WO2001013797A1 - Aktiver helixscanner - Google Patents

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WO2001013797A1
WO2001013797A1 PCT/EP2000/006925 EP0006925W WO0113797A1 WO 2001013797 A1 WO2001013797 A1 WO 2001013797A1 EP 0006925 W EP0006925 W EP 0006925W WO 0113797 A1 WO0113797 A1 WO 0113797A1
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WO
WIPO (PCT)
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elements
acoustic
receiver
area
transmitter
Prior art date
Application number
PCT/EP2000/006925
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Eckard Glaser
Miroslaw Wrobel
Janet Grassmann
Original Assignee
Son|Em Gmbh
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Son|Em Gmbh filed Critical Son|Em Gmbh
Priority to CA002376099A priority Critical patent/CA2376099A1/en
Priority to EP00953076A priority patent/EP1204374A1/de
Publication of WO2001013797A1 publication Critical patent/WO2001013797A1/de

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Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B8/00—Diagnosis using ultrasonic, sonic or infrasonic waves
    • A61B8/13—Tomography
    • A61B8/15—Transmission-tomography

Definitions

  • the invention relates to an active helix scanner for detecting a structure embedded in a medium in 3D mode, in which the helix scanner is guided over the structure in a spiral.
  • This active helix scanner can be used wherever an unknown structure is embedded in a medium, such as in medicine when examining the human or animal body, in technology when examining cast, pressed, coated or already assembled components Pipe systems that are difficult or inaccessible, for volume measurements and for determining the shape of a structure.
  • Linear ultrasound heads are mostly used for this. These generally consist of individual piezo elements arranged next to one another, which in succession continuously emit a pulse with the same frequency on the structure to be examined. These impulses are successively reflected at acoustic boundary layers and received again. The transit time of the pulses is measured and the depth of the unknown boundary layer is then determined from the transit time.
  • the representations generated in this way are also only two-dimensional.
  • a three-dimensional representation can be generated if the structure to be examined is recorded from at least two different positions of the ultrasound heads, from which a three-dimensional image is then calculated.
  • the linear ultrasound heads already described are designed to be pivotable, and the structure is scanned in layers. The individual layers are then converted into a three-dimensional image in a computer. Under these conditions it is also possible to have different phases of movement to represent a structure, however, this method requires a considerable amount of computation and the images generated have the disadvantages already described.
  • the computer tomograph works with X-rays, which realize a sufficiently high frequency and can therefore penetrate the tissue.
  • the X-rays penetrate the structure of interest from one side and are received by a detector on the opposite side.
  • the fabric is in two-dimensional axial layers, the extent of which is determined by the feed of the table, on which e.g. the patient lies down.
  • the x-ray arrangement encircles the patient by 360 ° per exposure.
  • the patient is then moved on to the table for the next shift.
  • the received signals are entered into a computer, in which the information is evaluated and combined into three-dimensional images.
  • In order to capture a specific area of the human body e.g. About 40 slices of the abdomen were made, with a picture taking about 1 sec. The resolution is about 0.5 to 1 mm.
  • X-rays are required so that, for example, a person's tissue can be completely penetrated.
  • the data of the structure is thus acquired in transmission.
  • the decisive disadvantage when using computer tomographs is that the radiation exposure to the patient may be very high, since the rays penetrate the entire body and several images have to be taken to display them.
  • a contrast agent must be used in many cases, which must be administered to the patient.
  • the object of the present invention is therefore to overcome the disadvantages of the prior art and to propose a recording unit for the information about an unknown structure in a medium, which provides images with a high resolution and does not cause the patient to be exposed to radiation.
  • the unknown structures should be captured and displayed immediately in 3D mode.
  • the detection unit should be able to be attached as close as possible to the unknown structure and the information about its position and size should be recorded as simply as possible.
  • the active helix scanner for capturing a structure embedded in a medium in 3D mode is designed with a transmitter that has a conical transmission beam and a receiver that is guided in a spiral over the structure, so that a first and a second there is an acoustic module, the first acoustic module having transmitting elements with a coherent sound reinforcement room and the second acoustic module having receiver elements with a coherent receiving space, the acoustic modules being exactly opposite one another and the structure being arranged between them.
  • the public address area of the transmitting elements and the receiving area of the receiving elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
  • the firmly coupled acoustic modules are moved spirally around the structure.
  • the pitch of the spiral movement path is at most the width of the overlap of the reception area of the receiver elements with the sound reinforcement area of the transmission elements.
  • a send / receive cycle is triggered in steps which are at most equal to the diameter of the overlap of the reception area of the receiver elements with the sound reinforcement area of the transmission elements, the transmission signal being modulated with any modulation function.
  • the permanently coupled pair of acoustic modules one of which is a transmission element for transmission signals with any modulation function and the other
  • Receiver elements for the transmission signals weakened by the unknown structure as a result of absorption represent a transceiver device lying in a line, the connecting line of which passes through the structure to be examined.
  • a transmit-receive cycle is triggered between the permanently coupled acoustic modules, ie a transmit signal with any one is generated by the first acoustic module
  • Modulation function transmitted and received by the opposite acoustic module equipped with receiver elements The pair of acoustic modules then rotates around the center of their connecting line on a spiral path around a path which is determined by the diameter of the reception area and a new transmission / reception cycle is started. The pair of acoustic modules is stopped during the time of the transmit / receive cycle.
  • the second acoustic module which is equipped with receiver elements, detects the entire information content of the unknown structure in the reception room when rotated through 360 °, which in the ideal case only represents a narrow line. Depending on the resolution requirement, this reception area can be widened.
  • the pair of acoustic modules is thus moved in succession on the spiral path already described.
  • the entire area of interest of the structure is scanned in a spiral and can be displayed in 3D mode. If the distance to the next transmit / receive cycle is greater than the diameter of the overlap of the reception area of the receiver elements with the sound reinforcement area of the transmission elements, the entire information content is no longer received, so information is lost. However, it is entirely possible to choose twice the stride length and to record the gaps when the pair is returned on the spiral path of the acoustic modules.
  • the arrangement described corresponds approximately to the structure of a computer tomograph with the difference that ultrasound signals are used which are modulated with any modulation function and that the recordings are not made continuously. In addition, a patient does not experience radiation exposure.
  • This arrangement can preferably be used for the acquisition and display of soft tissues, since the receiver elements record a transmission signal that passes through the unknown structure and which may contain the denser layers. cannot penetrate.
  • a further development of the active helix scanner is characterized in that the first acoustic module additionally contains receiver elements with a coherent one Receiving room has such that the public address room of the transmitting elements and the receiving rooms of the receiving elements overlap as completely as possible in the area of the unknown structure and the two parts of the first acoustic module are arranged on the same side of the structure.
  • the signals reflected on the structure are also received.
  • the reflected part of the transmission signal emitted by the transmission elements is received by the receiver elements on the first acoustic module.
  • the first acoustic module consists of two spatially separated parts, the first part of the acoustic module e.g. the transmission elements and the second part e.g. contains the receiver elements and the two parts of the first acoustic module with the second acoustic module span a plane that is perpendicular to the axis of rotation of the spiral movement path of the acoustic modules.
  • Public address room of the transmitting elements and the receiving rooms of the receiving elements should also overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
  • the two parts of the first acoustic module are preferably on the same side of the
  • REPLACEMENT BLA ⁇ (RULE 26) Structure arranged so that a complete detection of the reflected signals can take place.
  • This exemplary embodiment is similar to that already described, the reflections on the structure only take place at a smaller angle than in the first exemplary embodiment of this type. However, the angle should not be so large that the part of the first acoustic module with the receiver elements is shadowed by the structure. Then there would possibly be two reception volumes in transmission.
  • Another solution of the active helix scanner for detecting a structure embedded in a medium in 3D mode with a transmitter and a receiver with a conical transmission beam, which are guided in a spiral over the structure arises from the fact that at least two pairs, each with a first and a second acoustic module are present, that the first acoustic module contains transmitter elements with a coherent PA room and optionally receiver elements with a coherent reception room and the second acoustic module contains receiver elements with a coherent reception room that the pairs of acoustic modules in one plane perpendicular to the axis of rotation the spiral movement path and are arranged opposite each other on a structure and are firmly coupled to one another in such a way that the sound reinforcement rooms of the transmitter elements and the reception rooms of the receiver elements of the acoustic modules are in the area of the unknown Overlap the structure as completely as possible.
  • the pitch of the spiral movement path of the pairs of acoustic modules has at most the width of the smallest overlap of a public address room with the corresponding reception area of the acoustic modules multiplied by the number of acoustic modules with receiver elements.
  • a send / receive cycle is triggered in steps which are at most equal to the diameter of the overlapping sound reinforcement area of the transmission elements with the reception areas of the receiver elements, the transmission signal being modulated with any modulation function.
