrahls festzustellen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehscheibe 49 an einer ihrer beiden Oberflächen mit einem
streifenförmigen reflektierenden Bereich 51 versehen, der sich in radialer Richtung der Drehscheibe 49
erstreckt, wie F i g. 3 zeigt. Der mit dem reflektierenden Bereich 51 versehenen Oberflächenseite der Drehscheibe
49 gegenüber sind die jeweiligen Enden eines Paares optischer Fasern 53,4, 53ß angeordnet, deren andere
Enden sich durch den einschiebbaren Bereich 3 erstrecken und einem Lichtabgabeelement 55Λ bzw.
einem Lichtempfangselement 55ß gegenüberliegen, die im Betätigungsbereich 7 des Endoskops vorgesehen
sind. Der Hüllbereich 19 ist von einem Ballon 57 aus Gummi, organischem Harz oder dgl. bedeckt. Die
Öffnung des Ballons 57 ist am distalen Endbereich 5 des einschiebbaren Bereichs 3 z. B. mittels eines O-Ringes
59 hermetisch abgedichtet. Der einschiebbare Bereich 3 ist mit Wasserzufuhr- und -abfuhrleitungen 63Λ 63ß
versehen, die mit dem Inneren 61 des Ballons 57 in Verbindung stehen und wahlweise ein ultraschallwellenübertragendes
Medium, z. B. Wasser oder dgl- ins Innere 61 des Ballons 57 leiten.
Im Betätigungsbereich 7 des Endoskops ist nicht nur das Lichtabgabeelement 55Λ und das Lichtempfangselement
55Z? angeordnet sondern auch ein Motor 65 und
ein Winkeldetektor 67, z. B. ein kodierter Drehgeber oder dgl, der jedesmal wenn der Motor 65 um einen
gegebenen Winke! gedreht wird, einen Impuls erzeugt,
wie F i g. 3 zeigt Die Umdrehung des Motors 65 wird über Zahnräder 69Λ 695 an den Winkeldetektor 67
weitergegeben. Der Winkeldetektor 67 ist außerdem mittels eines flexiblen Kraftübertraeungsgliedes 71,
beispielsweise eines schraubenlinienförmig gewundenen Drahts oder dgl., der sich durch den einschiebbaren
Bereich 3 erstieckt, mit dem Ultraschallreflexionsspiegel
37 verbunden, der vom Motor 65 über die Zahnräder 69/4, 69ß und das Kraftübertragungsglied 71 in
Umdrehung versetzt wird. Bei dem so aufgebauten Gc'.it fällt das vom Lichtabgabeelement 55/4 ausgesendete
Licht durch die optische Faser 53/4 auf eine der Oberflächen der Drehscheibe 49. Mit Hilfe des
Ultraschallreflexionsspiegels 37 und der Drehscheibe 49, die als Ganzes vom Motor 65 über die Zahnräder
694, 69ß und das Kraftübertragungsglied 71 gedreht werden, fällt nur dann ein starkes reflektiertes Licht auf
das Lichtempfangselement 55ß, wenn der reflektierende Bereich 51, der auf einer der Oberflächen der
Drehscheibe 49 vorgesehen ist, in solche Stellung gelingt, daß er den optischen Fasern 53-4, 53ß
gegenüberliegen, die beide im Betätigungsbereich 7 des Endoskops vorgesehen sind.
Wenn das Kraftübertragungsglied 71 gebogen oder gedreht wird, besteht die Tendenz, daß es mit der
l.ichtführung 25, der Bildführung 27 oder dgl. in Berührung gelangt und diese beschädigt. Um eine solche
Beschädigung der Lichtführung 25, der Bildführung 27 oder dgl. zu vermeiden, erstreckt sich beim vorliegenden
Ausführungsbeispiel das Kraftübertragungsglied 71
ίο durch ein flexibles Rohr bzw. einen Schlauch 72, der z. B.
aus Teflon (Wz) (Polytetrafluorethylen) hergestellt ist.
Das vom Lichtabgabeelement 55/4 ausgesendete Licht fällt, durch die optische Faser 53-4 übertragen, auf
die Abschrägung 52 an der Drehscheibe 49 und wird dort reflektiert. Das reflektierte Licht fällt, durch die
optische Faser 53ß übertragen, auf das Lichtempfangselement 55S. Da die Abschrägung 52 in ihrer Gestalt
verjüngt ist, ändert sich beim Drehen der Drehscheibe 49 und folglich des Ultraschallreflexionsspiegels 37
liegt. L/d<tii Λαιιιι αιή
i^tiiiit-ιιιμ- l\j
-~vL/3iaiiu z.vm3v_iicii
fangselement 555 ein Abtaststartsignal abgegeben
werden, welches die Sektorabtaststartposition des Ultraschallstrahls, d. h. den absoluten Drehwinkel der
Drehscheibe 49 darstellt.
Zwischen dem Ultraschallreflexionsspiegel 37 und dem Winkeldetektor 67, die ihren Antrieb vom Motor
65 über das Kraftübertragungsglied 71 erhalten, ergibt sich eine Abweichung aufgrund des Spiels in der
Drehrichtung des Kraftübertragungsgliedes 71 im Vergleich zum Ruhestand. Das Ausmaß dieser Abweichung
ändert sich entsprechend der Belastung des K'-ftübertragungsgliedes 71 aufgrund der Drehgeschwindigkeit
des Motors 65, des Ausmaßes der Abbiegung des einschiebbaren Bereichs 3 sowie von
Reibung an verschiedenen Stellen. Wenn man davon ausgeht, daß ein unregelmäßiges Ausmaß an Abweichung,
welches während einer Umdrehung des Motors 65 erzeugt wird, bei der Messung eines relativen
Drehwinkels ausgehend vom Abtaststartsignal, welches vom Lichtempfangselement 55S abgegeben und vom
Winkeldetektor 67 festgestellt wird, außer acht gelassen werden kann, ist es möglich, eine wahre Winkelinformation
zu erhalten, die die absolute Richtung des Ultraschallstrahls zeigt. Eine solche Messung ist
außerordentlich wirksam als Mittel ium Feststellen der absoluten Richtung des Ultraschallstrahls bei einem
Ultraschalldiagnosegerät für das Zölom, welches einen flexiblen einschiebbaren Bereich hat, bei dem das
Ausmaß des Abbiegens bei der Benutzung zweckmäßig abgeändert werden kann.
