DE3147197C2

DE3147197C2 - Verfahren und Vorrichtung zur Durchführung von Strömungsmessungen an strömenden Medien nach der Ultraschall-Doppler-Methode

Info

Publication number: DE3147197C2
Application number: DE3147197A
Authority: DE
Inventors: Dieter Dipl.-Ing. 8521 Uttenreuth Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1984-12-06
Also published as: DE3147197A1; US4493216A

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf ein solches Verfahren und auf eine solche Vorrichtung, bei der aufgrund unterschiedlicher Formgebung des Ultraschallstrahls sowie unterschiedlicher Signaltoreinstellungen zwei unterschiedliche Dopplersignaleinzugsgebiete (V ↓m ↓1, V ↓p) für die Strömung einstellbar sind. Ziel der Erfindung ist es, ein solches Verfahren und eine solche Vorrichtung des Standes der Technik dahingehend weiterzubilden, daß ohne allzu großen technischen Mehraufwand wenigstens die Strömungsgeschwindigkeit ( v ) und/oder die Strömungsquerschnittsfläche (F) möglichst gleichzeitig mit dem Volumenstrom (Q) unabhängig vom Einstrahlwinkel des Ultraschalls in das strömende Medium gemessen werden können. Dieses Ziel wird erfindungsgemäß erreicht durch Einstellung eines dritten Dopplersignaleinzugsgebiets (V ↓m ↓2), einer Leistungsmessung (P ↓m ↓1, P ↓p, P ↓m ↓2) aus allen drei Gebieten (V ↓m ↓1, V ↓p, V ↓m ↓2) und der Verrechnung der Leistungen zusammen mit weiteren bekannten Größen der Signaleinzugsgebiete dahingehend, daß sich unter Aufhebung der Winkelabhängigkeit direkt die jeweils erwünschte Strömungsgröße (F, v , Q) ergibt. Die Erfindung wird vorzugsweise zur Diagnose von Blutströmungen eingesetzt.

Description

Q = (ν · cos λ) ■ ^VJ. ■ ^L

(D

60

wobei P_m\ die gemessene Leistung der Dopplersignale aus einem ersten Oopplerslgnaleinzugsgebiet mit dem Volumen V_mX urtd der Dicke d und P_p die gemessene Dopplerslgnallelstu^rig aus einem zweiten Dopplersignalelnzugsgeblet mit dem Volumen V₁, darstellen. Die Winkelgeschwindigkeit ν Ist zwar mit dem Kosinus des Einstrahlwinkels α des Ultraschalls In das strömende Medium behaftet. Da aie Größe ν · cos α jedoch als Geschwindigkeitskomponente in Schallausbreitungsrichtung direkt gemessen wird, findet man den Volumenstrom Q ohne zusätzliche Winkelmessung. Ein ähnliches Verfahren zur Messung des Volumenstroms Q nach der Uitraschall-Doppler-Methode ist auch in der DE-PS 24 61 264 beschrieben. Hier ergibt sich der Volumenstrom Q unabhängig vom Einstrahlwinkel des Ultraschalls in das strömende Medium bei Messung an gekrümmt verlaufenden Strömungsgefäßen, da in einem solchen Falle die Meßanordnung so eingestellt werden kann, daß der Einstrahlwinkel bezüglich der Strömungsrichtung nahezu Null ist. Bei jedem anderen Einstrahlwinkel ergibt sich jedoch der Volumenstrom lediglich nach der Beziehung:

> = (ν ■ sin α) · ^VJL ■ ί™1

4 Pp

wobei P_p wieder die Leistung der Dopplersignale aus dem zweiten Dopplersignaleinzugsgeblet mit dem Volumen V_p und P_ml die Leistung von Dopplersignalen darstellt, die aus einem dritten Dopplersignaleinzugsgebiet mit der Breite b stammen.

Nach dem Verfahren des Aufsatzes von C. F. Hottinger und J. D. Meindl sowie nach dem Sonderfall der DE-PS 24 61 264 läßt sich zwar der Volumenstrom direkt winkelunabhängig messen; will man jedoch gleichzeitig auch noch die Strömungsgeschwindigkeit ν und/oder den Strömungsquerschnitt F ermitteln, so muß selbst im Falle des Verfahrens des Aufsatzes von C. F. Hottlnger und J. D. Melndl eine winkelabhängige Messung durchgeführt werden, da die Blutflußgeschwlndlgkeit bzw. die Querschnittsfläche der Strömung vom Einstrahlwinkel α nach einer Kosinusbeziehung abhängig sind. Zum allgemeinen Fall der DE-PS 24 61 264 wurde bereits erwähnt, daß die Messung des Volumenstroms Q nur dann möglich Ist, wenn gleichzeltig auch die Strömungsgeschwindigkeit ν In Kombination mit sin α gemessen wird.

