DE3140881A1

DE3140881A1 - "ultraschall-diagnoseeinrichtung"

Info

Publication number: DE3140881A1
Application number: DE19813140881
Authority: DE
Inventors: Manlio 11530 Garden City N.Y. Abele
Original assignee: New York University NYU
Current assignee: New York University NYU
Priority date: 1980-10-24
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1982-06-24
Also published as: GB2088556B; IT8149539A0; US4362058A; GB2088556A; CA1160728A; JPS57122855A; FR2492653B1; FR2492653A1; AU7632181A

Description

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Ultraschall-Diagno seein richtung

Die Anwendung von Ultraschallwellen für Diagnosezwecke ist eine übliche und bekannte Technik. Es gibt darunter Systeme, die Ultraschallwellen nach Art der Radar-Technologie, von einer geeigneten Ultraschallsonde gebündelt auf das zu untersuchende Objekt, beispielsweise das Körperteil·eines Patienten, aussenden. Solche Systeme arbeiten auf der Basis einer Messung der zurückgestreuten Strahlung. Hierbei gehen Eigenschaften, wie Phasenverschiebung des reflektierten Signals, Dämpfung und Streuung und die Auswirkungen lokaler Veränderungen.der Schallausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Gewebes sowie die Auswirkungen von Nebenzipfeln der Strahlung^-, keule in die Zusammensetzung des reflektierten Feldes ein..

Die sich ergebenden Bilder werden für Anzeigezwecke auf einer Kathodenstrahlröhre Verarbeitet, indem das reflektierte elektrische Signal dazu verwendet wird, die Helligkeit .des Schirmbildes zu steuern. Indem man die sequentielle Verschiebung der Ultraschall-Strahlungskeulen synchron mit der Ablenk.bewegung der Elektronenstrahlen in der Kathodenstrahlröhre macht, läßt sich ein tomographisches Bild des untersuchten lebenden Körperteils auf der Kathodenstrahlröhre darstellen. Ein solches Bild nennb man B-Mode-Bild. Um einen vollständigen Querschnitt des betreffenden. Körperteil s.. untersuchen zu können, ist es notw.endig, eine Vielzahl von B-Mode-Bildern in. spezifischen Abständen aufzunehmen, um." daraus eine Diagnose zu erstellen. Die Ultraschallechoskopie kann auf diese· Weise dazu herangezogen werden, Bilder zu er-, zeugen, die anatomischen Querschnitten ähneln und die klinisch sehr wert.voll sind, wenn gewisse qualitative Informationen über physikalische Abmessungen aus den verschiedenen Echoimpulsen die gewünschte Information liefern. Die

Ul traschallechographie hat sich speziell als gute Diagnose-.hilfe in den verschiedensten Bereichen lebender Gewebe, insbesondere relativ weicher Gewebe mit wenig Knochen und Luft,.erwiesen, insbesondere bei de-r Untersuchung ' der Brust, des Bauches, der Gebärmutter, des Auges, des Gehirns, der Lungen, der Leber, der Nieren und des Herzens. Ein Nachteil der Ultraschallechoskopie besteht"darin, daß die Zeit /ur. Aufnahmt; einen Querschnittsbildes des Kürp-ers mit dam für spezielle Diagnosetechniken gewünschten Auflösungsvermögen relativ lang ist. Die Verwendung von. harten Röntgenstrahlen, wie sie bei der Co.mputer-Tomographie üblich ist, bringt zwar ." m.ehr quantitaive Information über die Gewebeeigenschaften in relativ kurzer Zeit, verlangt dafür aber den Einsatz eines relativ gefährlichen Mediums, wie die Röntgenstrahlen, der sich bei der Untersuchung vieler der -oben genannten Gewebe verbietet.Wo man bezüglich des zu untersuchenden Mediums sichergehen will, ist das Ultraschallsystem, sofern es anwendbar"ist, gegenüber der Röntgen-Radiographie vorzuziehen'. Ts wäre daher wünschenswert, ein Ultraschallsystem zur Hand zu haben, dessen Auflösungsvermögen und Darstellungsm ei (11 iohko i I η η el en ο η dor normalen rompii t.er-Rad j oqrnph ie qlfi ichkommt. Bekannte Verfahren zur Verbesserung des Auflösungsvermögens sind in den US-PSen 41 86 747, 40 70 905, 39 36 791,. 38 81 466, 40 11 747 und 41 57 665 beschrieben. All diese Druckschriften beschäftigen sich jedoch nornehmlich mit der Verbesserung der Auflösung der von der reflektierten Strah lungskeule gelieferten Bilder bei der Α-Mode- oder der B-Mode-Äbt-aöttechnik. Bei all diesen Systemen muß empfangsseitig für eine Kompensation von Phasenverschiebungen der zurückgestrahlten Strahlung, für eine Kompensation der Nebenzipfel im Strahlungsdiagramm und für eine Kompensation der Auswirkungen lokaler Veränderungen der Schallausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Gewebes gesorgt werden.

Der Frfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Ultrasehail-Diagnoseeinrichtung anzugeben, bei der die Energie-· absorption als'reiner Amplitudenabfall gemessen werden kann,- ohne daB es notwendig ist, Phasenverschiebungen und andere Einwirkungen der zurückgestreuten Strahlung zu kompensieren.

Eine weitere, der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ein mit einem Ultraschallwandler arbeitendes. Datenverarbeitungssystem anzugeben, das ein komplexes ■ Querschnittsbild des zu untersuchenden Bereiches innerhalb relativ kurzer Zeit und mit einem relativ hohen Auflösungsgrad liefert. . · -

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weiterbildungen davon sind Gegenstand weiterer Ansprüche. .

Gemäß der Erfindung ist demnach eine Ultraschallsonde zum Aussenden einer Ultraschall-Oberflächenwelle vorgesehen., die längs der Sonde mit.dem dahinschwindenden Druckfeld zwangtujefuhrt ist und in den zu untersuchenden Körper in einer Richtung eindringt, die senkrecht auf der Achse der Sonde steht. Die Ultraschallsonde kann dann in einer Vielzahl von Orientierungen um den zu untersuchenden Körper angeordnet werden, um entsprechende Felder durch den Körper in einer Vielzahl von Richtungen zu senden und den .Energie-" abfall für jedes dieser so erzeugten Druckfelder zu messen. Ein Datenverarbeitungssystem, das. die für jede der- Orientierungen empfangenen Signale verarbeitet und miteinander korreliert, kann daraus ein tomographisches Bild der von den Ultraschallwellen erfaßten Schnittebene des untersuchten Körpers errechnen. ' ■ ·

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Die Sofide selbst kann aus einem zylindrischen-Wellenleiter bestehen., der ein akustisches Medium und einen Wandler mithält, der so ausgerichtet - ist, daß er in dem Zylinder · eine Oberflächenwelle erzeugt. Der Oberflächenwellenmode ist derart, daß seine Energie durch einen zweiten Wandler gemessen werden kann oder von einem Reflektor am anderen Ende der Oberflächenwellenleitung reflektiert werden kann.' Als Folge ist jeder Energieverlust, der in der gemessenen Welle feststellbar ist, ein Amplitudenverlust oder eine Amplitudendämpfung durch di.e Streuung oder Absorption an Objekten, die innerhalb des dahinschwindenden Druckfeldes, das don Obcirflächenwellenleiter umgibt,' angeordnet ist. Da die gestreute Energie sich prinzipiel1 frei ausbreitet, wird keine Fnerqie in den Wellenleiter rückgekoppelt und man kann daher keine Phaseneffekte feststellen. An der Sonde lassen sich daher nur reine Amplitudenabfällö feststellen. · '

Es ist" auch.möglich, ein dahinschwindendes Feld mit Hilfe eines phasengekoppelten Feldes aus einer Mehrzahl einander benachbarter Wandler zu erzeugen.. Wenn die Phasendifferenz zwischen benachbarten Wandlern groß genug ist, daß die längs der Achse der Anordnung gemessene Wellenlänge kleiner ist als die Wellenlänge der benutzten Frequenz, dann erscheint keine Strahlung in einer Richtung senkrecht zu dem Wandlerfeld und es entsteht nur ein dahinschwindendes Feld.