Fig.4 zeigt im einzelnen ein anderes Ausführungsbeispiel des distalen Endbereichs des einschiebbaren
Bereichs einer Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 1
gezeigt ist In F i g. 5 ist im einzelnen der Ultraschallreflexionsspiegel,
ein weiteres Ausführungsbeispiel der Drehscheibe gemäß F i g. 2 und 3, ein Drehwinkelfühler
und ein Kraftübertragungsglied gezeigt
Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehscheibe 49 an einer ihrer Oberflächen mit einer verjüngten
Neigung bzw. Abschrägung 52 versehen, die einem Sektorabtastbereich (ca. 69°) des Ultraschallstrahls
entspricht und so behandelt ist daß sie eine totale Reflexion bewirkt Der Abschrägung 52 gegenüber sind
die Enden eines Paares optischer Fasern 53-4, 535 angeordnet deren andere Enden sich durch den
einschiebbaren Bereich 3 erstrecken und dem Lichtabgabeelement 55/4 bzw. dem Lichtempfangselement 55ß
Stirnfläche der optischen Faser 53/4 und der Stirnfläche der optischen Faser 53ß, auf die Licht auffällt, einerseits,
und der Abschrägung 52 andererseits, und ruft eine entsprechende Änderung der auf das Lichtempfangselement
55ß auftreffenden Lichtmenge hervor. Folglich kann anhand des Ausganges des Lichtempfangselements
55ßeine Winkelinformation erhalten werden, die den Drehwinkel der Drehscheibe 49 und folglich des
ültraschallreflexionsspiegels 37 wiedergibt.
Wenn der Ausgang des Lichtempfangselements 55ß
nichtlinear ist, kann er leicht mit Hilfe einer geeigneten Korrekturschaltung linear gemacht werden. Soll eine
digitale Winkelinformation erhalten werden, so kann die in der oben beschriebenen Weise erhaltene analoge
Winkelinformation mittels eines Analog-Digital-Umsetzers in einen Digitalwert umgewandelt werden.
F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungsschaltung
21 gemäß Fig. 1.
Das vom in F i g. 3 gezeigten Lichtempfangselement 55S abgegebene Abtaststartsignal wird an eine Verzögerungsschaltung 73 angelegt und um ein? gegebene Zeit verzögert und dann zum Einstellen an ein Flip-Flop 75 weitergegeben, welches bewirkt, daß eine Torschaltung 77 geöffnet wird. Die Verzögerungsschaltung 73 hat außerdem die Aufgabe, eine Feineinstellung zu bewirken, damit die Richtung der auf der Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes angezeigten Abtastlinie mit der wahren Richtung des Ultraschallstrahls in Übereinstimmung gebracht wird.
Das vom in F i g. 3 gezeigten Lichtempfangselement 55S abgegebene Abtaststartsignal wird an eine Verzögerungsschaltung 73 angelegt und um ein? gegebene Zeit verzögert und dann zum Einstellen an ein Flip-Flop 75 weitergegeben, welches bewirkt, daß eine Torschaltung 77 geöffnet wird. Die Verzögerungsschaltung 73 hat außerdem die Aufgabe, eine Feineinstellung zu bewirken, damit die Richtung der auf der Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes angezeigten Abtastlinie mit der wahren Richtung des Ultraschallstrahls in Übereinstimmung gebracht wird.
Der vom Winkeldetektor 67 gelieferte Impuls gelangt über die Torschaltung 77 an einen Zähler 79, der die
Aufgabe hat, anhand eines im Zähler eingestellten Wertes einen Sektorwinkel zu bestimmen, der auf der
Kathodenstrahlröhre 23 angezeigt wird. Wenn der Zähler bis zu dem eingestellten Wert Impulse zählt,
bewirkt er eine Rückstellung des Flip-Flops 75, wodurch die Torschaltung 77 geschlossen wird. Aufeinanderfolgende
Zählwerte des Zählers 79 werden in Dauerspeicher 81Λ bzw. 81B eingegeben, um Adressen zu
spezifizieren. Aufgabe der Dauerspeicher 81 A, 815 ist
es, im voraus Digitalwerte entsprechend sin θ und cos θ in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel θ des Ultraschallstrahls
zu speichern und als Ausgabe einen Funktionswert der durch den Ausgang des Zählers 79 spezifizier-
ten Adressen abzugeben. Der Ausgang der Dauerspeicher 81A, 81 B wird an einen Digital-Analog-Umsetzer
83/4 bzw. 83ß angelegt und in analoge Spannungswerte
£"sin θ bzw. fcos θ umgewandelt die dann an analoge
Datenübertragungssteuereinheiten oder Multiplexer 85/4 bzw. 85Ö weitergegeben werden. Die Ausgänge der
Digital-Analog-Umsetzer 83/4,83ß ändern nicht ständig
ihre Spannung sondern entsprechen den Ausgängen von sin Θ-cos Θ-Funktion-Potentiometern, die bereits
früher als Winkeldetektor eingesetzt wurden. Die analogen Multiplexer 85/4, 85ß erhalten außerdem von
einem Sägezahngenerator 87 Sägezahnwellen, welche sie mit den Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer
83/4, 83B multiplizieren, um Ablenkungssignale für die
Kathodenstrahlröhre 23 zu erzeugen. Diese Ablenkungssignale werden an X- bzw. K-Achsenanschlüsse
der Kathodenstrahlröhre 23 angelegt, deren Z-Achsenanschluß den Ausgang des Ultraschallschwingers 35
erhält, der verstärkt und festgestellt wird, damit eine Helligkeitsmodulation vorgenommen werden kann, so
daß auf der Kathodenstrahlröhre 23 eine Ultraschall-Schichtaufnahme wiedergegeben werden kann.
Wenn das Winkelauflösungsvermögen des Winkeldeicktors
57 nicht ausreicht, wird der von ihm gelieferte
Ausgang über einen in F i g. 6 strichpunktiert gezeigten Frequenzmultiplexer 89 an die Torschaltung 77 gelegt.
Der Frequenzmultipiexer 89 besteht aus einer phasenstarren Schleife 91, an der Pulse anliegen, die der
Winkeldetektor 67 liefert, sowie einem Frequenzteiler 93, der die Frequenz des Ausganges der phasenstarren
Schleife 91 in V/v teilt und den Ausgang derselben einem
die Phase feststellenden Eingangsanschluß der phasenstarren Schleife 91 zuführt. Durch Anwendung dieser
Maßnahme ist sichergestellt, daß das Winkelauflösungsvermögen auf einen Wert erhöht wird, der im
wesentlichen /V-mal größer ist als das Winkelauflösungsvermögen
des Winkeldetektors 67 selbst. Außerdem bietet dies den bedeutenden Vorteil, daß eine
Abbildung mit sehr dünner Abtastliniendichte erhalten werden kann.
Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
Signalverarbeitungsschaltung21 gemäß Fig. 1.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die dem vom Winkeldetektor 67 gelieferten Ablenkungswinkel des
Ultraschallstrahls gemäß Fig.3 proportionale Spannung über einen Analog-Digital-Wandler 78 an den
Zähler 79 angelegt. Im Zähler 79 entspricht der vom Analog-Digital-Wandler 78 gelieferte gesamte digitale
Ausgang dem absoluten Wert der analogen Ausgangsspannung des Winkeldetektors 67, aber der am
wenigsten signifikante Bitausgang des Analog-Digital-Umsetzers 78 wird geändert, wenn der Ablenkungswinkel
des Ultraschallstrahls um einen konstanten Winkel geändert wird. Folglich ist es bei Benutzung nur des am
wenigsten signifikanten Bitausgangs des Analog-Digital-Umsetzers 78 möglich, den Impuls zu erhalten, der
nur der Winkeländerung des Ultraschallstrahls, unabhängig vom Ausmaß der Abweichung des Winkeldetektors
67 von der praktischen Richtung des Ultraschallstrahls entspricht. Der erhaltene Impuls wird dann vom
Zähler 79 in der oben anhand von F i g. 6 erläuterten Weise gezählt
F i g. 8 zeigt ein weiteres Ausführunssbeispie! der
Signalverarbeitungsschaltung 21 gemäß F i g. 1.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Motor 65 von einer elektrischen Quelle 95 so erregt, daß er mit
gleichbleibender Geschwindigkeit gedreht wird. Wie oben schon beschrieben, wird die Umdrehung des
Motors 65 über das Kraftübertragungsglied 71 an die Drehscheibe 49 und den Ultraschallreflexionsspiegsl 37
übertragen, um sowohl die Drehscheibe 49 als auch den Ultraschallreflexionsspiegel 37 mit gleichbleibender
Geschwindigkeit zu drehen.
Der Drehwinkel der Drehscheibe 49 und damit des Uliraschallr--"exio ^Spiegels 37 wird mit dem oben
erwähnten Winkeldetektor 67 einschließlich des Lichtempfangselements
55,4 festgestellt, um ein Signal zu erzeugen, welches einem Drehwinkel θ des Ultraschallreflexionsspiegels
37 entspricht. Das entstehende Signal wird an einen sin Θ-Genei ator 97 und einen cos θ-Generator
99 anglegt, die ein sin Θ- bzw. ein cos Θ-Signal
erzeugen.
Der Ausgang des Drehwinkelfühlers in Form des Winkeldetektors 67 wird außerdem an eine Komparatorschaltung
101 einer Ultraschallwellensende- und -empfangssignalverarbeitungsschaltung 103 angelegt,
zu der der Ultraschallschwinger 35 gehört, um jedesmal, wenn die Drehscheibe 49 und folglich der Ultraschallreflexionsspiegel
37 um einen gegebenen Winkel θυ gedreht worden ist^einen Impuls zu erzeugen. Der auf
diese Weise erzeugte Impuls wird an einen Triggerimpulsgenerator 105 angelegt, welcher einen Triggerimpuls
erzeugt, der an einen Sägezahngenerator iö? angelegt wird, um eine Sägezahnwelle der Größe At zu
erzeugen, wobei A eine Konstante und f der Ablauf der Zeit ab Erzeugung des Ultraschallimpulses ist. Diese
Sägezahnwelle und die obenerwähnten sin Θ- und cos Θ-Signale werden an einen Wobbelgenerator 109
weitergegeben, der eine Multipliziereinrichtung aufweist, um ein sägezahnwellenartiges Ablenksignal und
Austastsignal für die Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes zu erzeugen. Diese Ablenk- und
Austastsignale liegen über einen Verstärker 111 an X- bzw. V-Achsenanschlüssen der Kathodenstrahlröhre 23
an.
Der vom Triggerimpulsgenerator 105 abgegebene Triggerimpuls liegt außerdem an einem Hochfrequenzimpulsgenerator
113 an, der einen Hochfrequenzimpuls erzeugt, welcher einem Kraftverstärker 115 eingegeben wird, um verstärkt zu werden und dann über
einen Umschaltkreis 117 an den Ultraschallschwinger 35 weitergegeben zu werden. Auf diese Weise wird die
Abtastung des Ultraschallreflexionsspiegels 37 mit der Ablenkung in der Kathodenstrahlröhre 23 synchronisiert.
Die vom Ultraschallschwinger 35 ausgesendete Ultraschalwelle wird vom Körper reflektiert und erneut zum Ultraschallschwinger 35 zurückgegeben, wo sie in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dies Signal liegt über den Umschaltkreis 117 an einem Hochfrequenzverstärker 119 an, der das Signal verstärkt.
Die vom Ultraschallschwinger 35 ausgesendete Ultraschalwelle wird vom Körper reflektiert und erneut zum Ultraschallschwinger 35 zurückgegeben, wo sie in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dies Signal liegt über den Umschaltkreis 117 an einem Hochfrequenzverstärker 119 an, der das Signal verstärkt.
Das verstärkte Signal wird an eine Detektorschaltung 121 weitergegeben, die das Signal feststellt und das
festgestellte Signal an einen Verstärker 123 weitergibt, der es verstärkt und dann an den Z-Achsenanschluß der
Kathodenstrahlröhre 23 als Helligkeitsmodulationssignal anlegt. Der Umschaltkreis 117 schützt den
Hochfrequenzverstärker 119 davor, daß er dem Unterschied zwischen der elektrischen Antriebskraft
des Ultraschallschwingers 35 und der elektrischen Kraft susgesetzt wird, die die vom Körper reflektierte
fei Ultraschallwelle erzeugt. Auf diese Weise ist es möglich,
das Sektorabt...--.bild durch poiarc Koordinaten ?*?i-ipiT>
Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 23 st-.^b-Men.