  • Another solution to the problem which enables a further reduction in the acquisition time, is to use an active helix scanner to acquire an embedded in a medium
  • REPLACEMENT BLADE Structure in 3D mode with a transmitter and a receiver with a conical transmission beam, which are guided in a spiral over the structure, achieved by the fact that in superimposed planes, which are arranged perpendicular to the axis of rotation of the spiral movement path, the same number of pairs arranged firmly with each other Coupled acoustic modules are present, with each pair containing an acoustic module transmitting elements with a coherent PA room and optionally receiver elements with a coherent receiving room and the other acoustic module containing receiver elements with a coherent receiving room.
  • the public address rooms and the reception rooms of the acoustic modules on each level overlap as completely as possible in the area of the unknown structure.
  • the pitch of the spiral movement path of the acoustic modules has a maximum width of the smallest overlap of a reception room with the sound reinforcement of the transmitter elements of the acoustic modules multiplied by the number of acoustic modules with receiver elements and the number of levels.
  • steps that are at most equal to the diameter of the overlapping sound reinforcement area of the transmission elements and the reception area of the receiver elements of one level a transmission-reception cycle is triggered simultaneously between all pairs, the transmission signal being modulated with any modulation function.
  • the transmission elements with the coherent PA room on one part of the acoustic module send a transmission signal with any modulation function in the direction of the structure.
  • This signal is reflected and weakened by the acoustic impedances of the structure, since absorption also takes place here.
  • This transmit-receive cycle is repeated for each step on the spiral path of the acoustic module after the acoustic module has been stopped.
  • the spiral movement can also have a path which, after the greatest distance between two adjacent acoustic modules, has a change of direction in the opposite direction, so that the path of movement is continued in a spiral in the opposite direction after each change.
  • the acoustic modules which are firmly connected to one another, do not perform a closed spiral, but rather the spiral movement is continued in sections in the opposite direction.
  • the transmission elements on the acoustic modules can be switched into receiver elements and the receiver elements can be switched over into transmission elements and if a second transmission-reception cycle is triggered after the switching of the active elements, since, as already mentioned, the reflection behavior and the transmission behavior of a tissue can be different. Two representations are then created with possibly meaningful differences. This is also possible with a closed spiral of movement.
  • the transmission signals can be modulated differently by the individual acoustic modules.
  • the assignment of the transmit and receive signals could then be simplified under certain conditions.
  • the modules should be made as small as possible and have as many active elements as possible. Since all public address rooms and reception rooms on one level overlap, that is to say a transmission signal can be received by all receiver elements, only certain reception rooms are ever active for evaluating the received signals. The signals received by other transmission elements cause changes in the waveform of the signal and are masked out by a noise suppression circuit.
  • each of the active helix scanners shown can also be constructed in such a way that the firmly coupled acoustic modules spiral around a cylindrical container filled with a contact medium, in which the medium with the unknown Structure can be arranged, moved.
  • a device which is constructed such that the transmitter has a memory for storing the transmitted signal as a reference signal and the receiver an A / D converter and a memory for storing the digitized received signal follows that both memories for correlating the reference signal with the digitized received signal with a correlator for determining the position of the reflection points
  • REPLACEMENT BLADE (RULE 26) are connected, which is followed by a device for noise suppression and a memory for storing the correlated and noise-reduced signal, that the transmitter and the receiver are connected to a position transmitter, which indicates the step size and the range of values for the spiral movement of the transmitter and receiver that the Position transmitter a control unit, a multiplexer and a visualization device follows.
  • the modulated transmission signal is stored in a memory as a reference signal, while the received signal is digitized and also stored in a memory. Both signals are correlated in a corrector to determine the position of the reflection points.
  • the resulting noisy signal is checked using a threshold function or the like. freed from noise in a device for noise suppression and initially stored in a memory. If there are several receivers at the same time, the other received signals are processed in parallel in the same way as the first one. Before the amplitude values for the visualization are finally saved, the signals of the various receivers correlated and noise-suppressed with the reference signal must be correlated with one another in a suitable manner (e.g. by averaging).
  • the step size and the range of values for the spiral movement of the acoustically coupled modules can be specified on the position encoder. Then there are at least two possibilities of data storage as a basis for the representation of the amplitude values of the received signals.
  • a control unit then controls the multiplexer depending on the entered step size in order to store the corresponding signal values in the intended storage location and to call them up again if necessary.
  • a counter counts the memory location by 1 with each step of the scanner (i.e. even with a step size of 10, each memory location is occupied. Thus, only 10% of the
  • the position (linear specification: l, ..., n) of the scanner determines the spatial coordinates of the associated public address room.
  • the corresponding signal values can thus be taken from the memory and displayed using standard 3-D visualization programs.
  • Fig. 1 shows a helical scanner in a schematic representation with two acoustic modules, in which one acoustic module is equipped with transmitter elements and receiver elements and the other acoustic module with receiver elements;
  • Fig. 2 shows a schematic representation of a helix scanner with an acoustic module, which is equipped with transmitter elements and receiver elements;
  • Fig. 3 shows a schematic representation of a helix scanner with two acoustic modules, of which one acoustic module consists of two parts;
  • Fig. 4 shows a schematic representation of a helix scanner with two pairs of acoustic modules, each of which is an acoustic module with transmission elements and
  • Receiver elements and the other acoustic module is equipped with receiver elements
  • Fig. 5 shows a schematic representation of a helix scanner with three levels, each with one
  • Pair of acoustic modules one of which is equipped with transmitter elements and receiver elements and the other acoustic module with receiver elements;
  • FIG. 6 shows a device for detecting a structure embedded in a medium
  • FIG. 7 shows another exemplary embodiment of a device for detecting a structure embedded in a medium in 3D mode
  • FIG. 8 shows an embodiment of a device for detecting a structure embedded in a medium in 3D mode for reflected and transmitted transmission signals.
  • 1 shows an active helix scanner for capturing a structure 3 embedded in a medium in 3D mode, which has a first 1 and a second 2 acoustic module, the first acoustic module 1 transmitting elements 4 with a coherent public address room and receiving elements 5 with a coherent reception room, the second acoustic module 2 receiver elements 5 with a coherent
  • the acoustic modules 1, 2 face each other exactly and between them the structure 3 to be examined is arranged such that the sound reinforcement area of the transmitter elements 4 and the reception area of the receiver elements 5 overlap as completely as possible in the area of the unknown structure 3.
  • the acoustic modules 1, 2 are firmly coupled to one another and move on a spiral movement path 7 about the axis of rotation 8, which lies within the structure 3.
  • the pitch 6 of the spiral movement path 7 is at most the width of the overlap of the reception area of the receiver elements 5 with the sound reinforcement area of the transmission elements 4.
  • the acoustic modules stopped and a transmit-receive cycle triggered, the transmit signal being modulated with any modulation function.
  • FIG. 2 shows a helix scanner which has only one acoustic module 1, on which are located both transmitter elements 4 with a coherent public address room and receiver elements 5 with a coherent reception room, which overlap in the area of the unknown structure 3.
  • Fig. 3 an active helix scanner is shown, which is characterized in that the first acoustic module 1 consists of two spatially separate parts, the first part of the acoustic module 1, the transmitter elements 4 and the second part, the receiver elements 5 and the second acoustic Module 2 contains receiver elements 5.
  • the two parts of the first acoustic module 1 span a plane that is perpendicular to the axis of rotation 8 of the spiral movement path 7, with the
  • the active helix scanner for detecting a structure 3 embedded in a medium in 3D mode in accordance with FIG. 4 is characterized in that there are at least two pairs, each with a first 1 and a second acoustic module 2, with the first acoustic module 1 transmitting elements 3 with a coherent public address room and optionally receiver elements 5 with a coherent reception room and the second acoustic module 2 contains receiver elements 5 with a coherent reception room.
  • the pairs of acoustic modules 1, 2 lie in a plane perpendicular to the axis of rotation 8 of the spiral movement path 7 and are each arranged opposite one another on a structure 3 and firmly coupled to one another in such a way that the public address rooms of the transmitting elements 4 and the receiving rooms of the receiving elements 5 of the acoustic Modules 1, 2 overlap as completely as possible in the area of the unknown structure 3.
  • the pitch 6 of the spiral movement path 7 of the pairs of acoustic modules 1, 2 has a maximum of
  • steps that are equal to the diameter of the overlapping public address room of transmitter elements 4 and the reception room of the receivers - elements 5 a send-receive cycle is triggered, the transmit signal being modulated with any modulation function.
  • FIG. 5 shows an active helix scanner for detecting a structure 3 embedded in a medium in 3D mode with a transmitter and a receiver with a conical transmission beam, which are guided in a spiral over the structure.