Die Verarbeitungssysteme, die zur Korrelierung der aus den verschiedenen Orientierungen gewonnenen Daten benötigt werden, können die gleichen sein, wie sie bei Computer-Tomographiesystemen Einsatz finden, die Strahlungsabtaster verwenden. Die Messungen des Ampli.tudenabfalls sind äquivalent .den Messungen der Beta-Verluste in solchen Systemen.

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Die Lrfindung soll nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert werden. Es zeigt: ". '

Fig. 1 eine Blockdarstellung der Lage einer Ultraschallsonde in bezug auf einen zu unter-, suchenden Gegenstand, und die Leitungsverbindungen innerhalb des Gesamtsystems;

Γ i cj. 2 und .3 graphische Darstellungen- der Druckvarteilungsfeider; . .

Fig. 4 einen in Untersuchung befindlichen Gewebeschnitt;

Fig. 5 eine Seitenansicht des Antriebssystems für die Sonde·; · ·

Fig. 6 eine Schemadarstellung des Antriebssystems für die Sonde; · ·

I "n|. 7 (!ine. iicril nnaiuiichl ihm Molnrn uihJ ilisu Si-il antriebs.nach den Figuren 1 und 5;.

Fig. 8 eine Draufsicht·auf den Motor und den Seiltrieb nach Fig. 7;

Fig. 9 u.nd 10 Seitenansichten der Teile des Systems nach"Fig. 8;

Fig. 11 eine perispektivische Darstellung der Seilzüge · und Seilrollen nach den Figuren 8 bis· 10, und

Fig. 12 eine Seitenansicht des Sondenhaltearms nach den • Figuren 1 und 5.

Fig. 1 zeigt eine Ultraschallsonde 10. in Form eines zylindrischen Wellenleiters, die in einem Tajik 12 angeordnet "ist, der mit einem geeigneten Medium 14, das relativ durchlässig für eine Schallwelle ist, gefüllt ist. Als geeignetes Medium für die Übertragung der Ultraschallwellen kann · eine Flüssigkeit wie"beispielsweise entgastes Wasser oder eifi "geeignetes Öl, aber auch eine Kochsalzlösung od.dgl. ,verwendet werden. Das zu untersuchende Körperteil wird auf die Tankoberfläche 16 aufgelegt, die ein.-relativ festes Medium für die Unterstützung dieses· Körperteils sein kann, wie beispielsweise eine Platte od.dgl., wobei jedoch der zu untersuchende Bereich des Körperteils über oder in einer Üffnunq 18 zu liegen kommt. Die Grenzfläche zwischen ti es r Γ J üasi (jkeit 14 und der Öffnung 13 wird von einer Membran 20 gebildet, die aus sehr dünnem Gummi oder einer Vinylfolie bestehen kann. Da das spezielle Verfahren auch sehr gut zur Brustuntersuchung geeignet ist, sei für die nachfolgende Erläuterung angenommen, daß der Patient mit dem Gesicht nach unten auf die' Fläche· 16 aufgelegt wird, wobei der Brustbereich in die Öffnung 18 eingelegt und gegen die Membran 20 zur Untersuchung gedrückt wird. -

Der Antrieb 22 für die Sonde, der" später noch erläutert wird, bewegt die Sonde 10 in einer Vielzahl von Orientie- . runcjen um die Membran 20 herum, damit das zu untersuchende Kö rpd r I (< i I nun. innhrornn H i crli I uihjom mit Ultraschall benlrahlt werden" kann.

Die Sonde 10 ist als zylindrischer Wellenleiter ausgebildet. Sie besteht im wesentlichen aus einem Ultraschallwandler 24, der mit Hilfe eines Kabels 26 mit einem Ultraschallsende und -empfangstreiber 28 verbunden ist. Der Treiber ist von konventioneller Art und dient dazu, den Wandler 24 in geeigneter Weise zu erregen, um ein kontinuierliches Wellen-

signal im Ultras.challfrequenzbereich zu erzeugen und um die vom Wandler 24 empfangene reflektierte Ultraschallenergie zu messen. Die Frequenz hängt von der gewünschten oder erreichbaren Eindringtiefe der Schallwellen ab. Wenn die Frequenz zu niedrig ist, dann nimmt das dahinschwindende Feld zu langsam ab,.Geräuschpegel steigen und der Oberflächenwellenmode kann instabil werden. Diese -Instabilität äußert sich darin, daß die Oberflächenwelle nicht mehr ander Sonde geführt wird und sich als freies Feld im Medium ausbreitet. Wenn die Frequenz gesteigert wird, dann vergeht das Feld außerhalb des Wellenleitets abrupter und die Durchdringunqstiefe der Schallwellen nimmt "ab. Die cjewiihltt; Frequenz wird daher als Kompromiß .zwischen der Durchdri.ngungstiefe und der Stabilität des Oberflächenwellenmodes · bestimmt. Für eine Durchdringungstiefe im ßereich von einigen Zentimetern wählt man eine Frequenz von etwa · 100 kHz. Die Sonde 10 ist mit einer Flüssigkeit 30'gefüllt, in der die Schallausbreitungsgeschwindigkeit geringer ist als in der Flüssigkeit 14. Dies führt zu einer Fortpflanzung einer Ultraschalloberflächenwelle längs der Längsachse .34 des Ultraschallwandlers 10. Diese Welle pflanzt sich in einem Mode fort, dunsen Eigenschaften im Anhang A erläutert sind. Die Erzeugung und Ausbreitung des Oberflächenwelle!!- rnodeo in Wasser fokussiert den Scholl in einer gegebenon Richtung längs der Längsachse der Sonde 10. Die Sonde 10 enthält weiterhin einen Reflektor 32, der an dem dem Wandler 24 gegenüberliegenden Ende der Sonde 10 angeordnet ist. Dieser Ultraschall-Oberflächenwellenmode weist Charakteristi.ka auf, die denen einer elektromagnetischen Oberflächenwellenfortpflanzung ähnlich sind, wo die Fortpflanzung in einer Richtung parallel zur Achse der dielektrischen Wellenleitung geführt ist, wo kein Strahlungsverlust in einer Richtung senkrecht zur Achse des Wellenleiters auftritt. Da das Strahlungsfeld, das zu dem Verlust im Medium' beiträgt,

