DE3406179C1 - Device for the measurement of the position and movement of at least one measurement point - Google Patents

Device for the measurement of the position and movement of at least one measurement point

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Markus Dr.Rer.Nat. Hansen
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Günter Dr.Dr. 2509 Meckenheim Schumpe
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Schumpe Guenter Prof Dr Dr 5309 Meckenheim
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Abstract

The invention describes a device for the measurement of the movement of at least one measurement point in the three space coordinates and in time, especially for medical diagnosis. Several ultrasound emitters are preferably fastened on the body to be examined, for example a patient. The emitters are excited to emit travelling waves which are received by several stationary ultrasound receivers. An EDP unit uses the transit times of the travelling wave pulses between the emitters and receivers to calculate the particular transit times of the ultrasonic pulses and, from them in turn, the instantaneous location of the particular emitter fastened on the body. If several emitters are fastened on the body complicated movements can be analysed and diagnosed. According to the invention, the stationary ultrasound receivers are located in space, i.e. in more than one plane. This ensures that each emitted signal is picked up by at least three stationary receivers independently of the particular movements executed and is thus not lost to evaluation. <IMAGE>

Description

-sender definiert ist Erfindungsgemäß ordnet man somit die Ultraschallempfänger bzw. -sender nicht alle in einer Ebene an, sondern wenigstens einen dieser raumfesten Ultra- schallempfänger bzw. -sender außerhalb dieser Ebene.-sender is defined. According to the invention, this is how the ultrasonic receivers are assigned or transmitters not all in one level, but at least one of these fixed in space ultra- sound receiver or transmitter outside this level.

Man wird also alle raumfesten Ultraschallempfänger bzw. -sender so anordnen, daß bezüglich der gerade durchgeführten Untersuchung sichergestellt wird, daß alle Schallimpulse jeweils von wenigstens drei der raumfesten Ultraschallempfängern bzw. -sendern empfangen werden, auch wenn sich während der Messung, beispielsweise bedingt durch Bewegungen eines Probanden, die Richtung der abgestrahlten Impulse im Raum ändert bzw. sich bewegende Körperteile des Probanden die Ausbreitung der Impulse stören. Auch kann die Software der EDV-Anlage jetzt störende Reflexionen besser von Meßimpulsen unterscheiden, da sichergestellt ist, daß alle abgestrahlten Impulse von Ultraschallempfängern empfangen werden. Dies führt auch zu einer Beschleunigung des Verarbeitungsprozesses der Daten in der EDV-Anlage.So one becomes all fixed ultrasound receivers or transmitters like this order that it is ensured with regard to the examination that has just been carried out, that all sound impulses from at least three of the fixed ultrasonic receivers or transmitters are received, even if during the measurement, for example the direction of the emitted impulses due to the movements of a test person in the room or moving body parts of the test subject changes the spread of the Disrupt impulses. The software of the EDP system can now also have disruptive reflections better distinguish from measuring pulses, since it is ensured that all emitted Pulses are received by ultrasonic receivers. This also leads to an acceleration the processing of the data in the IT system.

Der EDV-Anlage gibt man die Orte der raumfesten Ultraschallempfänger bzw. -sender ein, damit diese Orte in Beziehung zu einem geeigneten Koordinatensystem gebracht werden können, in der Regel einem kartesischen Koordinatensystem. The EDP system is given the locations of the fixed ultrasonic receivers or transmitters so that these locations are related to a suitable coordinate system can be brought, usually a Cartesian coordinate system.

Bevorzugt wird es, wenn die raumfesten Ultraschallempfänger bzw. -sender an zumindest einigen der Kanten eines gedachten Würfels angeordnet sind. Dadurch wird die Eingabe der Koordinaten der raumfesten Ultraschallempfänger bzw. -sender und deren Zuordnung zu dem gegebenen Koordinatensystem vereinfacht, weil die Ebenen, die die raumfesten Ultraschallempfänger bzw. -sender miteinander einschließen, senkrecht aufeinander stehen. It is preferred if the fixed ultrasound receivers or transmitters are arranged on at least some of the edges of an imaginary cube. This enables the entry of the coordinates of the fixed ultrasound receiver or -sender and their assignment to the given coordinate system simplified because the levels that enclose the fixed ultrasonic receivers or transmitters with one another, stand perpendicular to each other.