  • the active helix scanner is designed in such a way that in planes lying one above the other, which lie perpendicular to the axis of rotation 8 of the spiral movement path 7, there is in each case the same number of paired acoustic modules 1, 2, each of which has an acoustic module in each pair 1 or 2 transmitter elements 4 with a coherent PA room and optional receiver elements 5 with a coherent one
  • reception room and the other acoustic module 2 or 1 receiver elements 5 with a coherent reception room.
  • REPLACEMENT BUTT (RULE 26) Structure 3 as complete as possible.
  • the pitch 6 of the spiral movement path 7 of the acoustic modules 1, 2 about the axis of rotation 8 has at most the width of the smallest overlap of a reception room with the sound reinforcement area of the transmission elements 4 of the acoustic modules 1, 2 multiplied by the number of acoustic modules 2 with receiver elements 5 and the number of levels.
  • steps that are at most equal to the diameter of the overlapping sound reinforcement area of the transmission elements 4 and the reception area of the receiver elements 5 of one level a transmission-reception cycle is triggered simultaneously between all pairs, the transmission signals being modulated with any modulation function.
  • the received signals which contain the entire information content of the unknown structure 3, are processed in a processing unit so that the information can be represented in an image, i.e. the structure 3 can be made visible on a visualization device 19.
  • the processing unit for processing the information of a structure 3 embedded in a medium in 3D mode with a transmitter and a receiver with a conical transmission beam, which are guided spirally over the structure 3, is designed according to FIG. 6 in such a way that the transmission elements 4 have a memory 9 for storing the transmission signal as a reference signal and the receiver elements 5 is followed by an A / D converter 10 and a memory 11 for storing the digitized received signal. Both memories 9, 11 are connected to a correlator 12 for correlating the reference signal with the digitized received signal for determining the position of the reflection points, which is followed by a device for noise suppression 13 and a memory 14 for storing the correlated and low-noise signal.
  • the transmitter and receiver elements are connected to a position transmitter 15 which specifies the step size and the value range for the spiral movement of the acoustic modules 1, 2.
  • the position transmitter 15 is followed by a control unit 16, a multiplexer 17, a memory 18 and a visualization device 19.
  • FIG. 7 shows a processing unit for processing the information one in one
  • the transmitter elements 4 are followed by a memory 9 for storing the transmit signal as a reference signal and the two receiver elements 5 each have an A / D converter 10 and a memory 11 for storing the digitized received signal.
  • the two memories 11 each have a correlator 12 for correlating the reference signal with the digitized ones
  • Received signals for determining the position of the reflection points are connected downstream, each of which is followed by a device for noise suppression 13 and a memory 14 for storing the correlated and low-noise signals.
  • the transmitter and receiver elements 4, 5 are connected to a position transmitter 15 which specifies the step size and the range of values for the spiral movement of acoustic modules 1, 2.
  • the position transmitter 15 is followed by a control unit 16, which is connected to a counter 20, a multiplexer 17, a memory 18 and a visualization device 19.
  • FIG. 8 shows another embodiment of a processing unit for processing the information of a structure 3 embedded in a medium in 3D mode.
  • Processing unit shows a structure with a small memory requirement. It is provided for a helix scanner that consists of two acoustic modules 1, 2, of which the acoustic module 1 contains transmitter elements 4 and the second acoustic module 2 contains receiver elements 5.
  • the processing unit simultaneously represents a channel of a pair of acoustic modules 1, 2, in which several pairs of acoustic modules are provided.
  • Transmitter elements 4 are followed by a memory 9 for storing the transmission signal as a reference signal and the receiver elements 5 are followed by an A / D converter 10 and a memory 11 for storing the digitized received signal. Both memories 9, 11 are connected to a correlator 12 for correlating the reference signal with the digitized received signal for determining the position of the reflection points, which is followed by a device for noise suppression 13 and a memory 14 for storing the correlated and low-noise signal.
  • the transmitter and receiver elements are connected to a position transmitter 15 which specifies the step size and the value range for the spiral movement of the acoustic modules 1, 2.
  • the position transmitter 15 is followed by a control unit 16, which is connected to a counter 20, a multiplexer 17, a memory 18 and a visualization device 19.
  • the arbitrarily modulated transmission signal is stored as a reference signal in a memory 9, while the reception signal is digitized and
  • REPLACEMENT BLADE (RULE 26) is also stored in a memory 11. Both signals are correlated in the correlator 12 for determining the position of the reflection points. The resulting noisy signal is freed of noise with the aid of a threshold value function or the like and is initially stored in a memory, the memory 14. If several receivers are provided for the reception of this transmission signal, the other received signals are processed in parallel in exactly the same way as the first one. Before the final storage of the amplitude values for the visualization, the signals of the receiver elements 5 which are individually correlated and noise-suppressed with the reference signal must be correlated with one another in a suitable manner in correlators 12, freed from noise and stored individually in a memory 14 (for example by averaging).
  • the step size and the range of values for the spiral movement of the transmitter and receiver elements are specified by the position sensor 15. Afterwards there are at least two possibilities of data storage as basis for the visualization. Either a memory is provided that provides sufficient memory space to be able to record all amplitude values (also signal values) with a minimum step size and maximum value range, or a counter counts the memory space position by 1 with each step of the helix scanner. This will e.g. with a step size of 10 each spoke space, and thus only 10% of the space required.
  • the control unit 16 then controls the multiplexer 17 depending on the step size entered, in order to then store the corresponding signal values in the intended memory location and to call them up again as required (i.e. with a step size of 10, only every tenth memory location is occupied.)
  • the position of the scanner and the associated signal values are then stored at each position of the memory.
  • the position (linear specification: l, ..., n) of the scanner determines the spatial coordinates of the associated public address room.
  • the corresponding signal values can thus be taken from the memory and displayed using standard 3-D visualization programs.

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Abstract

Die Erfindung betrifft einen aktiven Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus, bei dem der Helixscanner spiralförmig über die Struktur geführt wird. Es werden mehrere Ausführungsformen des Helixscanners dargestellt, in denen ein oder mehrere fest miteinander gekoppelte akustische Module vorhanden sind, die mit Sendeelementen oder Empfängerelementen oder mit beiden ausgerüstet sind, deren Beschallungsräume und Empfangsräume sich im Bereich der zu untersuchenden Struktur überlappen. Die ausgesendeten Sendesignale sind mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert. Dieser aktive Helixscanner ist überall dort einsetzbar, wo eine unbekannte Struktur in einem Medium eingebettet ist, wie in der Medizin bei der Untersuchung des menschlichen oder tierischen Körpers, in der Technik bei der Untersuchung von gegossenen, gepressten, beschichteten oder bereits fertig montierten Bauteilen, in schwer oder nicht zugänglichen Rohrsystemen, zu Volumenmessungen und zum Erfassen der Form einer Struktur.

Description

Aktiver Helixscanner
Die Erfindung betrifft einen aktiven Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus, bei dem der Helixscanner spiralförmig über die Struktur geführt wird. Dieser aktive Helixscanner ist überall dort einsetzbar, wo eine unbekannte Struktur in einem Medium eingebettet ist, wie in der Medizin bei der Untersuchung des menschlichen oder tierischen Körpers, in der Technik bei der Untersuchung von gegossenen, gepressten, beschichteten oder bereits fertig montierten Bauteilen, in schwer oder nicht zugänglichen Rohrsystemen, zu Volumenmessungen und zum Erfassen der Form einer Struktur.
Es ist seit längerer Zeit bekannt, für die Untersuchung Ultraschall einzusetzen. Dazu werden zumeist lineare Ultraschallköpfe eingesetzt. Diese bestehen im allgemeinen aus einzelnen nebeneinander angeordneten Piezoelementen, die in ständiger Folge nacheinander einen Impuls mit derselben Frequenz auf die zu untersuchende Struktur abgeben. Diese Impulse werden nacheinander an akustischen Grenzschichten reflektiert und wieder empfangen. Es wird die Laufzeit der Impulse gemessen und aus der Laufzeit wird dann die Tiefe der unbekannten Grenzschicht bestimmt.
Da die unbekannte Struktur nur in Ausnahmefällen in einem homogenen Medium eingebettet ist, entstehen an den Inhomogenitäten des Mediums Echoimpulse und deshalb in den meisten Fällen sehr unscharfe Abbildungen, d.h. die bildhaften Darstellungen aus den Echoimpulsen sind mehr oder weniger stark verrauscht. Bei der Untersuchung an lebenden Geweben ist deshalb eine umfangreiche Erfahrung erforderlich, um den Charakter der zu untersuchenden Strukturen zu erkennen.