F i g. 9 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Signalverarbeitungsschaltung 21 gemäß F ig. 1.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das vom Winkeldetektor 67 einschließlich des Lichtempfangselements
55S gelieferte analoge Drehwinkelsigna! an einen Verstärker 125 angelegt, der das Signal verstärkt und
aann an einen Analog-Digital-Umsetzer 127 weitergibt,
wo es in einen digitalen Wert umgewandelt wird. Der daraus resultierende digitale Wert wird in Festwertspeicher
129, 131 eingegeben, um deren Adressen zu spezifizieren. Aufgabe der Festwertspeicher 129, 131 ist
es, im voraus digitale Werte zu speichern, die sin Θ und cos Θ in Abhängigkeit vom Ablenkungswinkel θ des
Ultraschallreflcxionsspiegels 37 d. h. des Ultraschallstrahls entsprechen, und als Ausgänge die Funktionswerte der Adressen zu liefern, die vom Ausgang des
Analog-Digital-Umsetzers 127 spezifiziert wurden. Die die oben genannten Funktionswerte darstellenden
digitalen Werte werden an Digital-Analog-Umsetzer 133, 135 angelegt, um in analoge Spannungswerte E
sin θ bzw. E cos θ umgewandelt und dann an analoge Multiplexer 137 bzw. 139 angelegt zu werden. In der
Zwischenzeit wird z. B. das das am wenigsten signifikante Bit wiedergebende Signal des Ausganges des
Analog-Digital-Umsetzers 127 an einen Sägezahngenei">!"r
IAi anoplpoi Her pine entsprechende Sägezahnwelle
erzeugt, die in die analogen Multiplexer 137, 139 eingegebe.: wird, welcl.e die Sägezahnwelle mit den
Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer 133, 135 multiplizieren, um Ablenkungssignale zu erzeugen,
Diese Ablenkungssignale werden an die X- bzw. y-Achsenanschlüsse der Kathodenstrahlröhre 23 des
Überwachungsgeräts angelegt. Das weniger signifikante eine Bit-Ausgangssignal des Analog-Digital-Umsetzers
127 wird an den Triggerimpulsgenerator 105 oder den Hochfrequenzimpulsgenerator 113 der Ultraschallwellensende-
und -empfangssignalverarbeitungsschaltung 103 gemäß Fig. 8 angelegt, die das Signal in der
oben beschriebenen Weise behandelt, um ein Helligkeitsmodulationssignal
zu erhalten, welches dann an den Z-Achsenanschluß der Kathodenstrahlröhre 23 des
Überwachungsgerätes angelegt wird, um die Sektorabtastabbildung des Ultraschallstrahls auf der Kathodenstrahlröhre
in den polaren Koordinaten wiederzugeben.
Bei dem in Fig.5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist
die Drehscheibe 49 mit der Abschrägung 52 versehen, um eine Änderung der Lichtmenge aufgrund einer
Änderung des durchgelassenen Lichts festzustellen und ein analoges Drehwinkelsignal zu erhalten.
Gemäß einer Alternative kann aber auch die mit der gleichen Abschrägung 52 versehene Drehscheibe 49
einem Wirbelstromdetektor 143 gegenüber angeordnet werden, wie Fig. 1OA zeigt, um den Abstand zwischen
der Abschrägung 52 und dem Wirbelstromdetektor 143 festzustellen und daraus ein analoges Drehwinkelsignal
in der gleichen Weise wie gemäß F i g. 5 zu erhalten.
Fig. 1OB zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der
in Fig.5 gezeigten Drehscheibe 49. In diesem Fall ist
derjenige Bereich "?5 der Drehscheibe 43, der dein Sekiürabtastbereich de-, Ultraschallstrahls entspricht,
so magnetisiert, daß die Magnetisierungsstärke sich kontinuierlich in Drehrichtung der Drehscheibe 49
ändert Diese Stärke der Magnetisierung wird dann mittels eines Magnetfühlers festgestellt, um das schon
erwähnte analoge Drehwinkelsignal zu erhalten.
Außerdem kann bei der in Fig. 1OB gezeigten
Drehscheibe 49 das Lichtreflexionsvermögen im erwähnten Bereich 145 konr,r,iiierik-h so fsandtrt sein,
daß das oben envähr.-c analoge Drehv.inkeisigna! hier
anhand der Stärke des reflektierten Lichts erhalten wird.
Gemäß einer Alternative kann auch das Lichtdurchlärsigkeitsmaß
des erwär.racü Bereichs 145 kontinuierlich
geändert sein und dieser B~r-_:eh 145 dem
Lichtabgabe· und Lichtempfangseleme.it gegenüber angeordnet sein, um das schon erwännie analoge
Drehwinkelsignal anhand der auf das Lichtempfangselement
auf'^effuiden Liciumenge /r, irur.Ucn.
Fs si"d die verschiedensten Einrichtungen J^nkbar,
iiiit ienen das den Ablenkungswinkel des Ultraschallstrahls
wiedergebende analoge Drehwir,Kelsignal anhand der drehbaren Drehscheibe gemeinsam mit dem
'Jitraschallreflexionsspiegel erhalten werden kann.
to Solche Einrichtungen beruhen auf vier T'ätsfiche, daß br»
Benutzung einer Drehscheibe mit Abschrägung die Änderung des Abstandes zwischen der Be/.ugsposition
und einem erhabenen Bereich der Abschrägung festgestellt wird, um das analoge Drehwinkelsigi:al zu
ι; erhalten, und daß bei Benutzung einer flachen
Drehscheibe die Informationsdichte sich kontinuierlich in Drehrichtung ändert, so daß die gewünschte
Information mit Hilfe des Sensors festgestellt werden kann, um das analoge Drehwinkelsignal zu erhalten.
m Wie schon erwähnt, ist es möglich, das analoge
Drehwinkelsignal anhand der drehbaren Scheibe gemeinsam mit dem Ultraschallreflexionsspiegel zu
erhalten.
Gemäß einer Alternative kann aber auch Information, die den Drehwinkel wiedergibt, digital auf einem
gewitschten Bereich der Drehscheibe aufgezeichnet
sein und diese digitale Information abgelesen werden, um ein digitales Drehwinkelsignal (ein Impulssignal) zu
erhalten.
F i g. 11 zeigt eine Drehscheibe 49, die in demjenigen
Bereich, der dem Sektorabtastbereich entspricht, mit einer Anzahl von Schlitzen 147 versehen ist, welche den
Drehwinkel wiedergeben und sich in radialer Richtung erstrecken. Den beiden Oberflächen der Drehscheibe ist
einmal das Lichtabgabeelement 55Λ und einmal das Lichtempfangselement 55ß gegenüber angeordnet, so
daß das durch die Schlitze 147 hindurchtretende Licht vom Lichtempfangselement 55ß empfangen wird, um
das ge wünschte digitale Signal zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der durch die Schlitze 147
hindurchtretende Lichtfluß mittels einer Linse oder einer Faser in geeigneter V/eise konzentriert werden.
Die in der Drehscheibe 49 ausgebildeten Schlitze 147 können auch durch eine reflektierende Oberfläche
ersetzt sein, die das in der oben beschriebei.~n Weise
reflektierte Licht empfängt, um das gewünschte digitale Signal zu erhalten. Gemäß einer Alternative kann
derjenige Bereich der Drehscheibe 49, der mit den Schützen 147 versehen ist, magnetisiert sein, und die
Stärke der Magnetisierung läßt sich dann magnetise'·; feststellen, um das gewünscht: digitale Signal zu
erhalten.