Aufgabe der Erfindung Ist es, ein solches Verfahren aus der Ultraschall-Doppler-Technlk anzugeben, bei dem ohne allzu großen technischen Mehraufwand wenigstens die Strömungsgeschwindigkeit und/oder die Strömungsquerschnittsfläche und möglichst gleichzeitig auch noch der Volumenstrom völlig unabhängig vom Einstrahlwinkel des Ultraschalls In das strömende Medium gemessen werden können.

Die Aufgabe wird, ausgehend von einem Verfahren der eingangs genannten Art, erfindungsgemäß durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst. Eine Vorrichtung zur Durchführung dieses erfindungsgemäßen Verfahrens ergibt sich aus Anspruch 5.

Die Erfindung kombiniert In vorteilhafter Welse die beiden aus dem Aufsatz von C. F. Hottinger und J. D. Meindl sowie aus der DE-PS 24 61264 bekannten Meßverfahren In der Welse, daß sich durch entsprechende Verknüpfung der sich aus beiden Verfahren ergebenden Leistungen eine winkelunabhängige Messung der Strömungsquerschnittsfläche F und/oder der Strömungsgeschwindigkeit ν ergibt. Geht man davc aus, daß die Merkmale a) und b) des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 Teil jenes Verfahrens sind, das von C. F. Hottlnger und J. D. Meindl stammt, so läßt sich aus b) bei entsprechender Verhältnisbildung aber auch noch zusätzlich der Volumenstrom Q nach der Beziehung (1) winkelunabhängig messen. Damit

lassen sich dann aber sowohl ν und F als auch Q gleichzeitig winkelunabhängig erfassen. Die Merkmale a) und b) des Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sind also Teilmerkmale des Verfahrens von C. D. Hottinger und J. D. Meindl. Die Merkmale c) und d) des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 sind hingegen Teilmerkmale eines Verfahrens, wie es in der DE-PS 24 61264 unter Schutz gestellt ist. Der überraschende und erhebliche Vorteil der Erfindung liegt jedoch nicht schon allein in der Kombination der Teilmerkmale a) und b) des einen Verfahrens mit den Teilmerkmalen c) und d) des anderen Verfahrens; er ergibt sich vielmehr erst aufgrund einer derartigen Kombination bei Hinzufügung des Merkmals e), wodurch die winkelunabhängige Bestimmung auch noch der Strömungsgeschwin- !5 digkeit und/oder der Strömungsquerschnittsfläche erst ermöglicht wird.

In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung soll also das erste Dopplersignaleinzugsgebiet so eingestellt sein, daß es vom Kosinus des Abstrahlwinkels abhängt, während das dritte Dopplersignaleinzugsgebiet so eingestellt sein soll, daß es vom Sinus des Einstrahlwinkels abhängt. Aus den erhaltenen Leistungen sowie den bekannten Größen aller Signaleinzugsgebiete (also auch jenen des gemeinsamen zweiten Signaleinzugsgebiets) läßt sich dann die Strömungsquerschnittsfläche F unter Verwendung des Satzes des Pythagoras so ermitteln, daß sich die Strömungsquerschnittsfläche F nach folgender Gleichung ergibt:

F =

(J-)² + (J-)¹

PmY P_m2

(3)

30

35

Die Strömungsgeschwindigkeit ν ergibt sich in einfachster Weise nach der Beziehung ν = Q, indem für Q die Gleichung (1) und für F die Gleichung (3) eingesetzt werden. Es ergibt sich dann für die Strömungsgeschwindigkeit die Beziehung:

V=^-V(JL)² + (*)>. (v COS

OI O2

(4)

Da ν cos α wieder nur die direkt meßbare Geschwindigkeitskomponente in Schallrichtung darstellt, erhält man die Strömungsgeschwindigkeit ν direkt winkelunabhängig lediglich durch Messung der beiden Dopplersignalleistungen P_mi und P_ml aus dem ersten und aus dem dritten Dopplersignaleinzugsgebiet.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung und in Verbindung mit den restlichen Unteransprüchen.