Die auf diese Weise erzeugten Darstellungen sind außerdem nur zweidimensional. Eine dreidimensionale Darstellung kann erzeugt werden, wenn die zu untersuchende Struktur mindestens aus zwei unterschiedlichen Positionen der Ultraschallköpfe aufgenommen wird, woraus dann ein dreidimensionales Bild berechnet wird. Dazu werden die bereits beschriebenen linearen Ultraschallköpfe schwenkbar ausgeführt, und die Struktur schichtweise abgetastet. Die einzelnen Schichten werden dann in einem Computer in ein dreidimensionales Bild umgerechnet. Unter diesen Bedingungen ist es auch möglich, verschiedene Bewegungsphasen einer Struktur darzustellen, jedoch erfordert diese Methode einen erheblichen Rechenaufwand und die erzeugten Bilder besitzen die bereits beschriebenen Nachteile.
Ein weiterer Nachteil all dieser Verfahren besteht in der geringen Auflösung der dargestellten Strukturen. Die Auflösung wird mit steigender Frequenz verbessert. Gleichzeitig nimmt jedoch die Eindringtiefe ab. Diese kann nur durch die Erhöhung der Intensität verbessert werden.
Die sich widersprechenden Eigenschaften, dass die Auflösung mit steigender Frequenz verbessert wird und die Eindringtiefe mit steigender Frequenz abnimmt, bereitet dabei besondere Schwierigkeiten, da die Intensität des Ultraschalls nicht in jedem Fall beliebig erhöht werden kann. Einer Erhöhung der Frequenz ist bei Ultraschall ebenfalls eine Grenze gesetzt.
Um Strukturen, wie Knochen und Weichteile in einem menschlichen Körper zu erfassen, werden in der Medizin deshalb bevorzugt Computertomographen eingesetzt. Der Computertomograph arbeitet mit Röntgenstahlen, die eine hinreichend hohe Frequenz realisieren und deshalb das Gewebe durchdringen können. Die Röntgenstrahlen dringen von der einen Seite in die interessierende Struktur ein und auf der Gegenseite werden sie von einem Detektor empfangen. Das Gewebe wird in zweidimensionalen axialen Schichten, deren Ausdehnung vom Vorschub des Tisches bestimmt wird, auf dem z.B. der Patient liegt, aufgenommen. Die Röntgenanordnung umkreist dabei den Patienten pro Aufnahme um 360°. Danach wir der Patient für die Aufnahme der nächsten Schicht mit dem Tisch weiterbewegt. Die empfangenen Signale werden in einen Computer eingegeben, in dem die Informationen ausgewertet und zu dreidimensionalen Bildern zusammengesetzt werden. Um einen bestimmten Bereich des menschlichen Körpers zu erfassen, werden z.B. vom Abdomen etwa 40 Schichtaufhahmen hergestellt, wobei eine Aufnahme ca. 1 sec dauert. Die Auflösung beträgt etwa 0,5 bis 1 mm.
Ein moderner Computertomograph, der dreidimensionale Bilder liefert, wird in den Patentenschriften US-5, 805,659 und 5,881,123 beschrieben. Durch eine spiralförmige Abtastung einer unbekannten Struktur erhält man die gesamten Daten zur Rekonstruktion eines dreidimensionalen Bildes dieser Struktur. Allerdings ist auch hier der Einsatz von
Röntgenstrahlen erforderlich, damit z.B. das Gewebe eines Menschen vollständig durchdrungen werden kann. Die Erfassung der Daten der Struktur erfolgt also in Transmission. Der entscheidende Nachteil beim Einsatz von Computertomographen ist eine unter Umständen sehr hohe Strahlenbelastung des Patienten, da die Strahlen den ganzen Körper durchdringen und für eine Darstellung mehrere Aufnahmen gemacht werden müssen. Außerdem muß in vielen Fällen ein Kontrastmittel eingesetzt werden, das dem Patienten verabreicht werden muss.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht deshalb darin, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Erfassungseinheit für die Informationen über eine unbekannte Struktur in einem Medium vorzuschlagen, die Bilder mit einer hohen Auflösung liefert und die keine Strahlenbelastung des Patienten verursacht. Die unbekannten Strukturen sollen unmittelbar im 3D-Modus erfasst und dargestellt werden. Die Erfassungseinheit soll dafür so einfach wie möglich in die Nähe der unbekannten Struktur angebracht werden können und die Informationen über ihre Lage und Größe sollen so einfach wie möglich erfasst werden.
Die Aufgabe der Erfindung wird mit einem aktiven Helixscanner gemäß den unabhängigen Ansprüchen gelöst. In einer ersten Ausführungsform ist der aktive Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus mit einem Sender, der einen kegelförmigen Sendestrahl besitzt und einem Empfänger, die spiralförmig über die Struktur geführt werden, so gestaltet, dass ein erstes und ein zweites akustisches Modul vorhanden ist, wobei das erste akustische Modul Sendeelemente mit einem zusammenhängenden Beschallungs- räum und das zweite akustische Modul Empfangerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzt, wobei sich die akustischen Module genau gegenüber stehen und zwischen ihnen die Struktur angeordnet ist. Der Beschallungsraum der Sendeelemente und der Empfangsraum der Empfangerelemente überlappen sich im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig. Die fest miteinander gekoppelten akustischen Module werden spiralförmig um die Struktur bewegt. Die Ganghöhe der spiralförmigen Bewegungsbahn beträgt maximal die Breite der Überlappung des Empfangsraumes der Empfangerelemente mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente. In Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser der Überlappung des Empfangsraumes der Empfängerelemente mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente sind, wird ein Sende-Empfangs-Zyklus ausgelöst, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
Das fest miteinander gekoppelte Paar der akustischen Module, von denen das eine Sendeelemente für Sendesignale mit einer beliebigen Modulationsfunktion und das andere
ERSV\TZBLATT (REGEL 26) Empfängerelemente für die durch die unbekannte Struktur infolge Absorption geschwächten Sendesignale enthält, stellen eine in einer Linie liegende Sende-Empfangseinrichtung dar, deren Verbindungslinie durch die zu untersuchende Struktur hindurchgeht. Zwischen den fest miteinander gekoppelten akustischen Modulen wird ein Sende-Empfangs-Zyklus ausgelöst, d.h. es wird von dem ersten akustischen Modul ein Sendesignal mit einer beliebigen
Modulationsfunktion ausgesendet und von dem gegenüberliegenden, mit Empfängerelementen ausgerüsteten akustischen Modul empfangen. Danach dreht sich das Paar der akustischen Module um den Mittelpunkt ihrer Verbindungslinie auf einer spiralförmigen Bahn um einen Weg, der von dem Durchmesser des Empfangsraumes bestimmt wird und es wird ein neuer Sende-Empfangs-Zyklus gestartet. Während der Zeit des Sende-Empfangs-Zyklus wird das Paar der akustischen Module angehalten. Das zweite akustische Modul, das mit Empfangerelementen ausgerüstet ist, erfasst bei einer Drehung um 360° den gesamten Informationsgehalt der unbekannten Struktur im Empfangsraum, der im optimalen Fall nur eine schmale Linie darstellt. Je nach Auflösungsanforderung kann dieser Empfangsraum verbreitert werden. Das Paar der akustischen Module wird so nacheinander auf der bereits beschriebenen spiralförmigen Bahn bewegt. Auf diese Weise wird der gesamte interessierende Bereiche der Struktur spiralförmig abgetastet und kann im 3D-Modus dargestellt werden. Wird der Abstand bis zum nächsten Sende-Empfangs-Zyklus größer als der Durchmesser der Überlappung des Empfangsraumes der Empfängerelemente mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente, wird nicht mehr der gesamte Informationsinhalt empfangen, es gehen also Informationen verloren. Es ist aber durchaus möglich, die doppelte Schrittlänge zu wählen und die Lücken beim Zurückführen des Paares auf der spiralförmigen Bewegungsbahn der akustischen Module zu erfassen.
Die beschriebene Anordnung entspricht etwa dem Aufbau eines Computertomographen mit dem Unterschied, dass Ultraschallsignale verwendet werden, die mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert sind und dass die Aufnahmen nicht kontinuierlich erfolgen. Außerdem erfährt ein Patient keine Strahlenbelastung. Diese Anordnung ist vorzugsweise für die Aufnahme und Darstellung von Weichteilen einsetzbar, da von den Empfangerelementen ein durch die unbekannte Struktur hindurchgehendes Sendesignal aufgenommen wird, das die dichteren Schichten u.U. nicht durchdringen kann.