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiei der
Signalverarbeitungsschaltung 21 gemäß F i g. 1, mit dem das digitale Winkelsignal (Impulssignal) so weiterverarbeitet
werden kann, daß das Sektorabtastbild auf der Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes
abgebildet werden k<i.nn.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Startimpuls.
der den Sektorabtastbeginn wiedergibt, an ein? Verzögerungsschaltung 149 angelegt, um den Impuls um
eine gegebene Zeitspanne zu verrügfi^r:. Dann wird der
I-npuis zum Einstellen an ein Hip-Flop 151 weiiergegeben,
wodurch eine Torschaltung 153 geöffnet wird.
Die Verzögerungsschaltung 145 bewirkt erne Feineinstellung,
um die Richtung der Abiastlinien, die au? aer
Kathodenstreniröbre 23 ^ogebiidet werden, nut der;
waiir-.;n RieiH., ogen des· UkraschalistruMs :r: Überfein-
Stimmung zu bringen.
Ober die Torschaltung 153 wird ein Winkeldetektionsimpuls,
der den Drehwinkel wiedergibt, in einen Zähler 155 eingegeben, der anhand des eingestellten
Wertes den abzubildenden Sektorwinkel bestimmt. Wenn der Zähler 155 die Anzahl bis zum eingestellten
Wert zählt, veranlaßt er das Flip-Flop 15t, die Verbindung aufzulösen, wodurch die Torschaltung 153
geschlossen wird. Aufeinanderfolgende Zählwerte des Zählers 155 werden an permanente Festwertspeicher
157 bzw. 159 angelegt, um deren Adressen zu spezifizieren. Die Festwertspeicher 157, 159 haben die
Aufgabe, im voraus die Digitalwerte zu speichern, die sin θ bzw. cos θ in Abhängigkeit vom Ablenkungswinkel
θ des Ultraschallstrahls entsprechen, und als Ausgänge die Funktionswerte der Adressen zu liefern,
die vom Ausgang des Zählers 155 spezifiziert wurden. Die von oen Festwertspeichern 157, 159 gelieferten
Ausgänge liegen an Digital-Analog-Umsetzern 161, 163 an, wo sie in analoge Spannungswerte E sin θ bzw. E
cos θ umgewandelt werden, die dann an analoge Multiplexer 165 bzw. 167 weitergegeben werden. Die
Ausgänge der Digital-Analog-Umsetzer 161, 163 ändern nicht ständig ihre Spannung sondern entsprechen
den Ausgängen von sin Θ- bzw. cos Θ-Generator-Potentiometern,
die schon früher als Winkeldetektor benutzt wurden.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Winkeldetektionsimpuls,
den die Torschaltung 153 liefert, auch an einen Sägezahngenerator 169 angelegt, der eine
Sägezahnwelle erzeugt, die an die analogen Multiplexer 165 bzw. 167 weitergegeben wird, welche die Sägezahnwelle
mit den Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer 161, 163 multiplizieren, um Ablenkungssignale für die
Kathodenstrahlröhre 23 zu erzeugen. Diese Ablenkungssignale liegen an den X- bzw. V-Achsenanschlüssen
der Kathodenstrahlröhre 23 an.
Der von der Torschaltung 153 gelieferte Winkeldetektionsimpuls
wird außerdem an den Hochfrequenzimpulsgenerator 113 der Ultraschallsende- und -empfangssignalverarbeitungsschaltung
103 gemäß Fig.8 angelegt, wo er die erwähnte Behandlung erfährt, wie beim
schon vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel, um ein Helligkeitsrnodulationssignal zu erhalten, welches
dann an den Z-Achsenanschluß der Kathodenstrahlröhre
23 angelegt wird, um das Sektorabtastbild des Ultraschallstrahls in polaren Koordinaten abzubilden.
Wenn das Winkelauflösungsvermögen für den Winkeldetektionsimpuls nicht ausreicht. A-ird dieser Impuls
über einen Frequenzmultiplexer 171, der in Fig. 12 strichpunktiert gezeigt ist, an die Torschaltung 153
angelegt. Der Frequenzmultiplexer 161 weist eine phasenstarre Schleife 173 und einen Frequenzteiler 175
auf, welcher die Frequenz des Ausganges der phasenstarren Schleife 173 durch N teilt und den Ausgang,
dessen Frequenz V/v beträgt, an den Phasendetektionseingangsanschluß
der phasenstarren Schleife 173 anlegt, um auf diese Weise eine l'requenzmultiplikation
durchzuführen. So wird das Winkelauflösungsvermögen im wesentlichen A/-mal größer, und infolgedessen kann
eine Abbildung mit dünner Abtastliniendichte erhalten werden.
Die Signalverarbcitungsschaltung gemäß Fig. 12 ist
nötig, um den Startimpuls für die Sektorabtastung zu benutzen. Dieser Startimpuls kann von einem Sensor
erhalten werden, der der gleiche ist, wie er zum Erhalt
des Winkeldetektionsimoulses benutzt wird. Hierzu wird z. B. das Aiisnuß der Reflexion. Transmission oder
der Stärke der Magnetisierung desjenigen Bereichs der Drehscheibe, der dem Startimpuls entspricht, unterschiedlich
gegenüber demjenigen Bereich gestaltet, der den Drehwinkel ergibt.
Es werden z. B. die in F i g. 11 gezeigten Schlitze 147,
die den Startimpuls abgeben, in radialer Richtung verlängert und der von ihnen abgegebene Startimpuls
von einem getrennten Meßfühler festgestellt, der ausschließlich für die Wahrnehmung dieses Startimpulses
benutzt wird.
F i g. 13A zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Erhalt eines Startimpulses, bei der eine
Gruppe von Streifen verwendet ist, die gleichmäßige Abstände voneinander haben und Winkeldetektionsimpulse
abgeben, sowie ein Streifen 177, der an einer Stelle
angeordnet ist, die der Startposition entspricht, und der
eine größere Breite hat.
F i g. 13B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, mit der ein Startimpuls erhalten werden
kann und bei der eine Gruppe von Streifen vorgesehen ist, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet
sind und Winkeldetektiorssirnpulse abgeben, wobei in
einem Bereich, der der Startposition entspricht, die Streifen weggelassen sind.
Für das in Fig. 13A gezeigte Ausführungsbeispiel wird der Ausgang eines hier nicht gezeigten Meßfühlers,
der die Streifen wahrnimmt, an einen monostabilen Multivibrator 179 und eine Verzögerungsschaltung 181
angelegt und der Ausgang der Verzögerungsschaltung 181 sowie ein + (?-Ausgang des monostabilen Multivibrators
179 gehen an eine UND-Schaltung 183.