Es können die raumfesten Ultraschallempfänger bzw. The fixed ultrasonic receivers or

-sender auch an vorgegebenen Stellen der Flächen dieses Würfels angeordnet sein.-transmitters are also arranged at predetermined locations on the faces of this cube be.

Allgemein ist man bei Beachtung der vorstehend angegebenen Prinzipien frei in der Aufstellung der raumfesten Ultraschallempfänger bzw. -sender. Diese können an geeigneten Halterungen verschiebbar angeordnet sein, damit deren Ort für jede Messung optimiert werden kann. In general, one is in compliance with the principles given above free in the installation of the fixed ultrasonic receivers or transmitters. These can be slidably arranged on suitable brackets, so that their location for every measurement can be optimized.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Aus führungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt F i g. 1~zur Erläuterung des verwendeten Prinzips perspektivisch und schematisch einen Meßaufbau, wobei mehrere Ultraschallsender am Körper eines Probanden befestigt sind; Fig.2 - ein Blockschaltbild zur Erläuterung der grundsätzlichen Arbeitsweise der verwendeten Vorrichtung, wobei zur Vereinfachung eine eindimensionale Meßstrecke zugrunde gelegt wird. The invention is based on an exemplary embodiment from below explained in more detail. It shows F i g. 1 ~ to explain the principle used in perspective and schematically a measurement setup, with several ultrasonic transmitters on the body of one Subjects are attached; Fig.2 - a block diagram to explain the basic Operation of the device used, with a one-dimensional one for simplicity Measurement section is used as a basis.

Vorab sei bemerkt, daß die zeichnerisch dargestellte Anordnung bevorzugt wird, bei der an den sich bewegenden Meßpunkten Ultraschallsender befestigt sind, deren Impulse von raumfesten Ultraschallempfängern empfangen und ausgewertet werden. Grundsätzlich ist aber auch die umgekehrte Anordnung möglich, bei der also die raumfesten Bauteile Ultraschallsender sind und die sich bewegenden Bauteile Ultraschallempfänger. It should be noted in advance that the arrangement shown in the drawing is preferred where ultrasonic transmitters are attached to the moving measuring points, whose impulses are received and evaluated by fixed ultrasonic receivers. In principle, however, the reverse arrangement is also possible, that is to say the one in which the arrangement is fixed in space Components are ultrasonic transmitters and moving components are ultrasonic receivers.

Hierbei müßte nur das Programm entsprechend angepaßt und erweitert werden. Im folgenden wird aber die bevorzugte Anordnung näher beschrieben, bei der am Körper einer zu untersuchenden Person mehrere Ultraschallsender 11 befestigt sind, deren Stoßimpulse von mehreren raumfesten Ultraschallempfängern 12 aufgefangen werden.Only the program would have to be adapted and expanded accordingly will. In the following, however, the preferred arrangement is described in more detail in which a plurality of ultrasound transmitters 11 are attached to the body of a person to be examined are whose shock pulses are received by several fixed ultrasonic receivers 12 will.

Fig. 1 zeigt als Beispiel eine Untersuchungsperson 13, an der mehrere der Ultraschallsender 11 befestigt sind, und zwar an den jeweils interessierenden Körperpartien, wie dies weiter unten noch näher erläutert wird. As an example, FIG. 1 shows an examination person 13 on whom several the ultrasound transmitter 11 are attached, namely to the particular interest Parts of the body, as will be explained in more detail below.