Eine Weiterentwicklung des aktiver Helixscanners zeichnet sich dadurch aus, dass das erste akustische Modul zusätzlich Empfängerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzt, derart dass sich der Beschallungsraum der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfangerelemente im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen und die beiden Teile des ersten akustischen Moduls auf derselben Seite der Struktur angeordnet sind. Bei dieser Anordnung werden zusätzlich zu den durch die Struktur hindurchgehenden Signale auch die an der Struktur reflektierten Signale empfangen. Der reflektierte Teil des von den Sendeelementen ausgestrahlten Sendesignals wird von den Empfängerelementen auf dem ersten akustischen Modul empfangen. Durch die spiralförmige Weiterbewegung des akustischen Moduls nach jedem Sende-Empfangs-Zyklus und die Erzeugung von „Aufnahmen" in Schritten, die gleich dem Durchmesser der Überlappung des Empfangsraumes der Empfängerelemente mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente ist, wird eine dreidimensionale Darstellung erzeugt, die in diesem Fall im Gegensatz zur Computertomographie zusätzlich im Reflexionsverfahren erfolgt. Es entstehen somit aus jedem akustischen Modul, das Empfängerelemente besitzt, ein Bild. Da sich das menschliche Gewebe durchaus unterschiedlich verhalten kann, ob die Sendesignale transmittiert oder reflektiert werden, entstehen unter Umständen zwei Darstellungen mit unterschiedlichen Aussagen über die Struktur, die dem Mediziner ein weiteres Mittel für eine Diagnose in die Hand geben. Sind also auf dem ersten akustischen Modul sowohl Sende- als auch Empfängerelemente vorhanden, können in jedem Sende-Empfangs-Zyklus die Reaktionen der Sendesignale sowohl aus den reflektierten als auch aus den transmittierten Signalen empfangen werden. Die Sendeelemente senden ein Sendesignal aus und auf dem gegenüberliegenden Empfängerelementen wird das Transmissionssignal empfangen und von den auf dem ersten akustischen Modul enthaltenen Empfängerelementen mit zusammenhängenden Empfangsraum werden die Reflexionssignale empfangen. Diese Anordnung erlaubt eine weitere Verbesserung der Aussagekraft der Aufnahmen.
Eine weitere Ausführungsform entsteht, wenn das erste akustische Modul aus zwei räumlich getrennten Teilen besteht, wobei der erste Teil des akustischen Moduls z.B. die Sendeelemente und der zweite Teil z.B. die Empfängerelemente enthält und die beiden Teile des ersten akustischen Moduls mit dem zweiten akustischen Modul eine Ebene aufspannen, die senkrecht zur Drehachse der spiralförmigen Bewegungsbahn der akustischen Module liegt. Der
Beschallungsraum der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfängerelemente sollten sich auch hier im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen. Die beiden Teile des ersten akustischen Moduls sind dabei vorzugsweise auf derselben Seite der
ERSATZBLAπ (REGEL 26) Struktur angeordnet, damit eine vollständige Erfassung der reflektierten Signale erfolgen kann. Dieses Ausfuhrungsbeispiel gleicht dem bereits beschriebenen, die Reflexionen an der Struktur erfolgen lediglich unter einem kleineren Winkel als im ersten Ausführungsbeispiel dieser Art. Der Winkel sollte jedoch nicht so groß sein, dass der Teil des ersten akustischen Moduls mit den Empfängerelementen durch die Struktur abgeschattet wird. Dann würden eventuelle zwei Empfangsvolumina in Transmission entstehen.
Eine andere Lösung des aktiven Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus mit einem Sender und einem Empfanger mit einem kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur geführt werden, entsteht dadurch, dass mindestens zwei Paare mit je einem ersten und einem zweiten akustischen Modul vorhanden sind, dass jeweils das erste akustische Modul Sendeelemente mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und optional Empfängerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum und das zweite akustische Modul Empfangerelemente mit einem zusammen- hängenden Empfangsraum enthält, dass die Paare der akustischen Module in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der spiralförmigen Bewegungsbahn liegen und jeweils gegenüberliegend an einer Struktur so angeordnet und fest miteinander gekoppelt sind, dass sich die Beschallungsräume der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfängerelemente der akustischen Module im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen. Die Ganghöhe der spiralförmigen Bewegungsbahn der Paare der akustischen Module besitzt maximal die Breite der kleinsten Überlappung eines Beschallungsraumes mit dem entsprechenden Empfangsraum der akustischen Module multipliziert mit der Anzahl der akustischen Module mit Empfängerelementen. In Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser des sich überlappenden Beschallungsraumes der Sendeelemente mit den Empfangsräumen der Empfängerelemente sind, wird ein Sende-Empfangs-Zyklus ausgelöst, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
Mit dieser Anordnung kann die Erfassungszeit der Informationen über eine unbekannte Struktur bedeutend verkürzt werden. Sind die Sendesignale entsprechend kurz, ist bei kleinen Strukturen eine Erfassung in Echtzeit möglich.
Eine andere Lösung der Aufgabe, die eine weitere Verkürzung der Erfassungszeit ermöglicht, wird mit einem aktiven Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten
ERSÄTZBLATT (REGEL 26) Struktur im 3D-Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur geführt sind, dadurch erreicht, dass in übereinander liegenden Ebenen, die senkrecht zur Drehachse der spiralförmigen Bewegungsbahn angeordnet sind, jeweils die gleiche Anzahl paarweise angeordneter fest miteinander gekoppelter akustischer Module vorhanden ist, wobei in jedem Paar jeweils ein akustisches Modul Sendeelemente mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und optional Empfängerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum und das andere akustische Modul Empfängerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum enthält. Die Beschallungsräume und die Empfangsräume der akustischen Module jeder Ebene überlappen sich jeweils im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig. Die Ganghöhe der spiralförmigen Bewegungsbahn der akustischen Module besitzt maximal die Breite der kleinsten Überlappung eines Empfangsraumes mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente der akustischen Module multipliziert mit der Anzahl der akustischen Module mit Empfängerelementen und der Anzahl der Ebenen. In Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser des sich überlappenden Beschallungsraumes der Sendeelemente und des Empfangsraumes der Empfängerelemente einer Ebene sind, wird zwischen allen Paaren gleichzeitig ein Sende-Empfangs-Zyklus ausgelöst, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
In allen Ausführungsbeispielen senden die Sendeelemente mit dem zusammenhängenden Beschallungsraum auf dem einen Teil des akustischen Moduls ein Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion in Richtung auf die Struktur. An den akustischen Impedanzen der Struktur wird dieses Signal reflektiert und geschwächt, da hier auch eine Absorption stattfindet. Dieser Sende-Empfangs-Zyklus wird für jeden Schritt auf der spiralförmigen Bewegungsbahn des akustischen Moduls, nachdem das akustische Modul gestoppt wurde, wiederholt.
Die spiralförmige Bewegung kann auch eine Bahn aufweisen, die nach dem größten Abstand zwischen zwei benachbarten akustischen Modulen jeweils einen Richtungswechsel in die entgegengesetzte Richtung besitzt, so dass die Bewegungsbahn nach jedem Wechsel spiralförmig in entgegengesetzter Richtung fortgesetzt wird. Die fest miteinander verbundenen akustischen Module vollziehen dadurch keine geschlossene Spirale, sondern die spiralförmige Bewegung wird abschnittsweise jeweils in entgegengesetzter Richtung fortgesetzt. Es kann für bestimmte Anwendungen vorteilhaft sein, wenn die Sendeelemente auf den akustischen Modulen in Empfangerelemente und die Empfängerelemente in Sendeelemente umschaltbar sind und wenn nach der Umschaltung der aktiven Elemente jeweils ein zweiter Sende-Empfangs-Zyklus ausgelöst wird, da wie bereits erwähnt, das Reflexionsverhalten und das Transmissionsverhalten eines Gewebes unterschiedlich sein können. Es entstehen dann zwei Darstellungen mit unter Umständen aussagekräftigen Unterschieden. Diese Möglichkeit ist auch bei einer geschlossenen Spirale der Bewegung gegeben.
Bei den einzelnen Ausführungsformen der aktiven Helixscanner können die Sendesignale von den einzelnen akustischen Modulen unterschiedlich moduliert sein. Die Zuordnung der Sende- und Empfangssignale könnte dann unter bestimmten Bedingungen vereinfacht werden.
Die Module sollten so klein wie möglich gestaltet werden und eine möglichst große Anzahl von aktiven Elementen besitzen. Da sich jeweils alle Beschallungsräume und Empfangsräume einer Ebene überlappen, also ein Sendesignal jeweils von allen Empfängerelementen empfangen werden kann, sind für die Auswertung der empfangenen Signale immer nur bestimmte Empfangsräume aktiv. Die von anderen Sendeelementen empfangenen Signale bewirken Veränderungen in der Kurvenform des Signals und werden von einer Rauschunterdrückungsschaltung ausgeblendet.
Da die Sendesignale im Ultraschallbereich liegen, also in vielen Anwendungsfallen Kontaktmittel erforderlich sind, kann jeder der dargestellten aktiven Helixscanner auch so aufgebaut werden, dass die fest miteinander gekoppelten akustischen Module spiralförmig um einen zylindrischen mit einem Kontaktmittel gefüllten Behälter, in dem das Medium mit der unbekannten Struktur angeordnet werden kann, bewegt werden.
Zur Erfassung und Darstellung der Informationen über ein in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur geführt sind, ist eine Vorrichtung vorgesehen, die so aufgebaut ist, dass dem Sender ein Speicher zur Ablage des Sendesignals als Referenzsignal und dem Empfanger ein A/D-Wandler und ein Speicher zur Ablage des digitalisierten Empfangssignals folgt, dass beide Speicher zur Korrelation des Referenzsignals mit dem digitalisierten Empfangssignal mit einem Korrelator zur Bestimmung der Position der Reflexionspunkte
ERSÄTZBLATT (REGEL 26) verbunden sind, dem eine Einrichtung zur Rauschunterdrückung und ein Speicher zur Ablage des korrelierten und rauschverminderten Signals folgt, dass der Sender und der Empfanger mit einem Positionsgeber verbunden ist, der die Schrittweite und den Wertebereich für die spiralförmige Bewegung von Sender und Empfänger angibt, dass dem Positionsgeber eine Steuereinheit, ein Multiplexer und ein Visualisierungsgerät folgt.
Zur Datenverarbeitung der empfangenen Signale des Helixscanners wird das modulierte Sendesignal als Referenzsignal in einem Speicher abgelegt, während das Empfangssignal digitalisiert wird und ebenfalls in einem Speicher abgelegt wird. Beide Signale werden zur Positionsbestimmung der Reflexionspunkte in einem Korrektor korreliert. Das daraus resultierende verrauschte Signal wird mit Hilfe einer Schwellwertfunktion o.a. in einer Einrichtung zur Rauschunterdrückung vom Rauschen befreit und vorerst in einem Speicher abgelegt. Falls gleichzeitig mehrere Empfänger vorhanden sind, werden die anderen empfangenen Signale parallel genauso verarbeitet wie das erste. Vor dem endgültigen Speichern der Amplitudenwerte für die Visualisierung müssen die mit dem Referenzsignal korrelierten und rauschunterdrückten Signale der verschiedenen Empfanger auf geeignete Weise miteinander korreliert werden (z.B. durch Mittelwertbildung).
An dem Positionsgeber kann man die Schrittweite sowie den Wertebereich für die spiralförmige Bewegung der fest miteinander gekoppelten akustischen Module angeben. Dann gibt es mindestens zwei Möglichkeiten der Datenspeicherung als Grundlage für die Darstellung der Amplitudenwerte der empfangenen Signale. Entweder wird ein Speicher bereitgestellt, der hinreichenden Speicherplatz zur Verfügung stellt, um bei minimaler Schrittweite sowie maximalem Wertebereich alle Amplitudenwerte (o.a. Signalwerte) aufnehmen zu können, oder ein Zähler zählt die Speicherplatzposition mit jedem Schritt des Helixscanners um jeweils 1 weiter. Dadurch wird z.B. bei einer Schrittweite von 10 jeder Speicherplatz belegt, und somit nur 10% des Speicherplatzes benötigt. Eine Steuereinheit steuert dann den Multiplexer je nach eingegebener Schrittweite, um die entsprechenden Signalwerte an dem vorgesehenen Speicherplatz abzulegen und bei Bedarf wieder abzurufen.
Ein Zähler zählt die Speicherplatzposition mit jedem Schritt des Scanners um jeweils 1 weiter (d.h. auch bei einer Schrittweite von 10 wird jeder Speicherplatz belegt. Somit wird nur 10% des
ERSATZBLÄΓT (REGEL 26) Speicherplatzes von 1. benötigt.) An jeder Position des Speichers werden dann sowohl die Position des Scanners als auch die zugehörigen Signalwerte abgespeichert.
Mit der Position (lineare Angabe: l,...,n) des Scanners sind die räumlichen Koordinaten des zugehörigen Beschallungsraumes bestimmt. Die entsprechenden Signalwerte können somit dem Speicher entnommen und mit handelsüblichen 3-D Visualisierungsprogrammen dargestellt werden.
Die Erfindung soll nachfolgend anhand einiger Zeichnungen erläutert werden. Gleiche Bezugszahlen bezeichnen in den einzelnen Zeichnungen gleiche oder ähnliche Teile.
Fig. 1 zeigt einen Helixscanner in schematischer Darstellung mit zwei akustischen Modulen, bei dem das eine akustische Modul mit Sendeelementen und Empfängerelementen und das andere akustische Modul mit Empfängerelementen ausgerüstet ist; Fig. 2 zeigt in schematischer Darstellung einen Helixscanner mit einem akustischen Modulen, das mit Sendeelementen und Empfangerelementen ausgerüstet ist;
Fig. 3 zeigt in schematischer Darstellung einen Helixscanner mit zwei akustischen Modulen, von denen das eine akustische Modul aus zwei Teilen besteht;
Fig. 4 zeigt in schematischer Darstellung einen Helixscanner mit zwei Paaren von akustischen Modulen, von denen jeweils ein akustisches Modul mit Sendeelementen und
Empfängerelementen und das andere akustische Modul mit Empfängerelementen ausgerüstet ist;
Fig. 5 zeigt in schematischer Darstellung einen Helixscanner mit drei Ebenen mit jeweils einem
Paar von akustischen Modulen, von denen jeweils ein akustisches Modul mit Sendeelementen und Empfangerelementen und das andere akustische Modul mit Empfängerelementen ausgerüstet ist;
Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im
3D-Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über eine Struktur geführt werden;
Fig. 7 zeigt ein anderes Ausfuhrungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus; und
Fig. 8 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus für reflektierte und transmittierte Sendesignale. In Fig. 1 ist ein aktiver Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur 3 im 3D-Modus dargestellt, der ein erstes 1 und ein zweites 2 akustisches Modul besitzt, wobei das erste akustische Modul 1 Sendeelemente 4 mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und Empfangerelemente 5 mit einem zusammenhängenden Empfangsraum das zweite akustische Modul 2 Empfangerelemente 5 mit einem zusammenhängenden
Empfangsraum besitzt. Die akustischen Module 1, 2 stehen sich genau gegenüber und zwischen ihnen ist die zu untersuchende Struktur 3 so angeordnet, dass sich der Beschallungsraum der Sendeelemente 4 und der Empfangsraum der Empfängerelemente 5 im Bereich der unbekannten Struktur 3 möglichst vollständig überlappen. Die akustischen Module 1, 2 sind fest miteinander gekoppelt und bewegen sich auf einer spiralförmigen Bewegungsbahn 7 um die Drehachse 8, die innerhalb der Struktur 3 liegt. Die Ganghöhe 6 der spiralförmigen Bewegungsbahn 7 beträgt maximal die Breite der Überlappung des Empfangsraumes der Empfangerelemente 5 mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente 4. In Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser der Überlappung des Empfangsraumes der Empfängerelemente 5 mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente 4 sind, werden die akustischen Module angehalten und ein Sende-Empfangs- Zyklus ausgelöst, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
In Fig. 2 ist ein Helixscanner dargestellt, der nur ein akustisches Modul 1 besitzt, auf sich dem sowohl Sendeelemente 4 mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum als auch Empfängerelemente 5 mit einem zusammenhängenden Empfangsraum befinden, die sich im Bereich der unbekannten Struktur 3 überlappen. Mit dieser Anordnung werden nur die reflektierten Sendesignale aufgenommen, also nur die Signale, die von der Struktur 3 auf die Empfangerelemente des akustischen Moduls 1 reflektiert werden.