Die vom hier nicht gezeigten Meßfühler erhaltenen Impulse entsprechen nach Höhe und Breite den Streifen
gemäß Fig. 15A. Die + Q-Ausgangsimpulse des monostabilen
Multivibrators 179 sind in F i g. 15B gezeigt. Die Ausgangsimpulse des Meßfühlers, die in Fig. 15A
gezeigt sind, werden durch die Verzögerungsschaltung 181 geringfügig verzögert, so daß der Startimpuls
gemäß F i g. 15C erhalten werden kann.
Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13B werden die von einem hier nicht gezeigten, die Streifen
wahrnehmenden Meßfühler abgegebenen Ausgangsimpulse zu den in F i g. 16A gezeigten Impulsen.
Wenn die Impulse gemäß Fig. 16A an einen
monostabilen Retrigger-Multivibrator angelegt werden kann ein Startimpuls gemäß Fig. 16B von dessen
Ausgang erhalten werden.
Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich in
so vieler Hinsicht abwandeln. Während z. B. bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen der Ultraschallschwinger
35 ortsfest angeordnet und der Ultraschallreflexionsspiegel 37 drehbar ist, um die Sektorabtastung
des Ultraschallr.trahis zu bewirken, kann auch der
Ultraschallschwinger 35 unmittelbar gedieht werden um die SektoraUastung des Ultraschallschwingers zu
erzielen.
Die Position für den Beginn der Sektorabtastung des Ultraschallstrahls, mit anderen Worten der absolute
Winkel des Ultraschallstrahls wird bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen optisch festgestellt.
Jedoch kann der absolute Winkel auch durch Schließen eines mechanischen Schalters festgestellt
werden, der einen Rotor und eine Bürste aufweist.
Ferner läßt sich die Erfindung nicht nur an einei Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle mil
flexiblem einschiebbaren Bereich sondern auch ar einem UltraschaiSdiagriosegcrä! verwirklichen, welche;
einen festen oder starren einschiebbaren Bereich aufweist oder bei dem eine Ultraschallstrahlabtasteinrichtung
und deren Antriebseinrichtung im distalen Endbereich des einschiebbaren Bereichs umschlossen
und unmittelbar miteinander verbunden sind oder bei dem der Ultraschallstrahl von der Oberfläche des
Körpers eines Patienten ausgesendet wird.
Außerdem kann die WinkeUnformation an der Rückseite des Ultraschallreflexionsspiegels gebildet
werden. In diesem Fall kann der Ultraschallreflexionsspiegel als Drehscheibe verwendet werden. Bei den hier
beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß der Erfindung in ein
Endoskop mit Bildführung eingebaut Gemäß einer Alternative kann jedoch die erfindungsgemäße Ultraschalldiagnosevorrichtung
auch in ein Endoskop eingebaut sein, welches statt der Bildführung eine Festkörperkameravorrichtung
aufweist In diesem Fall kann die optische Abbildung und die Ultraschallabbildung der
Leibeshöhle getrennt oder wahlweise auf der Kathodenstrahlröhre des Überwachungsgerätes abgebildet
werden.
Es ist nicht immer nötig, die Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle gemäß der Erfindung in ein
Endoskop einzubauen.
Bei der Ultraschalldiagnosevorrichtung mit flexiblem einschiebbarem Bereich ist wie schon erwähnt, die
Antriebseinrichtung für die Abtastung mit der Ultraschallstrahlabtasteinrichtung
über ein flexibles Kraftübertragungsglied verbunden und der Ultraschallstrahl wird mit konstanter Geschwindigkeit gedreht, um auf
der Kathodenstrahlröhre in Sektorabtastung oder Radialabtastung eine Ultraschal]abbildung zu zeigen.
Hierbei wird der Winkeldetektor nur zum Feststellen der Winkeländerung und der Detektor zum Wahrnehmen
der Ausgangsposition für das Abtasten anstelle des herkömmlichen Winkeldetektors benutzt, mit dem der
absolute Winkel festgestellt wird. Folglich kann auf der Kathodenstrahlröhre das Ultraschallbild entsprechend
der tatsächlichen Ultraschallstrahlrichtung unabhängig vom Ausmaß der Abweichung der vom Winkeldetektor
festzustellenden Richtung von der tatsächlichen Richtung des Ultraschallstrahls abgebildet werden. Wenn die
Antriebseinrichtung für die Abtastung über eine starre Welle mit der Ultraschallstrahlabtasteinrichtung verbunden
ist und die Sektorabtastung von Hand oder durch Hin- und Herdrehen durchgeführt wird, ist die
Abtastgeschwindigkeit des Ultraschallstrahls nicht
to gleichbleibend. Selbst in diesem Fall können, wenn der Ubertragungsimpuls durch den vom Winkeldetektor
gelieferten Ausgangsimpuls ausgelöst wird, mit der Erfindung auf der Kathodenstrahlröhre feine Abtastlinien
in gleichbleibenden Intervallen angezeigt und folglich ein Ultraschallbild abgebildet werden, welches
sich durch konstante Intervalle in der Abtastliniendichte auszeichnet In ähnlicher Weise kann mit der Erfindung
ein solches Ultraschallbild mit Hilfe der Ultraschaildiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle abgebildet ·· erden,
die einen flexiblen einsetzbaren Bereich aufweist und bei der die Ultraschallabtasteinrichtung von Hand von
außen über einen Draht oder dgl. angetrieben wird oder bei der die Sektorabtastung dadurch erfolgt, daß von
der Oberfläche eines Körpers in die Leibeshöhle hinein Ultraschallinipulse ausgesendet werden.
Bei der Ultraschalldiagnosevorrichtung ist der Ultraschallschwinger
ortsfest angeordnet, während der Ultraschallreflexionsspiegel gedreht wird, um eine
Sektorabtastung des Ultraschallstrahls zu bewirken, und der Drehwinkel der Drehscheibe, die gemeinsam mit
dem Ultraschallreflexionsspiegel drehbar ist, wird festgestellt, um den Ablenkungswinkel des Ultraschallstrahls
zu erhalten. Infolgedessen kann erfindungsgemäß der Ultraschallschwinger lange Zeit in stabilem
Zustand benutzt werden, ohne daß dessen Verdrahtung beschädigt wird, und es kann eine exakte Winkelinformation
erhalten und folglich auf der Kathodenstrahlröhre einen genaue Abbildung wiedergegeben werden.