Die Ultraschallsender 11 strahlen Ultraschall-Stoßwellen mit möglichst kugelförmiger Charakteristik und einem gegebenen Öffnungswinkel ab, den man auf die Reichweite der betreffenden Meßanordnung abstimmt.The ultrasonic transmitters 11 emit ultrasonic shock waves with as much as possible spherical characteristic and a given opening angle that you can click on adjusts the range of the measuring arrangement in question.

Raumfest sind mehrere der Ultraschallempfänger 12 vorgesehen, die so angeordnet sind, daß jede der bei Pos. 14 angedeuteten Ultraschallwellen von wenigstens dreien der Ultraschall-Empfänger 12 aufgenommen wird. Als Beispiel ist gezeigt, daß in einer Ebene vor der Untersuchungsperson 13 insgesamt drei der Ultraschall-Empfänger 12 angeordnet sind, und zwar an den Ecken eines gedachten Würfels. Das hierbei verwendete Koordinatensystem mit den Koordinaten x, y und z ist in F i g. 1 ebenfalls angedeutet.Several of the ultrasonic receivers 12 are provided in a fixed manner, which are arranged so that each of the indicated at pos. 14 ultrasonic waves from at least three of the ultrasonic receivers 12 are recorded. As an example is shown that in a plane in front of the person under examination 13 a total of three of the ultrasonic receivers 12 are arranged, namely at the corners of an imaginary cube. The one used here The coordinate system with the coordinates x, y and z is shown in FIG. 1 also indicated.

Weitere Ultraschallempfänger 15 sind zusätzlich vorgesehen, und zwar außerhalb der durch die Ultraschallempfänger 12 definierten Ebene. Diese zusätzlichen Ultraschallempfänger 15 können an den Ecken, Kanten oder Flächen des zeichnerisch angedeuteten, gedachten Würfels angeordnet sein, aber auch sonst an beliebigen Stellen im Raum. Sie sollen jeweils so angeordnet werden, daß sie, abhängig von der jeweils durchgeführten Messung, sicher stellen, daß zumindest drei der Ultraschallempfänger 12, 15 jeden Ultraschallimpuls aufnehmen. Die Empfänger 12, 15 können an Stativen, Stangen oder anderen geeigneten Halterungen im Raum einstellbar angebracht werden. Further ultrasonic receivers 15 are also provided, namely outside the plane defined by the ultrasonic receiver 12. These additional Ultrasonic receiver 15 can be drawn on the corners, edges or surfaces of the indicated, imaginary cube, but also otherwise at any location in the room. They should each be arranged so that they, depending on the particular performed measurement, make sure that at least three of the ultrasonic receivers 12, 15 record each ultrasonic pulse. The receivers 12, 15 can be mounted on tripods, Poles or other suitable brackets can be attached in an adjustable manner in the room.

Die Stromversorgung für die Ultraschallsender 11 ist bei Pos. 16 angedeutet. The power supply for the ultrasonic transmitter 11 is at pos. 16 indicated.

Im folgenden wird anhand von F i g. 2 das verwendete Meßprinzip erläutert, wobei zur Vereinfachung angenommen wird, daß es sich um eine eindimensionale Meßstrecke handelt, d. h. mit nur einem Ultraschallsender 1 und einem Ultraschallempfänger 2. In the following, with reference to FIG. 2 explains the measuring principle used, for the sake of simplicity, it is assumed that it is a one-dimensional measuring section acts, d. H. with only one ultrasonic transmitter 1 and one ultrasonic receiver 2.