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'nicht in den Wellenleiter rückgekoppelt wird, resultiert der Strahlungsverlust in der Hauptsache" aus dem Amplituden-• "verlust, wobei keine wesentlichen Phasenverschiebungseffekte auftreten. Der Oberflächenwellenmode wird mittels des Wellenleiters unterstützt, der von dem Zylinder 10 gebildet wird,, der die Flüssigkeit 30 enthält, in der die Schallausbreitungsgeschwindigkeit kleiner ist als die in der die Sonde 10 umgebenden Flüssigkeit. Hierdurch wird eine·-Fortpflanzung des Wellenmodes längs, der- Achse der Sonde 10 erzwungen. Die Amplitude der Druckwelle außerhalb des "Zylinders nimmt etwa exponentiell mit zunehmendem Ab-' .stand vom Zylinder ab. Dieses exponentiell abnehmende Druckfeld, auch .mit "dahinschwindendes" Druckfeld bezeich-· net, pflanzt sich mit dem Oberflächenmode fort und ergibt das Feld, in welchem sich das zu untersuchende Körperteil befindet und von·den Schallwellen, durchdrungen wird und Absorptionsverluste erzeugt. Für alle praktischen Zwecke wird also das Druckfeld innerhalb eines zylindrischen Bereiches, der koaxial zum Wellenleiter ist-, begrenzt und für einen· gegebenen Wellenleiterradius und ein gegebenes WeI lenlei I eriiiedium können die Abmessungen dieses Bereiches durch geeignete Wahl der Frequenz der ultraschallwelle beeinflußt . werden . Es ist auch möglich, einen Wellenleiter mit einem Schallsender am einen Ende und einem Schallempfänger am anderen Ende einzusetzen. -In diesem Falle kann der"Wandler 24 der Schallsender sein und an der Stelle des Reflektors 32 befindet sich der Schallempfänger. Diese Anordnung ist etwas einfacher, die Oberflächenwelle durchläuft die Wellenleitung jedoch nur einmal, so daß für den Empfang nur eine kleinere Signaldiffe'renz zur Verfugung steht/ Im' Falle einer reflektierten Welle enthält die Sonde 10.einen Kichtkpppler (nicht dargestellt), um die reflektierte. We I Ie zu einem Empfangswandler abzuleiten. Das

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reflektierte Signal repräsentiert das Doppelte des Gesämrenergieverlustes, da die Oberflächenwelle die Wellenleitung zweimal durchläuft. .

Zwei"grundlegende Eigenschaften dieser Technik machen sie für die Ultraschalldiagnose besonders brauchbar.

1. Der Vorteil der riüssigkeitswellenleitung als Antenne gegenüber Richtantennenfeldern liegt darin,' ;daß .im· Strahlungsdiagramm keine Nebenzipfel auftreten..Die geringen Querabmessungen dieser Antenne machen sie zusätzlich besonders geeignet für die Abtastung von Körperteilen, an die man mit Wandlerf nld'ern oder Linsen,, nicht oder nur schwer herangekommen iut. . ■

2. Der Flüssigkeitswellenleiter kann bei der Abtastung derart eingesetzt werden, daß das zu untersuchende Körperteil den dahinschwindenden Feldern ausgesetzt· wird, die den Wellenleiter umgeben. Trotz der Tatsache, daß das Körperteil einem im höchsten Maße ungleich-· förmigen Feld ausgesetzt ist, ergibt dieses Verfahren doch das gewünschte räumliche Auflösungsvermögen in einer Distanz vom Wellenleiter, die in der Größenordnung vom Zwei- oder Dreifachen des Durchmessers des Wellenleiters selbst liegt. Weiterhin vermeidet der' geführte Oberflächenwellenmode viele Probleme* die mit der freien Schallausbreitung einhergehen, wie speziell die. Wirkungen, die örtliche Veränderungen der Schallausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Gewebes und Phasenverschiebungen mit sich bringen, die bei einem Rückstreustrahlungsmode kompensiert werden müssen.

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In Fig, 2 ist die radiale Verteilung des Druckfeldes in bezug auf den Durchmesser der zylindrischen Sonde 10 im Diagramm dargestellt als ein Beispiel für einen Satz von sich auf die Sonde beziehenden Parametern. Wie ersichtlich, hat das Druckfeld ein Maximum im Inneren des Wellenleiters " 10, dessen Radius hier als Einheit angesetzt ist.· In- einem Abstand von der Oberfläche der Sonde. 10, der gleich dem Sondenradius ist, ergibt sich .ein Druckabfall im Feld von etwa 50 % der Maximalintensität. Ist der Abstand dreimal so groß wie der Radius,.dann be-· trägt die Feldintensität nurmehr 12 ?£ ihres Ausgangswertes. Das Feld schwindet daher mit der Entfernung von der Sonde etwa exponentiell dahin. Mit einer Ein-Zoll-.Sonde kann man ein brauchbares Feld von etwa 7,5 bis ' 12,5 cm von der Oberfläche des Zylinders bei einer Frequenz von 40 kHz bis 250 kHz erzeugen. .

Aus Fig. I ist ersichtlich, daß zu jedem gegebenen Zeitpunkt der Druck über die Orte gleichförmig ist, die durch ■die Gleichungen bestimmt sind, denen der Oberflächenwellenmode gehorcht. Längs der Längenausdehnung der Sonde kann man gleiche Druckwellen, die durch das zu untersuchende Körperteil- verlaufen, im Diagramm darstellen.

Es sei noch einmal auf Fig. 1 bezug genommen. Die Sonde 10 wird mittels ihres Antriebs 22 aus verschiedenen Richtungen auf das zu untersuchende Körperteil ausgerichtet und es werden Druckmessungen durchgeführt, wobei jede der Wellenausbrei-tungen einer Amplitudendämpfung unterliegt. Dieser Amplitudenabfall wird mit Hilfe der Ultraschallwandler auf- ■ genommen und zum Treiber 28 geführt und im Detektor 40 er- · mit LoIL. l'iu· AmplxUidenabfnil joder dv.v aufeinanderfolgond durchgeführten Wellenausbreitungen wird mit der Position " des Wandlers in einem Datenverarbeiter 42 korreliert. Diese

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I-nf ormation wird aufgezeichnet und/oder au f einer · geei'uju>- ■ ten Anzeigeeinr icht iinq 44 dargestellt. Der Dat enverarbe i t r. v 42 kann aus einem Allzweckrechner bestehen, beispielswoiuv wie er in der üblichen Computer-Tomographie verwendet wird. Er speichert die entsprechenden Amplitudenabfallwerte"und die zugehörige Position der Sonde, korreliert solche Werte mit den Werten aus anderen Sondenpositionen und mit Hilfe der Auflösung einer Serie von Differentialgleichungen wird ein Dateninuster erzeugt, das einem Querschnittsbild des im Bereich 18 befindlichen Körperteils entspricht. Jedem dieser Datenpunkte wird ein bestimmter Wert der Grauskala zugeordnet und es ergibt sich daraus ein Kontrastbild, das aufgezeichnet oder bei 44 dargestellt· werden kann. Die Anzeigeeinrichtung kann eine Kathodenstrahlröhre sein, kann aber auch ein Koordinatenschreiber sein, der das Bild unmittelbar auf Papier aufzeichnet, wie es bei der Computer-Tomographie üblich ist. Die Datenpunkte .können auch bestimmten Farbwerten zugeordnet werden, um die optischen Kontraste der untersuchten Objekte zu steigern.