Hierzu 10 Blatt Zeichnungen
Claims (19)
1. Gerät zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen
nach der B-Modus-Sektorabtastung mit einer am distalen Ende eines Endoskops (1) angebrachten Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung
(35,37), die über einen Motor (65) mit zugeordnetem Drehwinkeldetektor zum Erzeugen eines Drehwinkelsignals
winkeldrehbar ist und mit einem Ablenksignalgenerator (21), der in Abgängigkeit vom
Drehwinkelsignal ein mit der Verdrehung der Ultraschall-Sektorabtasteinrichtung (35, 37) synchrones
Ablenksignal für einen Bildmonitor (23) liefert, dem das Ultraschall-Echosignal zur Darstellung
der Schichtbildaufnahme zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sektorabtasteinrichtung
(35, 37) über eine flexible Welle (71) mit dem am äußeren Ende (7) des Endoskops (1) angebrachten Motor (65) antriebsmäßig
verbunden ist und der Ultraschall-Sektorabta-Steinrichtung eine Einrichtung (49) zum Erzeugen
eines der tatsächlichen Drehwinkelstellung der Sektor-Abtasteinrichtung (35, 37) entsprechenden
Synchronisiersignals zugeordnet ist, mit dem im Ablenksignalgenerator (21) das Ablenksignal für den
Bildmonitor (23) synchronisierter ist.
2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Selccorabtasteinrichtung
einem feststehenden, am distalen Ende (5) des Endoskops (11) angeordneten Ultraschallwandler
(35) und einen demgegenüber drehbar angeordneten und über dir. flexible Welle (71) angetriebenen
Ultraschall-Retlektor (37) umfaßt.
3. Gerät nach Anspruch : oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einrichtung zum Erzeugen
des Synchronisiersignales eine : jsammen mit der Ultraschall-Sektorabtasteinrichtung drehbares
Drehteil (49) und einen daneben angeordneten zugehörigen Detektor (51) umfaßt.
4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (51) bei jeder Umdrehung des
Drehteils (49) einen Startimpuls erzeugt, mit dem im Ablenksignalgenerator (21) aus den Drehwinkelsignalen
des Drehwinkeldetektors (67) die damit synchronen Ablenksignale für den Bildmonitor (23)
erzeugt werden.
5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil eine flache
Scheibe (49) ist, die zusammen mit dem Ultraschall-Reflekior (37) verdrehbar ist.
6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drehscheibe (49) mindestens ein
lichtreflektierender Abschnitt (51) vorgesehen ist und der zugeordnete Detektor einen am äußeren
Ende (7) des Endoskops (1) angeordneten Lichtgeber (55A) und einen Lichtempfänger (55b) aufweist,
die jeweils über Lichtleiter (52/4, 53B) mit der am distalen Ende angeordneten Drehscheibe (49)
optisch verbunden sind.
7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) mindestens eine
Abschrägung (52) aufweist und der zugehörige Detektor den Abstand gegenüber dieser Drehscheibe
(49) feststellt.
8. Gerät nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) aus Metall besteht und
der Detektor (8) ein Wirbelstromdetektor (143) ist.
9. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) aus magnetischem
Material besteht und der Detektor ein Magnetfühler ist
10. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) längs ihres Umfangs im
gleichmäßigen Abstand aufgezeichnete und nur in einem Bereich unterbrochene Informationsaufzeichnungen
(147) aufweist, die vom Detektor abgetastet werden.
11. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß auf der Drehscheibe (49) Winkelinformationen aufgezeichnet sind, deren Aufzeichnungskonzentration
sich kontinuierlich ändert, und der Detektor diese sich ändernde Aufzeichnungskonzentration
abtastet
12. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
daß der Drehwinkeldetektor (67) ein optisch codierter Drehgeber ist
13. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
daß der Drehwinkeldetektor ein lineares Potentiometer und einen dessen Ana'iogwerte in
einen digitalen Wert umsetzenden Analog-Digital-Wandler aufweist
14. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet
daß der Ahlenksignalgenerator (21) einen
Speicher (81A 815, 129, 131, 157, 159) aufweist, in
welchem die dem Ablenkwinkel (Θ) des Ultraschall-Strahles entsprechenden Sinus- und Kosinus-Werte
(sin Θ, cos Θ) gespeichert sind, die über die synchronisierten Signale des Drehwinkeldetektors
(67) auslesbar sind und aus denen über Analog-Digital-Wandler (83A 83Ö, 85A 85ß, 133, 135, 137, 139,
161, 163, 165, 167) die Ablenksignale für den Bildmonitor (23) erzeugt werden.
15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenksignalgenerator (21) einen
Zähler (79, 155) umfaßt, der über den Synchronimpuls des die tatsächliche Dt-ehwirtüc'stellung feststellenden
Detektors (49, 51) gesteuert wird (über Flip-Flop 75,151) und der dann die Impulse des dem
Motor zugeordneten Drehwinkeldetektors (67) zählt und über den dann der Speicher (81A 815,129,131,
157,159) gesteuert ist.
16. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ablenksignalgenerator (21) einen monostabilen Multivibrator (179) und eine parallel
dazu geschaltete Verzögerungsschaltung (181) aufweist, deren Ausgänge über eine UND-Schaltung
(183) zusammengefaßt sind.
17. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Startimpulse mittels eines monostabilen retriggerbaren Multivibrators erzeugt werden.
18. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschatl-Sektorabtasteinrichtung (35, 37) mit der Einrichtung (49, 51) zum Erzeugen des
Synchronisiersignales in eher verformbaren Hülle (57) am distalen Ende des Endoskops (1) angeordnet
sind, die mit einem ultraschallwellenübertragenden Medium gefüllt ist.
19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet,
daß das ultraschallwellenübertragende Medium über Zu- und Ableitungen in die verformba-
re Hölle ein- bi*. üCfOhrbai ist.
Die Erfindung betrifft ein Gerät gemäß Oberbegriff
des Haup'anspruchs.
Geräte dieser Art sind bekannt (SPIE1 Vol. 96, Optical
Instrumentation in Medicine V, 1976, S. 345—348). Bei
diesem bekannten Gerät ist die Ultraschall-Sektorabta-Steinrichtung
Ober eine starre Welle mit dem Motor verbünd*-:. ü;c Richtung des Ultraschallstrahles entspricht
also immer exakt dem jeweils erzeugten Drehwinkelsignal. Ein Gerät dieser Art kann zwar zur
medizinischen Diagnose von Organen benutzt werden, die von außen relativ leicht zugänglich sind, die starr mit
dem Motor verbundene Abtasteinrichtung kann beispielsweise zur Prostatablasenuntersuchung in das
Rektun· eingeführt werden, die bekannten Geräte sind jedoch nicht zum Einführen in Leibeshöhlen von
größerer Tiefe geeignet, wie dies mit einem üblichen flexibbn Endoskop möglich ist Mit dem bekannten
Gerät könnte deshalb nicht die Speisehöhl^ oder der
Magen, das Herz, die Bauchspeicheldrüse oder dgl. untersucht werden.