Es zeigt

Fig. 1 eine Darstellung mit einem an sich bekannten Ultraschall-Doppler-Applikator zur Erläuterung der prinzipiellen Funktionsweise der vorliegenden Erfindung und

Fig. 2 ein Prinzlpschaltbild zur Durchführung des Meßverfahrens.

Die Fig. 1 zeigt einen Ultraschall-Doppler-Applikator 1, so wie er im Prinzip auch im Aufsatz von C. F. Hottinger und J. D. Meindl bzw. in der DE-PS 24 6 i 264 beschrieben ist. Der Applikator 1 umfaßt demnach ein Trägerteil 2, z. B. aus Kunststoff, an dessen Applikationsflache ein kleinerer zentraler Ultraschallschwinger 3 sowie ein großflächigerer Ultraschallschwinger 4, der den kleineren zentralen Ultraschallschwinger 3 umgibt, angeordnet sind. Der Applikator 1 liegt auf der Körperoberfläche 5 eines Patienten auf, an dem Blutströmungsmessungen beispielsweise an der dargestellten Blutader 6 durchgeführt werden sollen. Die Blutader 6 hat die Querschnittsfläche F. Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit des Blutes in der Ader Ist mit ν dargestellt.

Der kleinere zentrale Ultraschallschwinger 3 des Appllkators 1 erzeugt einen schmalen ersten Ultraschallstrahl 7, der im folgenden als Eichstrahl bezeichnet wird. Beide Ultraschallschwinger, d. h. der kleinere zentrale Ultraschallschwinger 3 und der ihn umgebende großflächigere äußere Ultraschallschwinger 4, erzeugen zusammen hingegen einen gegenüber dem Eichstrah! dickeren zweiten Ultraschallstrahl 8, der im folgenden als Hauptstrahl bezeichnet wird. Wie anhand des Prinzipschaltbildes der Fig. 2 noch näher erläutert wird, enthält die Verarbeitungsschaltung für die Dopplersignale, die vom Ultraschall-Doppler-Applikator 1 empfangen werden, drei elektronische Zeittore, mittels deren Torzelten sich der Signalempfang auf drei speziell selektierte Tiefenbereiche im untersuchten Objekt einstellen läßt. Nach Flg. 2 gilt die Toröffnungszeit T_p beispielsweise für den Eichstrahl 7 des zentralen Ultraschallschwingers 3. In Verbindung mit T_p sowie dem äußeren Umfang des Eichstrahls wird also vom Eichstrahl 7 in der bekannten Weise und wie in Fig. 1 dargestellt, ein innerhalb der Blutströmung liegendes Probevolumen V_p herausgeschnitten, das dem zweiten Signaleinzugsgebiet des Patentanspruchs 1 entspricht. Die Torzeiten 7"_m, und T_m2 gelten hingegen für den Hauptstrahl 8. T_mi ist dabei nach dem Aufsatz von C. F. Hottinger und J. D. Meindl so angelegt, daß sich in Kombination mit dem äußeren Umfang des Hauptstrahls 8 das in Fig. 1 dargestellte Meßvolumen V_m] der Blutader 6 ergibt. Die Torzeit T_m2, die nach der Lehre der DE-PS 24 61 264 eingestellt ist, führt hingegen in Verbindung mit den äußeren Abmessungen des Hauptstrahls 8 zu einem Meßvolumen V_m2 der Blutader 6, wie es in F1 g. 1 strichpunktiert gezeichnet ist. Das Meßvolumen V_mX entspricht dabei wieder dem Volumen des ersten Dopplersignaleinzugsgebiets und daß Meßvolumen V_m2 dem Volumen des dritten Dopplersignaleinzugsgebiets gemäß Patentanspruch 1. P_p, P_ml und P_ml sind wieder die Leistungen, die die Dopplersignale haben, die aus den Volumen V_p, V_m] und V_m2 empfangen werden, b und d sind wieder die vorstehend schon beschriebenen sowie auch in der F i g. 1 angedeuteten weiteren Größen der einzelnen Volumina. Die

soll vorzugsweise der Abmessung α des Probevolumens in Schallstrahlrichtung (F_ml = T_p) entsprechen. Beide Abmessungen d und α können aber auch unterschiedlich sein. Die Torzeit T_ml kann zwischen einem Minimalwert, der lediglich sicherstellt, daß das rohrförmige Volumen V_m2 In Schallrichtung nicht beschnitten wird, und Unendlich liegen.