.Aufgrund der Verwendung von Ultraschallwellen ist es möglich, in mehreren aufeinanderfolgenden Abtastungen vergleichende Elastizitätseigenschaften zu untersuchender Gegenstände innerhalb'des Bereiches 18 durchzuführen und die Meßwerte dazu zu verwenden, aus Veränderungen der Elastizität, eines Gewebes eine Anomalie in dem abgetasteten Bereich festzustellen. Die Messung von Veränderungen der Elastizität eines Gewebes ist ein wichtiges Diagnosehilfsmittel für die Identifizierung- der Art und Natur des unter-" suchten Objektes zu bestimmen, ohne" daß es notwendig ist, chirurgische Eingriffe vorzunehmen.

It» Fig. 4 ist der zu untersuchende Bereich im hypothetischen Querschnitt von-oben zu sehen. Er wird mit Hilfe der Sonde 10 auf seiner■gesamten Breite mit einer "vorbestimmten WinJ<elrichtung abgetastet. Während dieser Abtastung erzeugt jede■Wellenfortpflanzung eine Scheibe.50, was durch Bewegung der Sonde. 10 in der dargestellten Figur von rechts nach links längs der winkelförmigen Orientierung, die durch die Serie'der mit A,, A„, ....A _, und A bezeichneten Scheiben dargestellt ist. Diese Scheiben werden durch Bewegen des Wandlers 10 von rechts nach links über das Bild, wie cldrqesl eil t, erzeugt. Der Wandler braucht jedoch nicht genau dieselbe Winkelorientierung über dem gesamten Abtastbereich einzunehmen, er kann seine Winkelorientierung um einen vorbestimmten Betrag verändern. Beispielsweise kann die Scheibe A, in einem Winkel von 89 liegen, bezogen auf 'die .Längsachse 50 durch die Mitte des Schnittes als hypothetische Bezugsachse, und die Neigung kann sich über dem Schnitt so verandern, daß beispielsweise der letzte Schnitt, der in den Figuren mit A bezeichnet ist, einen Winkel von 90° gegenüber der Achse 50 aufweist. Am Ende der Querbewegung von" rechts nach links kann die Sonde 10 ihre Querlage in entgegengesetzter Richtung einnehmen und man nimmt dann eine weitere Serie von Scheiben längs einer Winkelorientierung auf,- die bei 90 gegenüber der Achse 50 beginnt und bei 91 aufhört." Diese Schwenkbewegung von 1 kann sich" fortsetzen von Abtastung zu Abtastung längs der Linie 52 durch die Position 3-4, bis die Sonde wieder die Position 56 angenommen hat, die einer Drehung von 180° entspricht. Eine 180°- Drehung ist ausreichend, um eine .völlige-Abtastung der von dem Bereich 18 repräsentierten Ebene durchzuführen.

Angenommen, eine vollständige kreisförmige Abtastung des Bereichs 18 mit Hilfe der Sonde würde in einer Sekunde durchgeführt, dann kann eine vollständige 180°-Drehung um das zu untersuchende Objekt erfassende Abtastung in 180' Sekunden, d.h. in drei Minuten, durchgeführt werden". Letztgenannte

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Abtastgeschwindigkeit kann gesteigert werden, indem man die Neigungsgeschwindigkeit auf beispielsweise zwei Grad vergrößert, so daß nurmehr 90 Abtastungen benötigt werden, so daß sich dies in 1,5 Minuten durchführen läßt* Kürzere oder längere Perioden kann man je nach gewünschter Auflösung des sich schließlich ergebenden Bildes wählen. Da das Ergebnis eine Vielzahl von Querschnittsscheiben durch den untersuchten Bereich ist, kann jeder Punkt innerhalb des Bereiches, wie beispielsweise der Punkt 58, von einer Vielzahl von Strahlriehtungen längs einer 180 -Position durchschnitten werden. Es ist dadurch für die Datenverarbeitungsanlage möglich, eine Serie von Datenpunkten zu erzeugen, die die individuellen Absorptionseigenschaften aller der Punkte in der Querschnittsebene 60 repräsentieren und für die weitere Verwendung und Darstellung zur Verfugung stehen; '

Der Antrieb 22 für die Sonde, der die erwähnte Bewegung bewirkt, ist im Detail in den Figuren 5 und6 dargestellt. Der Antrieb besteht·im wesentlichen aus zwei voneinander unabhängigen Motoren 70 und 72. Der erste Motor 70 ist über eine Reihe von Seilzügen 74 über einen ersten Drehtisch 76, der die Winkellage der Sonde 10 beeinflußt, mit dieser verbunden. Die "Drehachse des Drehtisches 76 ist mit X-X bezeichnet. Dieses entspricht den zuvor unter EIe- , zugnahme auf Tig. 4 erläuterten Merkmalen zur Winkelnei rjung. Diese Bewegung um die Achse X-X erfolgt .relativ langsam, jedoch mit hochgenauer Steuerung der Winkellage. Der zweite Motor 72 treibt einen Seilzug 78 an und bewirkt eine schnelle Bewegung der Sonde 10 um einen vollständigen Abtastweg um den Objektbereich 18. In Fig. 5 ist der Abtastweg als eine Bewegung charakterisiert, die in und aus der Papierebene in der in der Zeichnung dargestellten Orientierung verläuft. Der Motor 72 treibt seinen entsprechenden

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Seilzug 78 über, einen zweiten Drehtisch -80, der seinerseits· die entsprechenden Steuerarme- antreibt, an denen die. Sonde 10 befestigt ist und diese um das Objekt 18 herumführt,' an. Diese Bewegung entspricht einer Bewegung quer über' die Ebene des Objekts nach Fig. 4.-.

' Die bevorzugte Ausführungsform des Sondenantriebs 22 nach den Figuren 1 und 5 wird nun weiter im Detail erläutert. Es ist, wie augenscheinlich ist, ein Ziel, die -Sonde unter dem flüssigen Medium nach einem genauen Abtastplan zu bewegen, der von einem entfernt angeordneten Antrieb außerh.alb des von Flüssigkeit erfüllten Bereiches

. angeordnet ist, und es soll dabei die genaue Steuerung ■aufrechterhalten werden, während sich die Sonde kontinuierlich innerhalb des Tanks, der sie und ie Flüssigkeit aufnimmt, bewegt. Auf- dem Boden des Tanks 12 ist ein Sockel' .79 des Sondenantriebs angeordnet. Ein erster Drehtisch ist auf dem Sockel frei drehbar. Ein .zweiter Drehtisch ist oberhalb des ersten Drehtisches 76 ebenfalls frei drehbar, auch gegenüber dem ersten Drehtisch 76. Oberhalb des zweiten .Drehtisches 80 ist eine rotierende Plattform 81 angeordnet, die mit dem ersten Drehtisch 76 drehfest über "eine Mittenwelle 82 oder andere geeignete Einrichtungen verbunden ist. Von der Plattform 81 erstreckt -sich ein beweglicher Turm oder Ausleger 83, der die Sonde 10 trägt. Der Ausleger 83, die Plattform 81 und der. untere Drehtisch 76 drehen sich zusammen als Einheit.· Von der gegenüberliegenden Seite des Sockels 79 erstreckt sich " ein zweiter Ausleger 84, der sich nach oben gegen den Motor und den Riemenantrieb und das Steuersystem 85 erstreckt. Letzteres ist am oberen Rand. 13 des Tanks 12 befestigt. An den beiden Auslegern 83 und 84 sind kleine Umle.nkrpllen 84A-84D und 83A-83C für den Riementrieb gelagert. . ■

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Es seien nun die Vorderansicht und die Draufsicht nach den Figuren 7 und 8 betrachtet. Dieser Antrieb enthält zwei Hauptwellen 86 und 87, die in Rahmen. 88 und 89 gelagert sind. Die Welle 86 ist von dem Motor 70 antreibbar und ist in aufrechtstehenden Wänden 88A des Rahmens 88 gelagert. Von "dieser Wand 88A steht ein Zapfen 90 vor, auf dem eine Umlenkrolle 91 drehbar gelagert ist. An der Welle 86 ist eine Trommel 92 mit Seilrillen 93 an ihrem Umfang befestigt. Weiterhin ist eine Meßscheibe 94 auf der Welle 86 drehfest angebracht, die Marken zur Erkennung der Winkelposition der Welle 86 und der Trommel 92 tr.ötji . Parallel zur Welle 86 ist eine Welle 87 mit einer von ihr gehaltenen Seilrolle 95 mit zwei Rillen 96' und 97 gelagert. Eine Seilrolle 98 mit einer Rille 99 und eine Seilrolle mit einer Rille 101 befinden sich ebenfalls auf der Welle 87. Die drei Seilrollen 95, 98 und 100 sind auf der 'Welle 87 frei drehbar gelagert. Auf der Welle 87 ist ein Rahmen 102 mittels zweier herabhängender Arme 103 und. 104 drehfest angebracht. Von dem Rahmen 102 erstrecken sich Zapfen 105 und 106, die freilaufende Seilrollen 107 und 108 lagern,

Der erste Seilzug 74 läuft um die Trommel 92.vorn in den · Firjuren 8 und 9 und als Enden 74A und 741) nach unten durch den Rahmen 88 längs des Auslegers 84, übor die Uinlenk- . rollen 84A und 84B zum unteren. Drehtisch 76. Die Drehung * des Motors 70, der Welle 86 und der Trommel 92 bringt über den Seilzug 74 den unteren Drehtisch 76 in Bewegung und somit die daran befestigte obere Plattform 81, den mit dieser verbundenen Ausleger 83 und somit die gesamte' Sondenanordnung,, die somit um die Achse X-X gedreht wird.

Auf diese. Weise wird bewirkt, daß die Sonde auf einer "kreis— bogenförmigen Bahn im Uhrzeigersinn oder im Gegenuhrzeigersinn um die Achse X-X bewegt wird. Die Indikatqrscheibe 94

riiit ihrem zugehörigen Zeiger 94A läßt die Winkellage der Sonde leicht ablesen. : .

Der Seilzug 78 bewegt die Sonde IQ derart, daß"sie in einem Bogen um die Achse Y-Y verschwenkt werden kann, und zwar im wesentlichen unabhängig von der Drehbewegung, der Plattform 81, des Auslegers 83 und der Sonde 10 um die Achse X-X. .' . ■

Der Seilzug 78 verläuft im wesentlichen schleifenförmig vom Motor 72 um die Rollen 95, 98 und 100 den Ausleger 8.4 hinunter um .die entsprechenden Umlenkräder zum Dreh- . tisch 80 und schließlich den Ausleger 83 hinauf, um das Segment 1OA und somit die Sonde 10 um die· Achse Y-Y zu drehen'.· Die Motoren 70 und 72 werden so betrieben,' daß die Plattform 81 und der Arm 1OB, der die Sonde 10 trägt, unabhängig und langsam bewegt werden, wobei die Sonde 10 in einem Bögen um die Achse Y-Y bewegt wird, um das gewünschte· Abtastmuster auszuführen. Ein bevorzugtes Abtastmuster besteht darin, den Arm 1OB und die Sonde 10 einen kompletten Zyklus hin- und herschwingen zu lassen, der darin besteht, die Sonde um 180 in der einen Richtung und dann um 180 in der anderen Richtung um die Achse Y-Y. " zu verschwenken, und zwar für jede ednzelne. Winkelstellung der Drehung um die" Achse X-X. Diese Schwingbewegung wird eingerichtet und aufrechterhalten, während die Plattform 81 kontinuierlich rotiert.

Es sei nun die Beschreibung des Sondenantriebs fortgesetzt. · Die Figuren 5 und 12 zeigen, daß das Seil 78 an der Segmentscheibe 1OA, an der der Arm 1OB befestigt ist, der die Sonde 10.trägt, beginnt. Das Seil 78 beschreibt eine geschlossene Schleife, deren Enden 78E an den einander gegenüberliegenden Seiten des Segmentes 1OA befestigt sind, wodurch dieses

Segment und die Sonde 10 um die Achse Y-Y vers.chwenkt werden können, wenn das Seil in der einen oder anderen Richtung bewegt wird. Die zwei Trums 78L des Seiles 78 verlaufen am Ausleger 8.3 um die Umlenkrollen 83A und 83B nach unten und dann um den Drehtisch 80 herum, der um ■· die X-X-Achse frei drehbar ist. Es läuft dann an dem Ausleger 84 über die Umlenkrollen 84C und 84D nach oben. D'au eine Trum '78A des Seiles 78 verläuft nach oben durch den Rahmen 88 zur Rolle 91, während das andere Trum 78B sich· durch den Rahmen 89 zur Rolle 98 .erstreckt.

Um die Beschreibung der übrigen Teile, zu erleichtern, sei auf die Figuren 8 und 9 bezug genommen. Die Welle 86 .liege vor der Welle 87. Die Trommeln und Seilrollen auf diesen Wellen werden in bezug hierauf mit vorderen und hinteren Teilen beschrieben.

Wie zuvor schon erläutert worden ist, verläuft, das I imiiii' .-■ 78A des Seileg iibtsr die Oberseite und Rückseite der Rollo 91 über die Oberseite und Rückseite der Rolle IOD auf der Welle 87. Dann verläuft es (Fig. 8) um die Rolle 108 vor-' wärts auf der Oberseite der Rolle 95, dann nach unten und um die Vorderseite und nach oben auf der Trommel 92 zu und unter und auf der Rückseite der Rolle 95, dann,nach oben um die Rückseite der Rolle 95 über die Oberseite derselben zur Rolle 107. Das Seil 78A läuft dann gemäß Fig. von der Hinterseite der Rolle 107 zur Oberseite- und auf die Rückseite der Rolle 98 und nach unten um die Rückseite der Rolle 98 zu und durch den Rahmen 89, von wo aus es das' andere Trum 78H wird, das von dem stationären Auslegen 84 nach unten läuft.

Die Drehung der Motorwelle 87 treibt den Rahmen 102, der auf der Welle 87 drehfest angebracht ist. Die Bewegung des Rahmens 102, um den das Seil 78 teilweise gewunden ist, . ·

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bewegt das Seil 78 und treibt daher die Sonde so an, daß ■ sie· um die Achse Y-Y rotiert. Da "das Seil 78 sich um die Rolle 80 erstreckt, kann die Sonde 10 um die'Achse Y-Y gedreht werden,, ohne daß die Plattform 81 und der Ausleger 83 bewegt werden müssen.

Es ist die Bewegung des Auslegers .83 um die vertikale "Achse, die, wenn vom Motor 70 getrieben, den Seilzug 78 zurück zu den Rollen 95, 98 und 100 auf der Welle 87 laufen läßt. In der dargestellten Anordnung erstreckt sich das Seil 78 zur Sonde ziemlich direkt als Seiltrums .· 78A und 78B von. den Leerlaufrollen 100 bzw. 98. Die Windung des Seils 78 in der entgegengesetzten Richtung um den Rahmen 102 und die Rolle.' 95 sowie die Trommel 92 ist vorgesehen-, um der Bewegung im Seil 78 aufgrund der Plattform 81 und dem daran befestigten Ausleger 83 entgegenzuwirken. Alternative Anordnungen sind möglich, aber der Seilantrieb erfordert hier eine gewisse Anpassung, da das Steuersystem stationär, ist, während der angetriebene Teil eine recht komplexe Bewegung ausführen muß.

Wenn die Welle 86 und die Trommel 92 rotieren, somit das Seil 74 un.d die Plattform 81 antreiben, dann wird aufgrund der Bewegung der Plattform auch das Seil 78 gedreht, aber die drei freien Seilrollen und der Rahmen 102 auf der Welle 87 wirken dem. entgegen und das Seil 78 bleibt, im stabilen Zustand. Der Abschnitt des Seiles 78,- der- sich um die Trommel 92 herum und um die Rolle 95 erstreckt, bringt die Rolle 95 in Drehung und damit auch die Rollen 98 und 100. Es sei betont, daß in dieser Folge die Rolle 95 entgegengesetzt zur Richtung der Rollen -98 und 10.0 dreht. Diese fhiWoriuiHj" dor Welle 86 bewirkt 1 edrq 1 i ch, daß die Rollen und 98 und 100 sich auf der Welle 87 frei drehen und den

Rahmen 102 nicht drehen, üo daß die Sonde um die Achse Y-Ynicht verschwenkt Wird. Ähnlich bringt die·Bewegung des Rahmens 102, vom Motor 72 hervorgerufen, keine Bewegung der Welle 05 oder eine Rotation der Plattform urn die Achse X-X hervor. Mit anderen Worten, die Aufgabe hier ist es, dem Seil 78 die Bewegung des Seiles 74 zu vermitteln, ohne Rücksicht auf die unabhängige Bewegung des Seiles "78. Dies müßte nicht notwendig sein, wenn das Seil 78 nicht den Drehtisch 80 umschlingt, jedoch in der dargestellten Ausführungsform ist die Umschlingüng für die Halterung des Seiles sehr praktisch.. ·

Es versteht sic.h, daß andere mechanische Einrichtungen zum Bewegen der Sonde in entsprechenden Richtungen in bezug auf die Abtastebene ebenfalls angewendet werden können, der hier dargestellte Antrieb enthält jedoch eine Reihe neuurt Lger Merkmale, die bei Anordnungen zum Bewegen von ültraschallsonden einzigartig sind und spezielle Aufmerksamkeit verdienen.

Zum Anhang A sei erläutert, daß er eine, vollständige mathematische Ableitung der Fortpflanzung des Oberflächenwellen- ·. modes enthält. Im Anhang B ist eine mathematische Ableitung der Gleichung enthalten, die den Däinpfungswert aufgrund von Streuung angibt. Die Analyse zeigt die Unabhängigkeit der Phasenlage von der Dämpfung des Signals und daß daher nur · eine Amplitudenmessung notwendig ist, um daraus die Absorp-= tionseigenschctften abzuleiten. Die Abwesenheit aller Faktoren außer dem reinen Amplitudenabfal1 in den mathematischen Verhältnissen, die in der Gleichung Nr. BIl im Anhang B ausgedrückt ist, bedeutet einen theoretischen B.eweis für die Vort (^i 1ha Γ t igkei t der Verwendung von akustischen Oberflächenwellen, die für den Betrieb der erf indungiigemäßen Anorclin· \ so wichtig sind, '

Ts sei ferner betont, daß die" Verwendung einer zylindrischen Wellenleitung, wie sie hier beschrieben ist, zwar bevorzugt, aber nicht unbedingt notwendig ist, solange nur ein Äquivalent Einsatz findet, das im Oberflächenwellenmode arbeitet. Zum Beispiel sind in den US-Patentschriften 36 75 128 und 36 09 675 Verwendungen einer speziellen Einrichtung für die Erzeugung von Oberflächenwellen in Mikrowellensystemen beschrieben.

Anhang A . .

Dip (»1 (< i rliuiH|t:ii, clii· die Srhn 1 1 mint) it Π un<| in r i ihmii vc* r I iis.s-l lotien. Medium beut immer j , isind

worin ρ der Druck, u der Geschwindigkeitsvektor, ^die Dichte, des Mediums", a die Schallgeschwindigkeit und t die Zeitvariable ist. Ts sei die harmonische Lösung angenommen

iut * _u =. U e t\. L· ,

P=Pe .

Die Ainpl.i tiidon von Druck und Geschwindigkeitsvektor. I', U ti«¹-nijtjen den G leichuiMjen " ·

- ο ..· S-- w ^vp

In den Zylinderkoordinaten nach Fig. A.l wird die erste Gleichung des Systems A.3 gleich

v-^p "«*■■

worin P als unabhängig von den Winkelkoordinaten angenommen wirtl. fü sin ■ ■

• ■ ik^z " · - · ■ A.5_;

worin R der Gleichung , ' .

-r-

Π 4088 1

r dr

dr'

_> ο

a.6

tj (3η ii(je , wor ι n.

I inc I /Ι-.iiini vim Il 1 ι-ι rliiiii<| Λ. 7 i:;l

HOD Il

^(kr^r)

A. 7.

C₁ - J.(k_rr)

_{Co β} ii⁽²⁾. . (k_rr)

A. 9.

Wie; I it]. l\. I /eitil , tjincl J und Il '· αο

die Hostel- und Hanke 1-

funkiionen. Lu sei ein Stab vom Radius r und eines Mediums

der Dichte «^,'und einer Schallgeschwindigkeit a, angenommen, der sich in einem Medium der Dichte ^L und der Schallgeschwindigkeit a„ befinde. Die radiale Komponente des Geschwindigkeit svektors ist

1 \r ~ "ίωμ"

3P

3r

(kr)

a IO

.39.

I ür r < r ist dnlior

3U08.81

P - . P₁ J u(k_lrr)e~^ikz'^/-

/ι ι -ik z
(k_irr)e z

A. 11

und für- r > r ist

■ . ο

P = (k_2rr) e "^ikz^Z

A. 12

wenn P, und P^ InI cqrnl i onskonstunl en oiri-d.

Die Hrenzbedingungftn bei r =

P und U . Daher sind r

r sind die SLetiqkeiten von

>- J,(k_irr_e) - P₂H^^J _e (k_2rr₀) = 0

A. 13

und die Dispersionsgleichung ist

•ro)

A. 14·,

Φΐ =

k r ■■ jr β φ₂ = ik r

ZX .0

A. 15

wird die Oisptirsionsgleichung

φι _i21 (Φ?)

P Γ JgUl)

2Φ

2; Η

A. 16'.

für φο i'eeill und positiv, werden

- H⁽²⁾ ι(-χφ₂)

JLH⁽²⁾

A.17-

_ebenfalls reell und positiv. Für <p„-*0 werden

■in⁽²⁾

„(2) (-1Φ2)

JL

Φ2

A.18

Für 4>„ -^ cd , werden

-H

ι .

-φ₂

'Jr Φ 2

A.19.

Wenn φ,, reell und positiv ist, dann bezeichnet Gleichung A. einen Oberflächenwellenmode. Gemäß den asymptotischen Gleichun-

• 2A-

gen A-. 19 nimmt das Druckfeld exponentiell mit zunehmender · radialer Distanz r ab, wie es im Beispiel der Fig. 1 gezeigt ist, und die Druckfeldkonfiguration hat die in Fig.·· 3 dargestellte Charakteristik. Die Phasengeschwindigkeit doü OberflächenwelIenmode ist ' ·

Daher ist

^4r)r ² . A. 21

und - - .

• „ 2 _a.²

2 .

Alis -A-. 2 1 und A. 22 folgen

/Φΐ² + Φ 2

I ₌ Y

a₂

^ωΓ.ι =

Φι² +

_Vf - Φι

if * ■ ■*

3ΗΌ881

. 3ft.

W(;il a„ > a ., ist ΐχ'/ν ^- 1 . Daher

^ΑΓ)² Φι² + ψ?²

^~Ä~ ²" ' A.

φΐ

Die I'tiasencjeachwindigkeit des Dberflächenwellenmode' liegt daher im H.oreich

a ι < v_f < a ζ A.26

lim

_A.₂₇,

An tlox" iin.1 ereii Frequenzgrenze ergibt sich aus der Dispersio.nsgleichung - " ■

k_irr₀

P ι ^J e^^K ir

. 28

A..29

kr. ■= ψ! ^^

Jr a

"pt" Φι

3 H 08 8.1

Im unteren Frequenzbereich ergibt daher die Dispersions gleichung

' P_x ^Jo ·

' ~² "pT Φ 1^1

^c J

-A-Jl.

mit ■ . . " · '"■·""■

_γ = 1.781 . Ά.3-2.

Anhantj B '

-ZU-

Dämpfung aufgrund Streuverlusten

Annahme: Volumenelement £V in* Abstand r von der "Achse des WeI1enlei tßrs

6v = Γδτδψδζ ■ . B.1.

Wie· F irj.. · R. L zeigt, ist die Druckamplitude der durch · &\l geslreuten Druckwelle

.' · -ik· r-

worin c der Kompressibilitätsfaktor des Mediums innerhalb, c der Mittelwert des Kompressibilitätsfaktors des Mediums auClerlialb des WeI 1 en Lei ters. P. ist der Druck des Oberfl ächenwell enmode an der Stelle des Vol-umenelements £\l. Der Gesatirtdruck P am Punkt Q, hervorgerufen durch die Ue teilung.der Streuwellen, die den Wellenleiter umgeben, ist

JL_ic ³ /// r P. (- - De =p|£ drdtfdz" _Β,_5>

worin r.dit?. Entfernung zwischen Q und S\l ist und c eine Funktion di>r .Position ist. In sehr großen Entfernungen P wird

ρ "_ -^Κ-'*Ι iff r P. (-'-■ - -1) c ^lko^r άΓάψάζ _Β.₄. se 2ii r_o ^{x c}o ·

3H08B1

v3S

Die radiale Komponente des Geschwindigkeitsvektors, die vom Slreuelemeut des Volumens £V erzeugt wird, ist

und der Gesamtwert von U über die Kucjel vom Radius r

rs ^J s

ist für sehr gcoß'e r

• ^ q_ __i— JJf _r P₁ (_c_ - 1) e °

Die gestreute akustische Gesamtleistung ist

- 2 // ¹¹SC¹¹^c ^rs^{? Üi}

worin U* der .konjugiert komplexe Wert von U ist. W

rsc .JJ. ι · . rsc se

ist unabhängig von r .

Die Phase von P und U wird vom örtlichen Wert von P-. se rsc · ι

diktiert, der ein Diui.ckwert des Ober f lüchenwel 1 enmode ist, d.h. ' .·. ' · · · ·

ίϊ\ , -ik„z

^(k2r^{r) e} -

7,

3 HO

Die akustische Leistung, die. dem Oberflächenwellenmode zugeordnet ist, ist · ·

W = 4 ίί ^{r p}· ^u άχ-<3ψ = ν f χ- P. Ü* dr _R _q ^wx 2 ι ^J. xz - £ xz ■ ti.y,

worin ll^x ili'i¹ koiijin) i orl komp1o<o Weil dc>r /-Kompoluinl t: do« tlesuhw i nciicjkei tuvektors des Ober f liictienwellenmode ist. Die z-Komponente ist gegeben durch

3z . '

ωρ

Die (lesamt dämp f'iing, die der Ober Fl ächenwellenmode über die L änt]ii ζ ti (? s Wellenleiters erleidet, ist gegeben, durch

worin ^ der. örtliche Dämpf ungskoef. Fizient aufgrund von Streuverlusten . ist: Diese Gleichung gilt, solange W ^<W.. Für kleine Verluste wird daher diePhase des ankommenden Oberflächenwellenmode nicht verändert und die. Messung der Dämpfung längs des Wellenleiters wird auf die Summe der Verlusfe bezogen, die an jedem Abschnitt des Wellenleiters Mti f I rt! I nii. ·

3?

Leerseite

Claims

Ansprüche

Ultraschalldiagnoseeinrichtung zum Untersuchen eines Patienten, gekennzeichnet durch eine langgestreckte Ultraschallsonde mit Einrichtungen zum wiederholten .; Aussenden und Zwangsfuhren von Ultraschall-Oberflächenwellen längs der Sonde in solcher Richtung, daß das. · dahinschwindende Druckfeld in das Gewebe senkrecht.zur Oberflächenwelle eindringt, Einrichtungen zum Bewegen · der Ultraschallsonde um den Patienten längs einer Vielzahl von Richtungen, um das dahinschwindende Druckfeld durch das Gewebe längs der Vielzahl der Richtungen·hindurchzuleiten, Einrichtungen zum Detektieren des Energie-. Verlustes in einem derartigen dahinschwindenden Druckfeld, der aus der Absorption durch das Gewebe hervorgerufen wird, während jeder aufeinanderfolgenden Wellenausbreitung, und Einrichtungen zum Verarbeiten und Korrelieren jedes aufeinanderfolgend festgestellten Energieverlustes jeder Ausbreitung zwecks Erzeugens eines errechneten Tomogrammes einer bestimmten Schnittebene.des untersuchten Gewebes. . '".-■■"

MÜNCHEN: TELEFON (Ο881 5301)88 KABEL: PROPINDUS · TELEX Ο524244

BbRLlN: TELEFON (O30I HiUlIIIII K A U E L: P ROP I N DU S · TE LEX O1 84 Ob /
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, • daß die Sonde einen zylindrischen Wellenleiter auf-. weist, der eine"erste Flüssigkeit und einen Wandler enthält., der so orientiert ist, daß er eine Oberflächenwelle in dem Zylinder erzeugt, daß die Sonde in eine zweite Flüssigkeit eingetaucht ist, deren Schallausbreitungsgeschwindigkeit größer ist als die der ersten Flüssigkeit, und daß die zweite Flüssigkeit zur Aufnahme des zu untersuchenden Organs des Patienten bestimmt ist.
3.. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde vollständig von einem Gehäuse umschlossen ist und daß das zu untersuchende Organ ausreichend tief das Gehäuse durchdringt, daß es in das dahinschwindende Feld eintaucht.
4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde längs der Vielzahl von Richtungen mit Hilfe eines Doppelarmantriebes geführt ist, der in einem Gehäuse mit der Sonde enthalten ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde einen langgestreckten Zylinder aufweist, an dessen einem Ende ein Wandler und an dessen anderem

' Ende ein Reflektor angebracht ist,- daß die Sonde eine Flüssigkeit enthält, deren Schallausbreitungsgeschwindigke-it. geringer ist als die des die Sonde umgebenden Mediums, daß dadurch die Ausbreitung in der Sonde längs deren Achse gegen den Reflektor hin und zurück.zu dem Wandler erzwungen wird und daß dadurch das dahinschwindende Feld das zu untersuchende Organ zweimal durchdringt.

• O «. * · · ■ fr

• j. .ϊ t» · « · Φ.«

-3- ■
6. Einrichtung, .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde von einem langgestreckten Arm drehbar .in einem Bogen um das zu untersuchende Organ gehalten ist, daß der Arm um eine Mittenlinie durch das Organ drehbar ist, daß Einrichtungen .zum Bewegen des Armes um einen ersten vollständigen Bogen um das Organ vor-'. hariden sind, und daß Einrichtungen zum Drehen des langgestreckten Armes um die Mittenlinie um eine Schrittlänge und zur Neupositionierung zwecks .Durchführung einer zweiten und zusätzlichen Bogenbewegungen bis zu einer vollständigen Abtastung des Organs vorhanden sind.
7: Ultraschalldiagnoseeinrichtung zum Untersuchen eines Patienten, bestehend aus einem Gefäß zur Aufnahme des Patienten, das eine erste Flüssigkeit enthält, die erste Schallübertragungseigenschaften aufweist, und einer zylindrischen Ultraschallsonde, die einen Ultraschallwandler und eine zweite Flüssigkeit enthält, die zweite Schallübertragungseigenschaften aufweist, die höher wird als jene der ersten Flüssigkeit, wobei der Ultraschallwandler eine Ultraschallwelle erzeugt, die in der Sonde so zwangsgeführt wird, daß nur das dahinschwindende Feld der Oberflächenwelle den Patienten durchdringt, und schließlich bestehend aus auf deti Energieverlust in der Ultraschallwelle empfindliehe Einrichtungen, die einen Rückschluß, auf· die A'bsoprtion durch den Patienten erlauben, welcher Energieverlust durch einen reinen Ainplitudenabfall repräsentiert wird..
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Energieverlust ansprechende Einrichtung ein Amplitudendetektor ist, der auf die Anfangsamplitude

—4- ■ ' ■

und die gemessene Amplitude empfindlich ist und ein Maß für. den Amplitudenabfall entsprechend dem Energie-? verlust liefert. .
9. Einrichtung nach 'Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, " . daß die Sonde längs einer Vielzahl von einzelnen Wegen,, die eine Vielzahl von Ebenen durch den Patienten beschreiben, repositioniert wird, und daß Einrichtungen vorhanden sind, die auf den Gesamt-Energieverlust längs jeder Richtung ansprechen., um die individuelle Absorption einer" Vielzahl von Punkten über jeder Ebene zu errechnen, und daß Einrichtungen zum kontrastreichen Darstellen der individuellen Absorptionen in jeder der Ebenen vorhanden sind.
10. Einrichtung nach Anpsruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Sonde vollständig in einem Behälter angeordnet ist und daß der Patient in den Behälter ausreichend tief eintauchbar ist, daß er das dahinschwindende Feld

- durchdringt. -
11. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die- Sonde längs einer Vielzahl von Richtungen zwangsgeführt ist mittels eines Doppelarmantriebes, der zusammen .mit der Sonde in dem Gefäß angeordnet ist.
12. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die.Sonde von einem langgestreckten Arm zum bogenförmigen Bewegen um.einen Patienten herum getragen ist, daß der Arm um eine Mittenlinie, die durch den Patienten' verläuft, herumbewegbar ist, Einrichtungen zum Bewegen des Armes zwecks Ausführung eines ersten vollständigen Bogens um den Patienten und Einrichtungen zum inkremen-

·" * *-"*^:·. 3Η0881

tellen Verschieben der Sonde längs der Mittenlinie · und zum erneuten bogenförmigen Bewegen der Sonde um den Patienten herum zwecks vollständiger Abtastung des Patienten vorhanden sind.
13. Einrichtung nach Anspruch 6 mit einem Tank mit. einer Flüssigkeit darin, in der die Sonde und ihre'. Bewegungseinrichtung angeordnet sind, gekennzeichnet durch

a) einen in den Tank einbringbaren Sockel,

b) eine um eine vertikale Achse x-x auf dem Sockel • drehbare Plattform,

c) einen ersten Turm, der sich von der Plattform . nach oben erstreckt,

. d), einen die Sonde tragenden Arm, der an dem Turn urn eine horizontale Achse y-.y schwenkbar gelagert ist,

e) einen Antrieb mit einem ersten und einem zweiten Elektromotor, die fest außerhalb der Flüssigkeit, angeordnet, sind und unabhängig voneinander be-" treibbar .sind,

f) erste Kupplu.ngseinrichtungen zum Verbinden des ersten Motors mit der Plattform zwecks .Drehung derselben um die Achse x-x, und

g). zweite Kupplungseinrichtungen zum Verbinden des' zweiten Motors mit dem Arm zum Verschwenken desselben um die Achse y-y. . ■ . .
14. Einrichtung nach Anspruch 13,. dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungseinrichtungen flexible Seilzüge enthalten.
15. Einrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, . . .daß die Bewegungseinrichtung für die Sonde weiterhin .wenigstens eine erste, auf dem Sockel frei drehbare Trommel enthält, daß die Plattform mit der Trommel fest verbunden ist, wodurch die ersten Kupplungseinrichtungen die erste Trommel, die Plattform, den Turm und die Sonde bewegen.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß eine auf dem Sockel frei drehbare zweite Trommel vorhanden ist, die mit den zweiten Kupplungseinrichtungen verbunden ist, die sich bis zum Arm erstrecken, wodurch die ersten und zweiten Kupplungseinrichtungen sich miteinander bewegen, wenn Arm und Sonde bewegt werden. . ·
17. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß Einstelleinrichtungen vorhanden sind, die die Bewegung des ersten Motors auf den zweiten Seilzug " unabhängig von der Bewegung des zweiten Seilzuges durch den zweiten Motor übertragen.