Es ist auch bekannt, eine Ultraschall-Abtasteinrichtung
am distalen Ende eines flexiblen Endoskops anzuordnen und die Abtasteinrichtung über eine flexible
Weile vom äußeren Ende des Endoskops aus von Hand verdrehbar anzuordnen (DE-OS 23 05 501 bzw. DE-GM
69 42 159). Würde man eine solche bekannte Endoskop-Anordnung im Zusammenhang mit einem Gerät der
zuerst erwähnten Art verwenden, also anstelle der bekannten starren Wellenverbindung eine flexible
Antriebswelle für die Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung verwenden, so könnten zwar auch tiefer im Körper
liegende Organe untersucht werden, es wäre jedoch keine Gewähr dafür gegeben, daß die erzeugten
Ultraschall-Echosignale unter allen Umständen mit den Drehwinkelsignalen synchron sind, da je nach Belastung
und Krümmung der flexiblen Welle des Endoskops und je nach der jeweiligen Drehgeschwindigkeit des Motors
und der Reibung der bewegten Teile die Winkelstellung der Ultraschall-Abtasteinrichtung am distalen Ende des
Endoskops gegenüber der eingegebenen Motorstellung <5
am äußeren Ende des Endoskops verschieden sein kann. Es wurden also in Abhängigkeit vor·, nicht bestimmbaren
Einflüssen verschobene Schichtaufnahmen am Monitor entstehen, je nachdem wie das Endoskop gerade
eingesetzt ist, und wie groß die Winkelabweichung so
zwischen Antriebsmotor und Ultraschall-Abtasteinrichtung ist.
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen nach
der B-Modus-Sektorabtastung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß mit ihm
auch Untersuchungen in relativ tiefen Leibeshöhlen mit einem flexiblen Endoskop durchführbar sind, ohne daß
hierbei Bildverfälschungen zu befürchten sind.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gerät gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen
kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Drehwinkeldetektor
z'im Erzeugen eines der tatsächlichen Drehwinkelstellung der Sektor-Abtasteinrichiung entsprechenden
Synchron:-iersignals unmittelbar am distalen Ende (ies Endoskops anzubringen und der dort
angeordneten Uitrascliall-Sekioi-Abiasieinrichtung zuzuordnen,
ist immer eine: genaue Wjnkeb-'.ordnung
zwischen Uitraschallstrahl una Drehwinkels!:·:^! b?.w.
\bl-nksignal für den Bildmonitor gegeben, selbst wenn
die zwischen Motor und Sektorabtasteinrichtung ^.geordnete flexible Welle, die beispi?!swc;ss ein
schraubenlinienförmig gewundener Draht sein kann, durch äußere Einflüsse beeinflußt wird und daher eine
gewisse Winkelverschiebung zwischen Motorwelle und Antriebswelle der Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung
entsteht, wie dies beispielsweise beim starker; .Abbiegen des Endoskops, bei starker Belastung der Welle,
abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Motors und der Reibung der bewegten Teile geschehen kann, wird
immer das Ablenksignal für den Bildmonitor synchron mit dem jeweiligen Abstrahlwinkel des Uhraschallimpulses
erzeugt und damit immer genaue und unverfälschte Bilder am Bildmonitor erzeugt.
Bei einer drehbaren Anordnung der Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung
am distalen Ende eines Endoskops ist es schwierig;den drehbaru: Teilen die nötigen
elektrischen Verbindungsleitungen zuzuführen. Wenn die ganze Abtasteinrichtung über die flexible Welle
gedreht wird, müßten auch die entsprechenden elektrischen Zuleitungen drehbar ausgeführt sein, es bestünde
die Gfciahr, daß diese sehr leicht beschädigt werden und
durch äußere Einflüsse, beispielsweise durch von außen eintretende Flüssigkeiten, ein Kurzschluß entsteht. Um
diesen Nachteil zu vermeiden, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung
selbst feststehend am distalen Ende des Endoskops anzubringen und nur einen demgegenüber drehbar angeordneten und über die
flexible Welle angetriebenen Ultraschall-Reflektor vorzusehen. Damit können die Zufuhrdrähte zu der
Abtasteinrichtung im Endoskop fest verlegt werden und es braucht nur der Ultraschall-Reflektor über die Welle
mechanisch gedreht zu werden.
Die Erfindung wird im folgenden anhand scnematischer
Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt
Fig. 1 die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Geräts,
Fig. 2 bis 5 zeigen Details von möglichen Ausführungsbeispielen
für die Anordnung der 'Jltrascball-Sektor-Abtasteinrichtung
im Endoskop sowie des zugehörigen Antriebes,
F i g. 6 bis 9 zeigen Blockschaltbilder der zugehörigen Signalaufbereitungsschaltung des Geräts,
Fig. 1OA, 1OB und 11 zeigen weitere Details des Drehwinkeldetektcrs,
Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einsr
Signalverarbeitungschaitung für die Auswertung von digitalen Drehwinkelsignalen,
Fig. 13A, 13B, 14, 15A, 15B, 15C, 16A und 16B zeigen
zugehörige Einzelheiten.
F i g. 1 zeigt die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Geräts zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen
nach der B-Modus-Sektorabtastung. Das Gerät umfaßt ein für seitliche Betrachtung
ausgelegtes Endoskop 1, das zur Ultraschalldiagnose in beliebige Leibeshöhlen eines Patienten eir.setzbar ist,
wobei das erzeugte Ultraschallbild auf einem Bildmonitor 23 darstellbar ist.
Ein Ei, \>'.kop 1 hat einen flexiblen einschieb'-aren
Bereich, einen distalen Endbereich 5, der in beliebiger Richtung frei biegbar ist, wenn ein an einem
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13644279A JPS5660546A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Ultrasonic picture projector |
JP13644379A JPS5660547A (en) | 1979-10-24 | 1979-10-24 | Ultrasonic picture projector |
JP12696680A JPS5752444A (en) | 1980-09-12 | 1980-09-12 | Ultrasonic diagnosis apparatus of body cauity |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3039523A1 DE3039523A1 (de) | 1981-05-07 |
DE3039523C2 true DE3039523C2 (de) | 1987-01-02 |
Family
ID=27315430
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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