Ein frei schwingender Oszillator 3, der beispielsweise auf eine Frequenz von 25 Hz eingestellt ist, gibt an einen Senderverstärker 4 beispielsweise alle 40 msec einen Startimpuls, worauf der Ultraschall-Sender 1 dann ein Ultraschallsignal abgibt. Gleichzeitig wird ein Zähler 5 auf Null gesetzt, der daraufhin die Impulse eines Quarzoszillators 6 zu zählen beginnt. Der Quarz-Oszillator 6 schwingt beim angenommenen Beispiel mit 3,438 MHz. A freely oscillating oscillator 3, for example on a frequency of 25 Hz is set, gives to a transmitter amplifier 4, for example, all 40 msec a start pulse, whereupon the ultrasonic transmitter 1 then sends an ultrasonic signal gives away. At the same time a counter 5 is set to zero, which then counts the pulses a crystal oscillator 6 begins to count. The quartz oscillator 6 oscillates when assumed example with 3.438 MHz.

Nach einer bestimmten Laufzeit des vom Ultraschall-Sender 1 abgegebenen Ultraschallimpulses, welche Laufzeit von der Entfernung zwischen Sender und Empfänger abhängt, wird der Impuls im Ultraschall-Empfänger 2 empfangen. In diesem Augenblick sendet der Ultraschall-Empfänger 2 ein Übernahmesignal an einen Zwischenspeicher 7 (Latch-Zwischenspeicher), der daraufhin den gegenwärtigen Zählerstand des Zählers 5 (über die Leitung 8) übernimmt. Das Empfangssignal ist vorher in einem Empfängerverstärker 9 verstärkt worden. Der vom Zähler 5 in den Zwischenspeicher 7 übernommene Zählerstand wird im Zwischenspeicher 7 bis zum entsprechenden Impuls bei der nächsten Einzelmessung gespeichert. Ein Treiber (Decoder-Treiber) stellt den Inhalt des Zwischenspeichers 7 jeweils auf einer Anzeige 10 dar. Dies ist beispielsweise ein Sieben-Segment-Leuchtdioden Display. After a certain running time of the emitted by the ultrasonic transmitter 1 Ultrasonic pulse, which transit time depends on the distance between transmitter and receiver depends, the pulse is received in the ultrasonic receiver 2. At this moment the ultrasonic receiver 2 sends an acceptance signal to a buffer 7 (latch), which then shows the current count of the counter 5 (via line 8) takes over. The received signal is previously in a receiver amplifier 9 has been reinforced. The counter reading transferred from counter 5 to buffer memory 7 is stored in the buffer 7 until the corresponding pulse for the next individual measurement saved. A driver (decoder driver) provides the content of the buffer 7 each on a display 10. This is, for example, a seven-segment light-emitting diode Display.

Da die Schallgeschwindigkeit in Luft (bei einer Temperatur von 200 C) genau 343,8 m pro Sekunde beträgt, zeigt die Anzeige 10 die Entfernung zwischen Ultraschall-Sender 1 und Ultraschall-Empfänger 2 in ein Zehntel mm an. Die Temperaturabhängigkeit beträgt dabei 0,2% pro 10 Temperaturdifferenz, gemessen in Grad Celsius. Mit anderen Worten wird die Anzeige durch die Abstimmung der Schwingungen des Quarz- Oszillators 6 auf die Schallgeschwindigkeit in Luft vereinfacht. Der Quarz-Oszillator 6 kann in seiner Schwingungsfrequenz auch so geregelt werden, daß er die erwähnte Temperaturabhängigkeit der Schallgeschwindigkeit in Luft selbsttätig berücksichtigt. Natürlich kann er auch auf andere Frequenzen eingestellt werden, wobei dann die Anzeige 10 entsprechend geeicht werden muß. Since the speed of sound in air (at a temperature of 200 C) is exactly 343.8 m per second, the display 10 shows the distance between Ultrasonic transmitter 1 and ultrasonic receiver 2 to a tenth of a millimeter. The temperature dependence is 0.2% per 10 temperature difference, measured in degrees Celsius. With others Words, the display is made by the coordination of the oscillations of the quartz Oscillator 6 simplified to the speed of sound in air. The quartz oscillator 6 can its oscillation frequency can also be regulated in such a way that it has the aforementioned temperature dependency the speed of sound in air is automatically taken into account. Of course he can can also be set to other frequencies, the display 10 then correspondingly must be calibrated.