Nach der Meßmethode des Aufsatzes von C. F. Hottinger und J. D. Meindl ergibt sich also der Volumenstrom Q unter Berücksichtigung der Leitung /*„,, aus dem Meßvolumen V_ml nach der eingangs schon erwähnten Beziehung (1). Nach der Meßmethode der DE-PS 24 61 264 erhält man hingegen unier Berücksichtigung der Leistung P_m2 aus dem Meßvolumen V_ml den Volumenstrom Q nach der ebenfalls eingangs schon erläuterten Beziehung (2). Wird unter Berücksichtigung der Beziehung F = Q aus Gleichung (1) nach der Fläche

F aufgelöst, so erhält man die Beziehung:

F = cos α · ü? ■ üiüL (5)

Für die Gleichung (2) ergibt sich entsprechend

F=SInOt-J?-^ (6)

* Pp

10

Unter Anwendung des Satzes des Pythagoras können beide Gleichungen für die Fläche wie folgt miteinander kombiniert werden:

rf Γ (^PP Ί)² +(^PP »\² 1

^r L ^i" Vp ^KT^i Tp> J =

I (7)

Aus Gleichung (7) erhält man dann nach erneuter Auflösung die Querschnittsfläche F der Blutader nach der eingangs schon genannten Beziehung (3). Diese Beziehung für die Fläche F Ist unabhängig vom Einfallswinkel α. Sie beinhaltet nur noch die zu messenden Dopplersignalleistungen P_p, P_ml und P„₂ aus den drei unterschiedlichen Signaleinzugsgebieten. Die Systemgrößen b, d und V_p sind bekannt. Damit kann also, wie erwünscht, die Querschnittsfläche F unabhängig von ihrer zufälligen Gestalt und Winkellage und ihrer gegebenenfalls pulsatorisch bedingten zeltlichen Änderung ausschließlich mittels Doppler-Technlk gemessen werden, Im Gegensatz zum Meßverfahren der DE-AS 18 12 017, das zum Funktionleren immer unpathologische kreisrunde Gefäßquerschnitte voraussetzt.

Die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ν erhält man aus der Beziehung \> =Q durch Einsetzen der Gleichungen (1) und (3) in der Torrn der eingangs aufgeführten Gleichung (4).

Im Prinzipschaltbild der F1 g. 2 ist der Ultraschall-Doppler-Applikator über die Sende- und Empfangsleitung 9 mit einer Signalweiche 10 verbunden. Über diese Signalweiche werden den Schwingern 3 und 4 des Applikator 1 zu deren Erregung im Sendefall Hothfrequenzsendeimpulse eines Hochfrequenzsenders 11 mit vorgeschaltetem Sendetor 12 zugeleitet. Die aus dem Körperinnern anfallenden Ultraschallechosignale werden vom Dopplerapplikator 1 empfangen und als rückgewandelte elektrische Signale wiederum über die Welche 10 einem Empfangsverstärker 13 zugeleitet. Von dort gelangen die elektrischen Echosignale auf die vorstehend schon erwähnten drei Empfangstore 14, 15 und 16 mit den Torzeiten T_p, Τ_ηλ und T_m2. Diese Tore lassen nur Signale aus den erwünschten drei Signaleinzugsgebieten V_p, K_ml und V_m2 hindurch. Die hindurchgelassenen Signale gelangen auf Modulatoren 17, 18, 19 mit Ausgangstiefpässen 20, 21, 22, wo durch Demodulation in üblicher Weise die niederfrequenten Dopplersignale erhalten werden. Diese niederfrequenten Dopplersignale gehen dann zur Leistungsmessung auf Leistungsbildner 23, 24 und 25. Die anfallenden Leistungen P_p, P_ml und P_m2 werden in der dargestellten Weise auf Rechnereinheiten 26, 27 und 28 gegeben. Die Rechnereinheit 26 berechnet nach Gleichung (1) die Strömungsquerschnittsfläche F der Ader 6, die Rechnereinheit 27 errechnet nach Gleichung (4) entsprechend die mittlere Strömungsgeschwindigkeit 7 des Blutes in der Ader und die Rechnereinheit 28 errechnet unabhängig vom Einstrabiwinkel den Volumenstrom Q. Der Block 29 1st eine zentrale Steuereinrichtung.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Durchführung von Strömungsmessungen an strömenden Medien, insbesondere Blut In seinen Gefäßen, nach der Ultraschall-Dopp-Ier-Methode, bei dem