In Fig. 3 ist ein aktiver Helixscanner dargestellt, der sich dadurch auszeichnet, dass das erste akustische Modul 1 aus zwei räumlich getrennten Teilen besteht, wobei der erste Teil des akustischen Moduls 1 die Sendeelemente 4 und der zweite Teil die Empfängerelemente 5 und das zweite akustische Modul 2 Empfängerelemente 5 enthält. Die beiden Teile des ersten akustischen Moduls 1 spannen mit dem zweiten akustischen Modul 2 eine Ebene auf, die senkrecht zur Drehachse 8 der spiralförmigen Bewegungsbahn 7 liegt, wobei sich der
Beschallungsraum der Sendeelemente 4 und die Empfangsräume der Empfängerelemente 5 im Bereich der unbekannten Struktur 3 möglichst vollständig überlappen und die beiden Teile des ersten akustischen Moduls 1 auf derselben Seite der Struktur 3 angeordnet sind. Auf diese Weise werden sowohl die reflektierten als auch die transmittierten
Der aktive Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur 3 im 3D- Modus entsprechend Fig. 4 ist dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Paare mit je einem ersten 1 und einem zweiten akustischen Modul 2 vorhanden sind, wobei jeweils das erste akustische Modul 1 Sendeelemente 3 mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und optional Empfängerelemente 5 mit einem zusammenhängenden Empfangsraum und das zweite akustische Modul 2 Empfängerelemente 5 mit einem zusammenhängenden Empfangsraum enthält. Die Paare der akustischen Module 1, 2 liegen in einer Ebene senkrecht zur Drehachse 8 der spiralförmigen Bewegungsbahn 7 und sind jeweils gegenüberliegend an einer Struktur 3 so angeordnet und fest miteinander gekoppelt, dass sich die Beschallungsräume der Sendeelemente 4 und die Empfangsräume der Empfängerelemente 5 der akustischen Module 1, 2 im Bereich der unbekannten Struktur 3 möglichst vollständig überlappen. Die Ganghöhe 6 der spiralförmigen Bewegungsbahn 7 der Paare der akustischen Module 1 , 2 besitzt maximal die
Breite der kleinsten Überlappung eines Beschallungsraumes mit dem entsprechenden Empfangsraum der akustischen Module 1, 2 multipliziert mit der Anzahl der akustischen Module 1, 2 mit Empfängerelementen 5. In Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser des sich überlappenden Beschallungsraumes der Sendeelemente 4 und des Empfangsraumes der Empfänger- elemente 5 sind, wird ein Sende-Empfangs-Zyklus ausgelöst, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
In Fig. 5 ist ein aktiver Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur 3 im 3D-Modus mit einem Sender und einem Empfanger mit einem kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur geführt sind, dargestellt. Der aktive Helixscanner ist so gestaltet, dass in übereinander liegenden Ebenen, die senkrecht zur Drehachse 8 der spiralförmigen Bewegungsbahn 7 liegen, jeweils die gleiche Anzahl paarweise angeordneter fest miteinander gekoppelter akustischer Module 1, 2 vorhanden ist, von denen in jedem Paar jeweils ein akustisches Modul 1 oder 2 Sendeelemente 4 mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und optional Empfangerelemente 5 mit einem zusammenhängenden
Empfangsraum und das andere akustische Modul 2 oder 1 Empfängerelemente 5 mit einem zusammenhängenden Empfangsraum enthält. Die Beschallungsräume und die Empfangsräume der akustischen Module 1, 2 jeder Ebene überlappen sich jeweils im Bereich der unbekannten
ERSATZBUTT (REGEL 26) Struktur 3 möglichst vollständig. Die Ganghöhe 6 der spiralförmigen Bewegungsbahn 7 der akustischen Module 1 , 2 um die Drehachse 8 besitzt maximal die Breite der kleinsten Überlappung eines Empfangsraumes mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente 4 der akustischen Module 1 , 2 multipliziert mit der Anzahl der akustischen Module 2 mit Empfangerelementen 5 und der Anzahl der Ebenen. In Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser des sich überlappenden Beschallungsraumes der Sendeelemente 4 und des Empfangsraumes der Empfangerelemente 5 einer Ebene sind, wird zwischen allen Paaren gleichzeitig ein Sende-Empfangs-Zyklus ausgelöst, wobei die Sendesignale mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert sind.
Die empfangenen Signale, die den gesamten Informationsinhalt der unbekannten Struktur 3 enthalten, werden in einer Verarbeitungseinheit verarbeitet, damit die Informationen bildlich dargestellt werden können, d.h. die Struktur 3 auf einem Visualisierungsgerät 19 sichtbar gemacht werden kann.
Die Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Informationen einer in einem Medium eingebetteten Struktur 3 im 3D-Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur 3 geführt werden, ist gemäß Fig. 6 so gestaltet, dass den Sendeelementen 4 ein Speicher 9 zur Ablage des Sendesignals als Referenzsignal und den Empfängerelementen 5 ein A/D-Wandler 10 und ein Speicher 11 zur Ablage des digitalisierten Empfangssignals folgt. Beide Speicher 9, 1 1 sind zur Korrelation des Referenzsignals mit dem digitalisierten Empfangssignal zur Bestimmung der Position der Reflexionspunkte mit einem Korrelator 12 verbunden, dem eine Einrichtung zur Rauschunterdrückung 13 und ein Speicher 14 zur Ablage des korrelierten und rauscharmen Signals folgt. Die Sende- und Empfängerelemente sind mit einem Positionsgeber 15 verbunden, der die Schrittweite und den Wertebereich für die spiralförmige Bewegung der akustischen Module 1, 2 angibt. Dem Positionsgeber 15 sind eine Steuereinheit 16, ein Multiplexer 17, ein Speicher 18 und ein Visualisierungsgerät 19 nachgeschaltet.
Fig. 7 zeigt eine Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Informationen einer in einem
Medium eingebetteten Struktur 3 im 3D-Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die zu untersuchende Struktur 3 geführt werden, die so aufgebaut ist, dass die Empfangssignale von zwei Empfangsräumen von Empfangerelementen 5, die mit einem Beschallungsraum von Sendeelementen 4 abgestimmt sind, verarbeitet werden. Den Sendeelementen 4 folgt ein Speicher 9 zur Ablage des Sendesignals als Referenzsignal und den beiden Empfängerelementen 5 je ein A/D-Wandler 10 und ein Speicher 11 zur Ablage des digitalisierten Empfangssignals. Den beiden Speichern 11 ist je ein Korrelator 12 zur Korrelation des Referenzsignals mit den digitalisierten
Empfangssignalen zur Bestimmung der Position der Reflexionspunkte nachgeschaltet, denen je eine Einrichtung zur Rauschunterdrückung 13 und ein Speicher 14 zur Ablage des korrelierten und rauscharmen Signale folgt. Die Sende- und Empfängerelemente 4, 5 sind mit einem Positionsgeber 15 verbunden, der die Schrittweite und den Wertebereich für die spiralförmige Bewegung von akustischen Module 1, 2 angibt. Dem Positionsgeber 15 folgt eine Steuereinheit 16, die mit einem Zähler 20 verbunden ist, ein Multiplexer 17, ein Speicher 18 und ein Visualisierungsgerät 19.
Fig. 8 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Informationen einer in einem Medium eingebetteten Struktur 3 im 3D-Modus. Die
Verarbeitungseinheit zeigt einen Aufbau mit einem geringen Speicherbedarf. Sie ist für einen Helixscanner vorgesehen, der aus zwei akustischen Modulen 1 , 2 besteht, von denen das akustische Modul 1 Sendeelementen 4 und das zweite akustische Module 2 Empfängerelementen 5 enthält. Die Verarbeitungseinheit stellt gleichzeitig einen Kanal eines Paares von akustischen Modulen 1 , 2 dar, in der mehrere Paare von akustischen Modulen vorgesehen sind. Den
Sendeelementen 4 folgt ein Speicher 9 zur Ablage des Sendesignals als Referenzsignal und den Empfängerelementen 5 folgt ein A/D-Wandler 10 und ein Speicher 11 zur Ablage des digitalisierten Empfangssignals. Beide Speicher 9, 11 sind zur Korrelation des Referenzsignals mit dem digitalisierten Empfangssignal zur Bestimmung der Position der Reflexionspunkte mit einem Korrelator 12 verbunden, dem eine Einrichtung zur Rauschunterdrückung 13 und ein Speicher 14 zur Ablage des korrelierten und rauscharmen Signals folgt. Die Sende- und Empfängerelemente sind mit einem Positionsgeber 15 verbunden, der die Schrittweite und den Wertebereich für die spiralförmige Bewegung der akustischen Module 1, 2 angibt. Dem Positionsgeber 15 folgt eine Steuereinheit 16, die mit einem Zähler 20 verbunden ist, ein Multiplexer 17, ein Speicher 18 und ein Visualisierungsgerät 19.
Unabhängig vom Aufbau des Helixscanners wird das beliebig modulierte Sendesignal als Referenzsignal in einem Speicher 9 abgelegt, während das Empfangssignal digitalisiert wird und
ERSÄTZBLATT (REGEL 26) ebenfalls in einem Speicher 11 abgelegt wird. Beide Signale werden in dem Korrelator 12 zur Positionsbestimmung der Reflexionspunkte korreliert. Das daraus resultierende verrauschte Signal wird mit Hilfe einer Schwellwertfunktion o.a. vom Rauschen befreit und vorerst in einem Speicher, dem Speicher 14 abgelegt. Wenn mehrere Empfänger für den Empfang dieses Sendesignals vorgesehen sind, werden die anderen empfangenen Signale parallel genauso verarbeitet wie das erste. Vor dem endgültigen Speichern der Amplitudenwerte für die Visualisierung müssen die mit dem Referenzsignal einzeln korrelierten und rauschunterdrückten Signale der Empfängerelemente 5 auf geeignete Weise in Korrelatoren 12 miteinander korreliert, vom Rauschen befreit und einzeln in einem Speicher 14 abgelegt werden (z.B. durch Mittel- wertbildung).
Von dem Positionsgeber 15 wird die Schrittweite sowie der Wertebereich für die spiralförmige Bewegung der Sende- und Empfängerelemente angeben. Danach gibt es mindestens zwei Möglichkeiten der Datenspeicherung als Grundlage für die Visualisierung. Entweder wird ein Speicher bereitgestellt, der hinreichend Speicheφlatz zur Verfügung stellt, um bei minimaler Schrittweite sowie maximalem Wertebereich alle Amplitudenwerte (o.a. Signalwerte) aufnehmen zu können, oder ein Zähler zählt die Speicheφlatzposition mit jedem Schritt des Helixscanners um jeweils 1 weiter. Dadurch wird z.B. bei einer Schrittweite von 10 jeder Speicheφlatz belegt, und somit nur 10% des Speicheφlatzes benötigt. Die Steuereinheit 16 steuert dann den Multiplexer 17 je nach eingegebener Schrittweite, um die entsprechenden Signalwerte dann an dem vorgesehenen Speicheφlatz abzulegen und bei Bedarf wieder abzurufen, (d.h. Bei einer Schrittweite von 10 wird nur jeder zehnte Speicheφlatz belegt.)
An jeder Position des Speichers werden dann sowohl die Position des Scanners als auch die zugehörigen Signalwerte abgespeichert.
Mit der Position (lineare Angabe: l,...,n) des Scanners sind die räumlichen Koordinaten des zugehörigen Beschallungsraumes bestimmt. Die entsprechenden Signalwerte können somit dem Speicher entnommen und mit handelsüblichen 3-D Visualisierungsprogrammen dargestellt werden.
In den Ausführungsbeispielen wurden nur einige Möglichkeiten der Realisierung der Erfindung betrachtet. Es ist durchaus möglich, die einzelnen Teile der Vorrichtungen zu variieren.

Claims

Patentansprüche
1. Aktiver Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D- Modus mit einem Sender, der einen kegelförmigen Sendestrahl besitzt und einem Empfänger, die spiralförmig über die Struktur geführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes und ein zweites akustisches Modul vorhanden ist, wobei das erste akustische Modul Sendeelemente mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und das zweite akustische Modul Empfangerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzt, dass sich die akustischen Module genau gegenüber stehen und zwischen ihnen die Struktur angeordnet ist, dass sich der Beschallungsraum der Sendeelemente und der Empfangsraum der
Empfängerelemente im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen, dass die Ganghöhe der spiralförmigen Bewegungsbahn maximal die Breite der Überlappung des Empfangsraumes der Empfängerelemente mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente, und dass in Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser der Überlappung des Empfangsraumes der Empfangerelemente mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente sind, ein Sende-Empfangs-Zyklus auslösbar ist, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
2. Aktiver Helixscanner nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste akustische Modul zusätzlich Empfängerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum besitzt, wobei sich der Beschallungsraum der Sendeelemente und die Empfangsräume der
Empfängerelemente im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen.
3. Aktiver Helixscanner nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das erste akustische Modul aus zwei räumlich getrennten Teilen besteht, wobei der erste Teil des akustischen Moduls die Sendeelemente und der zweite Teil die Empfangerelemente enthält, dass die beiden Teile des ersten akustischen Moduls mit dem zweiten akustischen Modul eine Ebene aufspannen, die senkrecht zur Drehachse der spiralförmigen Bewegungsbahn liegt und sich der Beschallungsraum der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfängerelemente im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen und die beiden Teile des ersten akustischen Moduls auf derselben Seite der Struktur angeordnet sind.
4. Aktiver Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D- Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit einem kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei Paare mit je einem ersten und einem zweiten akustischen Modul vorhanden sind, dass jeweils
ERSATZBLÄTT (REGEL 26) das erste akustische Modul Sendeelemente mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und optional Empfängerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum und das zweite akustische Modul Empfangerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum enthält, dass die Paare der akustischen Module in einer Ebene senkrecht zur Drehachse der spiralförmigen Bewegungsbahn liegen und jeweils gegenüberliegend an einer Struktur so angeordnet und fest miteinander gekoppelt sind, dass sich die Beschallungsräume der Sendeelemente und die Empfangsräume der Empfangerelemente der akustischen Module im Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen, dass die Ganghöhe der spiralförmigen Bewegungsbahn der Paare der akustischen Module maximal die Breite der kleinsten Überlappung eines Beschallungsraumes mit dem entsprechenden Empfangsraum der akustischen Module multipliziert mit der Anzahl der akustischen Module mit Empfängerelementen besitzt, und dass in Schritten, die maximal gleich dem Durchmesser des sich überlappenden Beschallungsraumes der Sendeelemente und des Empfangsraumes der Empfängerelemente sind, ein Sende-Empfangs-Zyklus auslösbar ist, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
5. Aktiver Helixscanner zum Erfassen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D- Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass in übereinander liegenden Ebenen, die senkrecht zur Drehachse der spiralförmigen Bewegungsbahn liegen, jeweils die gleiche Anzahl paarweise angeordneter fest miteinander gekoppelter akustischer
Module vorhanden ist, von denen in jedem Paar jeweils ein akustisches Modul Sendeelemente mit einem zusammenhängenden Beschallungsraum und optional Empfangerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum und das andere akustische Modul Empfängerelemente mit einem zusammenhängenden Empfangsraum enthält, dass sich die Beschallungsräume und die Empfangsräume der akustischen Module jeder Ebene jeweils im
Bereich der unbekannten Struktur möglichst vollständig überlappen, dass die Ganghöhe der spiralförmigen Bewegungsbahn der akustischen Module maximal die Breite der geringsten Überlappung eines Empfangsraumes mit dem Beschallungsraum der Sendeelemente der akustischen Module multipliziert mit der Anzahl der akustischen Module mit Empfänger- elementen und der Anzahl der Ebenen besitzt, und dass in Schritten, die maximal gleich dem
Durchmesser des sich überlappenden Beschallungsraumes der Sendeelemente und des Empfangsraumes der Empfängerelemente einer Ebene sind, dass zwischen allen Paaren gleichzeitig ein Sende-Empfangs-Zyklus auslösbar ist, wobei das Sendesignal mit einer beliebigen Modulationsfunktion moduliert ist.
6. Aktiver Helixscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die spiralförmige Bewegung eine Bewegungsbahn aufweist, die nach dem größten Abstand zwischen zwei benachbarten akustischen Modulen jeweils einen Richtungswechsel in die entgegengesetzte Richtung besitzt, so dass die Bewegungsbahn nach jedem Wechsel spiralförmig in entgegengesetzter Richtung fortgesetzt ist.
7. Aktiver Helixscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendesignale von den einzelnen akustischen Modulen unterschiedlich moduliert sind.
8. Aktiver Helixscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeelemente auf den akustischen Modulen in Empfängerelemente und die Empfängerelemente in Sendeelemente umschaltbar sind und dass nach der Umschaltung ein zweiter Sende-Empfangs-Zyklus auslösbar ist.
9. Aktiver Helixscanner nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die fest miteinander gekoppelten akustischen Module spiralförmig um einen zylindrischen mit einem Kontaktmittel gefüllten Behälter, in dem das Medium mit der unbekannten Struktur angeordnet ist, bewegbar sind.
10. Verarbeitungseinheit zum Verarbeiten der Informationen einer in einem Medium eingebetteten Struktur im 3D-Modus mit einem Sender und einem Empfänger mit kegelförmigen Sendestrahl, die spiralförmig über die Struktur geführt sind, dadurch gekennzeichnet, dass dem Sender ein Speicher zur Ablage des Sendesignals als Referenzsignal und dem Empfänger ein A/D-Wandler und ein Speicher zur Ablage des digitalisierten Empfangssignals folgt, dass beide Speicher zur Korrelation des Referenzsignals mit dem digitalisierten Empfangssignal mit einem Korrelator zur Bestimmung der Position der Reflexionspunkte verbunden sind, dem eine Einrichtung zur Rauschunterdrückung und ein Speicher zur Ablage des korrelierten und rauscharmen Signals folgt, dass der Sender und der Empfänger mit einem Positionsgeber verbunden ist, der die Schrittweite und den Wertebereich für die spiralförmige Bewegung von Sender und Empfänger angibt, dass dem Positionsgeber eine Steuereinheit, und ein Multiplexer und ein Visualisierungsgerät folgt.
ERSATZBLA1T (REGEL 26)
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