Auf die beschriebene Weise erhält man somit in der Anzeige 10 die Entfernung zwischen Ultraschall-Sender 1 und Ultraschall-Empfänger 2, und zwar bei diesem Beispiel auf Zehntel Millimeter genau. Wiederholt man die vorstehend beschriebene Entfernungsmessung bei sich bewegendem Ultraschall-Sender 1 oder Ultraschall-Empfänger 2, so gibt die Anzeige 10 anschließend die neue Entfernung wieder. Weil der Oszillator 3 als Zeitgeber wirkt und beispielsweise mit einer Frequenz von 25 Hz schwingt, werden die Messungen beim angegebenen Beispiel 25mal pro Sekunde wiederholt. Dies ergibt eine sehr gute Darstellung bei nicht zu schnellen Bewegungen zwischen Ultraschall-Sender 1 und Ultraschall-Empfänger 2. In the manner described, the display 10 thus provides the Distance between ultrasonic transmitter 1 and ultrasonic receiver 2, namely at this example is accurate to a tenth of a millimeter. Repeat the above Distance measurement with moving ultrasonic transmitter 1 or ultrasonic receiver 2, the display 10 then shows the new distance. Because the oscillator 3 acts as a timer and oscillates, for example, at a frequency of 25 Hz, the measurements are repeated 25 times per second in the example given. this results in a very good display if movements between the ultrasonic transmitter are not too fast 1 and ultrasonic receiver 2.

Die Anzeige 10 kann beispielsweise auch als Analogschreiber, Fernsehschirm-Monitor undíoder Drucker ausgebildet sein. Weil im Zwischenspeicher 7 alle Daten zur Verfügung stehen, können daraus auch andere Größen abgeleitet werden, beispielsweise die Geschwindigkeit, mit der sich der Abstand zwischen Ultraschall-Sender 1 und Ultraschall-Empfänger 2 ändert, die daraus abgeleitete Beschleunigung usw. Alles dies kann ebenfalls zur Anzeige gebracht werden. Der Zwischenspeicher 7 ist dann kein reiner Speicher mehr, sondern wird zu einer elektronischen Datenverarbeitungsanlage (EDV-Anlage) ausgebaut. The display 10 can also be used, for example, as an analog recorder, television screen monitor andíor printers. Because all the data is available in the buffer memory 7 other variables can also be derived from this, for example the speed, with which the distance between the ultrasonic transmitter 1 and the ultrasonic receiver 2 changes, the acceleration derived therefrom, etc. All of this can also be used for Display will be brought. The buffer 7 is then no longer a pure memory, but will be expanded into an electronic data processing system (EDP system).

Verwendet man nun nicht nur einen Ultraschall-Empfänger 2, sondern drei räumlich voneinander getrennte Ultraschall-Empfänger, die raumfest angeordnet sind, und gibt man in die EDV-Anlage deren Abstände relativ zu einem vorgegebenen Koordinatensystem ein, so kann man auch die Bewegung des Ultraschall-Senders 1 im Raum messen. Bei diesem Beispiel wird angenommen, daß der Ultraschall-Sender 1 bewegt wird und die Ultraschall-Empfänger 2 raumfest angeordnet sind. Es ist aber auch eine umgekehrte Anordnung mit raumfestem Ultraschall-Sender 1 und beweglichen Ultraschall-Empfängern 2 grundsätzlich möglich, wenngleich vom Programm der EDV-Anlage her aufwendiger. If one uses now not only an ultrasonic receiver 2, but three spatially separated ultrasonic receivers, which are fixed in space are, and you enter their distances in the EDP system relative to a given one A coordinate system, you can also see the movement of the ultrasonic transmitter 1 in Measure space. In this example, it is assumed that the ultrasonic transmitter 1 is moving and the ultrasonic receiver 2 are arranged fixed in space. It is also a reversed arrangement with a fixed ultrasound transmitter 1 and movable ultrasound receivers 2 possible in principle, although the IT system program is more complex.

Claims (2)

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zum Messen der Lage und Bewegung wenigstens eines Meßpunktes in den drei Raumkoordinaten mit einem am Meßpunkt befestigten Ultraschallsender oder -empfänger und mit wenigstens drei raumfesten Ultraschallempfängern bzw. -sendern, wobei ein Impulsgenerator für den bzw. die Ultraschallsender vorgesehen ist sowie eine EDV-Anlage, die die Laufzeiten der Ultraschallsignale zwischen Sender(n) und Empfänger(n) speichert und daraus den Ort des Meßpunktes berechnet, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein vierter raumfester Ultraschallempfänger (15) bzw. -sender im Raum außerhalb derjenigen Ebene angeordnet ist, die durch andere drei raumfest angeordnete Ultraschallempfänger (12) bzw. Claims: 1. Device for measuring the position and movement at least one measuring point in the three spatial coordinates with one attached to the measuring point Ultrasonic transmitter or receiver and with at least three spatially fixed ultrasonic receivers or transmitters, a pulse generator being provided for the ultrasonic transmitter or transmitters is as well as a computer system that records the transit times of the ultrasonic signals between the transmitter (s) and receiver (s) stores and calculates the location of the measuring point therefrom, thereby characterized in that at least one fourth space-fixed ultrasonic receiver (15) or -sender is arranged in the room outside that plane, which by others three fixedly arranged ultrasonic receivers (12) or -sender definiert ist. -sender is defined. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die raumfesten Ultraschallempfänger (12, 15) bzw. -sender an zumindest einigen der Kanten eines gedachten Würfels angeordnet sind, Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zum Messen der Lage und Bewegung wenigstens eines Meßpunktes in den drei Raumkoordinaten mit einem am Meßpunkt befestigten Ultraschallsender oder -empfänger und mit wenigstens drei raumfesten Ultraschallempfängern bzw. -sendern, wobei ein Impulsgenerator für den bzw. die Ultraschallsender vorgesehen ist sowie eine EDV-Anlage, die die Laufzeiten der Ultraschallsignale zwischen Sender(n) und Empfänger(n) speichert und daraus den Ort des Meßpunktes berechnet. Diese Vorrichtung dient insbesondere der medizinischen Diagnose. 2. Apparatus according to claim 1, characterized in that the spatially fixed Ultrasonic receivers (12, 15) or transmitters on at least some of the edges of one imaginary cube are arranged, the invention is based on a device for measuring the position and movement of at least one measuring point in the three spatial coordinates with an ultrasonic transmitter or receiver attached to the measuring point and with at least three fixed ultrasonic receivers or transmitters, one pulse generator for the ultrasonic transmitter (s) is provided as well as a computer system that records the running times the ultrasonic signals between transmitter (s) and receiver (s) stores and from it the location of the measuring point is calculated. This device is used in particular for medical purposes Diagnosis. Eine solche Vorrichtung ist beschrieben in einem Aufsatz von G. Schumpe u. a. mit dem Titel »Ganguntersuchungen und funktionelle Wirbelsäulenvermessungen mittels eines neu entwickelten Echtzeit-Ultraschall-Topometer«, erschienen in der Zeitschrift »Funktionelle Diagnostik in der Orthopädie«, Enke, Stuttgart, 1979, S. 69 ff. Diese Vorrichtung hat sich an und für sich bewährt. Mit ihr ist ein räumliches Auflösungsvermögen eines Punktes innerhalb einer Kugel mit einem Durchmesser kleiner als 1 mm möglich. Dies sind gegenüber sonst verwendeten optischen Meßverfahren fühlbar verbesserte Werte. Bei der dort beschriebenen Vorrichtung sind am Körper einer in ihren Bewegungen zu untersuchenden Person mehrere Ultraschallsender angebracht, deren Impulse von insgesamt vier raumfest angeordneten Ultraschallempfängern empfangen werden, die alle in einer Ebene angeordnet sind. Notwendig für die Messung sind wenigstens drei solcher Empfänger, um daraus mit Hilfe der EDV-Anlage über die bekannten Entfernungen der Empfänger voneinander und innerhalb eines vorgegebenen Koordinatensystems den jeweiligen Ort jedes Senders und daraus auch dessen Bewegung abzuleiten sowie weitere aus diesen Größen abgeleitete Meßgrößen, beispielsweise die Beschleunigung, den Winkel zwischen verschiedenen Sendern, die Winkelgeschwindigkeit, die Winkelbeschleunigung, Symmetrieabweichungen und dergleichen mehr. Der vierte, raumfeste Ultraschallempfänger ist als redundante Kontrolle für die anderen drei raumfesten Ultraschallempfänger vorgesehen. Such a device is described in an article by G. Schumpe i.a. with the title »Gait examinations and functional spine measurements using a newly developed real-time ultrasound topometer «, published in the Journal "Functional Diagnostics in Orthopedics", Enke, Stuttgart, 1979, P. 69 ff. This device has proven itself in and of itself. With it is a spatial one Resolving power of a point within a sphere with a smaller diameter than 1 mm possible. This can be felt compared to the optical measurement methods that are otherwise used improved values. In the device described there are a in several ultrasound transmitters attached to the movements of the person to be examined, receive their impulses from a total of four fixed-location ultrasonic receivers which are all arranged in one plane. Are necessary for the measurement at least three such recipients in order to get therefrom with the help of the computer system via the known Distances of the recipients from one another and within a given coordinate system to derive the respective location of each transmitter and, from this, its movement as well further measured variables derived from these variables, for example acceleration, the angle between different transmitters, the angular velocity, the angular acceleration, Symmetry deviations and the like. The fourth, fixed-location ultrasound receiver is a redundant control for the other three fixed ultrasonic receivers intended. Diese bekannte Vorrichtung arbeitet zufriedenstellend, wenn dafür gesorgt wird, daß die Ultraschallimpulse stets von wenigstens drei der Empfänger empfangen werden. Um dies sicherzustellen, muß man dafür sorgen, daß alle Ultraschallsender im wesentlichen in dieselbe Richtung abstrahlen, d. h. bei dem dort gezeigten Beispiel nach vorne in Richtung auf die vier Ultraschallempfänger. Bei vielen Untersuchungen ist dies aber nicht gut möglich, weil dann nämlich die Ultraschallsender so an den betreffenden Körperpunkten angebracht werden müssen, daß sie nicht immer nach vorne abstrahlen. Diese Signale würden dann für die Auswertung verloren gehen. Man kann sich hier zwar grundsätzlich behelfen, wenn man die Impulse mit einem möglichst großen Öffnungswinkel abstrahlt, jedoch geht damit der Nachteil eines relativ hohen Energieverlustes der empfangenen Signale einher. Ein weiterer Nachteil der bekannten Anordnung besteht darin, daß es bei großräumigen Bewegungen vermehrte Reflexionen der Impulse an den Wänden des Meßraumes gibt, die ebenfalls von den Empfängern gemessen werden. Eine prinzipielle Ausschaltung aller Reflexionen ist nicht möglich. This known device works satisfactorily when for it it is ensured that the ultrasonic pulses always come from at least three of the receivers be received. To ensure this, one must ensure that all ultrasonic transmitters are radiate in substantially the same direction, d. H. in the example shown there forward towards the four ultrasound receivers. With many examinations but this is not very possible because then the ultrasonic transmitter is connected to the relevant body points must be attached so that they are not always forward radiate. These signals would then be lost for the evaluation. One can In principle, you can manage yourself here if you can get the impulses with you as much as possible emits a large opening angle, but this has the disadvantage of a relatively high Energy loss of the received signals. Another disadvantage of the known The arrangement consists in the fact that there are increased reflections in the case of large-scale movements which gives impulses to the walls of the measuring room, which are also measured by the receivers will. A principle elimination of all reflections is not possible. Die Unterscheidung zwischen Reflexionen und nicht reflektierten Empfangssignalen ist in der EDV-Anlage schwierig, wenn deren Laufzeiten dicht beieinander liegen. Eine solche Unterscheidung, sofern sie überhaupt möglich ist, kann nur mit einem recht hohen Aufwand am Programm erkauft werden. Gleichzeitig wird durch diese Reflexionen die Ansprechzeit der Empfänger erniedrigt, woraus sich eine Verringerung der Meßfrequenz durch große Totzeiten ergibt. Die Meßbarkeit von Feinstrukturen (Unterbewegungen) wird damit erschwert. Die Abstrahlungscharakteristik der Sender soll kugelsymmetrisch sein mit großen Raumwinkeln, um auch Drehbewegungen zu erfassen. Infolge davon ergeben sich geringe Intensitäten der empfangenen Signale und damit wiederum reduziert sich die Reichweite erheblich. Bei schlechter Kugelcharakteristik kann im ungünstigsten Fall (schräger Strahl) die zweite Wellenfront des Ultraschallimpulses den Empfänger ansprechen. Bei den hier verwendeten Wellenlängen entspricht dies einer Längendifferenz von etwa 8,5 mm. The distinction between reflections and non-reflected received signals is difficult in the IT system if their running times are close together. Such a distinction, if it is possible at all, can only be made with one quite a lot of effort in the program. At the same time, through these reflections the response time of the receiver is reduced, resulting in a reduction in the measurement frequency results from large dead times. The measurability of fine structures (sub-movements) is made more difficult. The radiation characteristics of the transmitter should be spherically symmetrical be with large solid angles in order to capture rotational movements. As a result of this surrendered low intensities of the received signals and thus in turn reduced the range is considerable. In the case of poor omnidirectional characteristics, the worst can be Fall (oblique beam) the second wave front of the ultrasonic pulse hits the receiver speak to. With the wavelengths used here, this corresponds to a length difference of about 8.5 mm. Das Auflösungsvermögen der Vorrichtung wird hierdurch also wesentlich verschlechtert. Schließlich müssen bei der Vermessung menschlicher Bewegungen zum Zwecke der Erfassung pathologischer Abläufe und dergleichen starre Bewegungsvorschriften ausgearbeitet werden, die dann zum Teil unphysiologisch wären, Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß die Messungen mit einer verbesserten Bewegungsfreiheit für die Meßpunkte bzw. der mit den Meßpunkten verbundenen Körperteile erfolgen können, ohne daß darunter die Meßgenauigkeit (zeitlich und räumlich) leidet. Es sollen die störenden Reflexionen besser unterdrückt werden können und die beim Messen erhaltenen Daten sollen schneller verarbeitet werden können.The resolving power of the device thus becomes essential worsened. After all, when measuring human movements, the For the purpose of recording pathological processes and the like, rigid movement regulations are worked out, which would then be partially unphysiological, the invention is the object of the invention is to design a device of the type mentioned at the outset in such a way that that the measurements with an improved freedom of movement for the measuring points or of the body parts connected to the measuring points can take place without being underneath the measurement accuracy (temporal and spatial) suffers. There should be disturbing reflections can be better suppressed and the data obtained during measurement should be faster can be processed. Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein vierter raumfestes Ultraschallempfänger bzw. -sender im Raum außerhalb derjenigen Ebene angeordnet ist, die durch andere drei raumfest angeordneten Ultraschallempfänger bzw. To solve this problem, the invention is characterized in that that at least a fourth space-fixed ultrasonic receiver or transmitter in the room is arranged outside the plane that is fixed in space by the other three Ultrasound receiver or
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