a) aufgrund unterschiedlicher erster und zweiter Formgebung des Ultraschallstrahles zwei im Umfang unterschiedliche und aufgrund erster und zweiter Signaltoreinstellung gegebenenfalls auch In der In Schallrichtung liegenden Ausdehnung unterschiedliche Dopplersignaleinzugsgebiete für die Strömung einstellbar sind, wobei wenigstens das erste Slgnalelnzugsgebtet in vorgebbarer Welse vom Einfallswinkel des Ultraschallstrahls In das Untersuchungsgebiet abhängig ist,

b) die Leistungen der aus dem ersten und zweiten Signaleinzugsgebiet anfallenden Dopplersignale gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß

c) zusätzlich zu dem schon vorhandenen ersten und zweiten Dopplerslgnaleinzugsgeblet (V_m] bzw. V_p) aufgrund dritter entsprechender Formgebung des Ultraschallstrahls und/oder dritter unterschiedlicher Signaltoreinstellung auch noch ein drittes Dopplerslgnaleinzugsgeblet (1^₂) einstellbar ist, das, verglichen mit dem ersten Signaleinzugsgebiet (V_m{), in komplementärer Weise vom Schalleinfallswinkel abhängig ist,

d) die Leistung (P_m2) der aus diesem dritten Signaleinzugsgebiet (V_m2) stammenden Dopplersignale ebenfalls gemessen wird,

e) die sich aus b) und d) ergebenden Leistungen (P₁,, P_mi, P_m2) zusammen mit weiteren bekannten Größen der Signaleinzugsgebiete so miteinander verknüpft werden, daß sich unter Aufhebung der Winkelabhängigkeit direkt die Strömungsquerschnlttsfläche (F) und/oder die Strömungsgeschwindigkeit (v) ergibt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Dopplerslgnaleinzugsgeblet (V_ml) so eingestellt ist, daß es vom Kosinus des Einstrahlwinkels (α) abhängt, während das dritte Dopplerslgnalelnzugsgebiet (^₂) so eingestellt ist, daß es vom Sinus des Einstrahlwinkels (α) abhängt und daß aus den erhaltenen Leistungen sowie den so bekannten Größen der Signalelnzugsgeblete die Strömungsquerschnittsfläche (F) unter Verwendung des Satzes des Pythagoras ermittelbar ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Strömungsgeschwindigkeit ν aus den gemessenen Leistungen P_ml und P_m2 sowie den Systemgrößen b und d nach der Beziehung

"ml

60

ermittelt wird.

4. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder einem der Ansprüche 1 bis 3, mit einem Ultraschall-Doppler-Appllkator (1), der die beiden Ultraschallstrahlen (7, 8) mit unterschiedlichem Umfang erzeugt, sowie mit Leistungsmessern (21, 20) zur Erfassung der Leistungen (/>„,,, P_n) der Dopplersignale, die aus dem ersten Signaleinzugsgebiet (V_m{) und dem zweiten Signaleinzugsgebiet (V_p) stammen, gekennzeichnet durch eine Einrichtung (16, Umfang Ultraschallstrahi) zum Einstellen eines dritten Dopplersignaleinzugsgeblets (V_m2) In komplementärer Weise zum Winkel des ersten Signaleinzugsgebiets (K_ml) und durch einen nachgeschalteten weiteren Leistungsmesser (25), der die Leistung (P_m2) der aus dem dritten Signaleinzugsgebiet (V_m2) stammenden Dopplersignale erfaßt, sowie mit Rechnereinheiten (26, 27), die aus den sich ergebenden Leistungen (P_p, Ρ_ηΛ, P_mi) zusammen mit Systemparametern (V_p, b, d) unter Aufhebung der Winkelabhängigkeit direkt die Strömungsquerschnittfläche (F) und/oder die Strömungsgeschwindigkeit (v) errechnen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Einstellung des Volumens (V_m2) des dritten Signaleinzugsgebiets ein Empfangstor (16) umfaßt, dessen Torzelt (T_ml) zwischen einem Minimalwert, der lediglich sicherstellt, daß das Volumen (V_m2) in Schallrichtung nicht beschnitten wird, und Unendlich liegt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß auch im Falle des Volumens (K_ml) des ersten Signaleinzugsgebiets und des Volumens (Y_p) des zweiten Slgnalelnzugsgeblets die Ausdehnung der Volumina in Schallstrahlrichtung durch elektronische Empfangstore (14, 15) mit entsprechend vorwählbaren Torzeiten (T_ml, T_p) einstellbar sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall des ersten und des zweiten Signaleinzugsgebiets die Torzeiten (T_ml, T_p) der zugeordneten elektronischen Empfangstore (14, 15) gleich groß gewählt sind, so daß beide Signaleinzugsgebiete (V_mU V_p) In Abstrahlrichtung des Ultraschalls dieselbe dicke (d) aufweisen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß den Leistungsmessern (23, 24, 25) drei Rechnereinheiten (26, 27, 28) nachgeschaltet sind, von denen die erste (26) die Strömungsquerschnittsfläche (F) nach der Im Anspruch 3 niedergelegten Gleichung errechnet.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Rechnereinheit (27) die Strömungsgeschwindigkeit (v) nach der im Anspruch 4 niedergelegten Gleichung errechnet.

10. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die dritte Rechnereinheit (28) den Volumenstrom (Q) nach der Beziehung

Q = (v cos <x) · !f · 5üi

d P₀

errechnet, wobei ν · cos α jedoch die direkt In Schallstrahlrichtung gemessene Geschwindigkeitskomponente ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Doppler-Appllkator (1) einen kleineren zentralen Ultraschallschwinger (3) und einen großflächigeren Ultraschallschwinger (4). der den kleineren zentralen Ultraschallschwinger umgibt, umfaßt, wobei der kleinere zentrale Ultraschallschwinger (3) mit seinem Umfang den Umfang des Volumens (V_p) des zweiten Signaleinzugsgebiets und der Umfang des den zentralen Ultraschallschwinger umgebenden äußeren

Uitraschallschwingers (4) unter Einschluß des zentralen Ultraschallschwingers (3) die Umfange der Volumina (K_ml, K_m2) des ersten und des dritten Signaleinzugsgebiets festlegt.

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Durchführung 'on Strömungsmessungen an strömenden Medien ach der Uitraschall-Doppler-Methode gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs i. Sie bezieht sich ebenso auf eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Mit der Uitraschall-Doppler-Methode lassen sich bekanntlich Strömungsmessungen derart durchführen, daß man im Endergebnis die Strömungsgeschwindigkeit, den Strömungsquerschnitt oder den Volumenstrom erhält. Der Volumenstrom Q strömender Medien ergibt sich bei beliebig ausgebildetem Geschwindigkeitsprofil bekanntlich zu £ = F-v,_wobei F die Querschnittsfläche der Strömung und ν einen Mittelwert der Strömungsgeschwindigkeit darstellen.

Der Mittelwert ν läßt sich nach einer Uitraschall-Doppler-Methode ermitteln, wie sie z. B. In der DE-AS 17 91191 beschrieben ist. Die Querschnlttsfläche F kann beispielsweise nach Art der DE-AS 18 12 017 auf dem Umweg über die Ermittlung eines Gefäßradius ebenfalls nach der Ultraschall-Doppler-Methode gemessen werden. Andere Meßmöglichkeiten außerhalb der Uitraschall-Doppler-Methode sind ebenfalls anwendbar. Alle bekannten Methoden zur Bestimmung der Strömungsgeschwindigkeit ν und der Querschnlttsfläche F haben, abgesehen davon, daß einige (insbesondere DE-AS 18 12 017) relativ ungenau und deshalb mit Meßfehlern behaftet sind, den Nachteil der Abhängigkeit vom Einstrahlwinkel des Ultraschalls in das strömende Medium. Diesem Problem konnte bisher nur, zumindest was die Messung der Strömungsgeschwindigkeit betrifft, dadurch begegnet werden, daß entweder der Winkel mit zusätzlichem technischen Aufwand explizit gemessen wurde (z.B. DE-PS 23 41476 oder DE-PS 25 55 134) oder durch eine Zwelstrahlkreuzmessung (z.B. gemäß DE-PS 17 98 104) der Winkel eliminiert wurde. Eine winkelunabhängige Querschniitsmessung konnte dabei aber immer noch nicht durchgeführt werden.

Was den Volumenstrom Q betrifft, so läßt sich dieser allerdings winkelunabhängig nach einem solchen Doppler-Verfahren ermitteln, wie es z. B. im Aufsatz »An Ultrasonic Technique for Unambiguous Measurement of Blood Volume Flow« von C. F. Hottlnger und J. D. Melndl In der Zeitschrift »Ultrasonics Symposium Proceedings, IEEE Cat. No. 74 CHO 896-1SU, 1974, beschrieben ist. Nach diesem Verfahren, das auch Gegenstand des Oberbegriffs des Patentanspruchs 1 1st, ergibt sich der Votumenstrom Q nach der Beziehung: