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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Untersuchen von Objekten mit Ultraschall nach dem Impuls-Echoverfahren, insbesondere zur Darstellung bewegter Schnittbilder, wobei das Objekt mit einem Schallbündel von einem über eine Verstellmechanik verstellbaren Schallkopf aus durchschallt und die aus vorgewählten, insbesondere einander schneidenden, gedachten Schnittflächen durch das Objekt stammenden Echos an dem Ort ihrer Entstehung geometrisch zugeordneter Stelle nebeneinander auf einem Schirmbild od. dgl. dargestellt werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens, mit einem Ultraschall-Schnittbildgerät, dessen Schallkopf über eine Mechanik verstellbar ist, so dass das von ihm ausgesandte Schallbündel von seiner Aufsetzstelle her vorwählbare Schnittflächen des Objektes bestreicht, wobei die empfangenen Echos auf einem Bildschirm, dessen Basislinie im wesentlichen synchron zum Schallbündel verstellbar ist, an dem Ort ihrer Entstehung geometrisch zugeordneter Stelle darstellbar sind.
Bei Ultraschalluntersuchungen nach dem Schnittbildverfahren ist es selbstverständlich, dass man in vielen Anwendungsfällen wesentlich genauere Aussagen über das untersuchte Objekt bzw. bei medizinischen Untersuchungen über den untersuchten Körper machen kann, wenn man Schnittbilder aus verschiedenen Schnittflächen zur Verfügung hat und, was hier entscheidend ist, die genaue gegenseitige Zuordnung der Schnittflächen kennt. Ideale Verhältnisse herrschen dann, wenn bei bewegten oder in sich veränderbaren Objekten eine gleichzeitige Darstellung der Schnittbilder aus verschiedenen Ebenen möglich ist.
Normale Schnittbildgeräte ermöglichen mit Hilfe ihrer Mechanik jeweils nur die Abtastung einer einzigen Schnittfläche. Hat man aus dieser Schnittfläche ein Bild erhalten, dann wird die Mechanik verstellt und das nächste Schnittbild angefertigt. Neben einem mechanischen Antrieb für den Schallkopf, mit dessen Hilfe ein vom Schallkopf ausgesandtes Schallbündel durch Bewegung des Schallkopfes über die Schnittfläche verstellt wird, gibt es auch schon sogenannte Multielement-Schallköpfe, bei denen eine Vielzahl von Einzelschwingern meist in Form eines langgestreckten Rasters nebeneinander angeordnet sind, die über eine Schrittschaltelektronik nacheinander aktiviert werden, so dass im Endeffekt ebenfalls ein über die Schnittfläche wanderndes Schallbündel, das allerdings hier von verschiedenen Elementen stammt, erzeugt wird.
Es ist nun bisher üblich, einzelne Schnittbilder nacheinander anzufertigen, wobei man allenfalls ein aus einer bestimmten Schnittebene stammendes Bild aufzeichnen und dann mit einem aus einer andern Schnittebene stammenden Schnittbild vergleichen kann. Die Zuordnung dieser Schnittbilder lässt sich allerdings bei beweglichen Objekten und lebenden Organismen wegen der zwischen den beiden aufeinanderfolgenden Aufnahmen möglichen Änderungen nicht exakt herstellen.
Zur Beseitigung der Unzukömmlichkeiten wurde im Rahmen eigener Entwicklungen schon versucht, gleichzeitig Schnittbilder aus verschiedenen Schnittebenen, die einander meist rechtwinkelig schneiden, herzustellen und anzuzeigen. Dafür waren allerdings bisher eigene Geräte und besonders ausgebildete Schallkopfmechaniken notwendig. Nach einem selbst vorgeschlagenen Verfahren wurde ein vorgewählter Volumsbereich eines Objektes abgetastet und es wurden aus diesem Volumsbereich zwei Schnittebenen ausgesucht und dargestellt.
Die Darstellung kann dabei entweder unmittelbar bei der Untersuchung durch Ausblendung nur der den jeweiligen untersuchten Schnittflächen zugeordneten Signale aus den übrigen Signalen und entsprechende Darstellung dieser Signale am Schnittbild erfolgen oder man sieht einen Speicher vor, in dem alle aus dem untersuchten Volumen erhaltenen Signale gespeichert und nachträglich die vorgewählten Schnittebenen zugeordneten Signale abgefragt werden. Wie schon erwähnt wurde, setzt das beschriebene Verfahren eigens konzipierte Schnittbildgeräte mit Auswahleinrichtungen zur Bestimmung der Schnittebenen und Auswahl der zugeordneten Signale aus der Summe der zur Verfügung stehenden Signale voraus, und es ist auch eine Schnittbildmechanik notwendig, die eine möglichst gleichmässige Abtastung des untersuchten Volumens ermöglicht.
Da für die Untersuchung eines bestimmten Volumens bei einer bestimmten Rasterdichte eine wesentlich grössere Anzahl von Einzelsignalen ausgesandt und verarbeitet werden muss als bei der Darstellung eines einfachen Schnittbildes, benötigt die Abtastung des Gesamtvolumens eine bestimmte Zeit und es ist daher praktisch meist nur möglich, statische Schnittbilder darzustellen, in denen bestenfalls die Bewegung beweglicher und lebendiger Objekte eingefroren ist.
Zur Bestimmung der Einführrichtung von Injektionsnadeln, Sonden usw. in lebende Organismen, insbesondere für die Zwecke der Humanmedizin, wurde ebenfalls von der Patentinhaberin ein Gerät vorgeschlagen, das prinzipiell zwei miteinander gekuppelte, vollständige Schnittbildmechaniken mit Tast-
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köpfen aufweist, die mit angetriebenen Schallköpfen oder Multielement-Schallköpfen bestückt sein können, wobei ein gemeinsames Ultraschallgerät vorgesehen ist, auf dessen Bildschirm die beiden erhaltenen
Schnittbilder nebeneinander dargestellt werden.
Die Grundidee besteht hier darin, über die mechanische
Kopplung der beiden Tastköpfe die Schnittlinie der durch die Tastköpfe und die ihnen allenfalls zugeordnete Mechanik definierten Schnittebenen auch ausserhalb des Körpers genau zu bestimmen, so dass in den beiden Schnittbildern die in diesen Schnittbildern ebenfalls ersichtliche Schnittlinie der beiden
Schnittebenen exakt auf einen bestimmten Zielpunkt im Objekt eingestellt werden kann und eine exakt geführte Applikation einer Sonde od. dgl. ermöglicht wird. Dieses Gerät benötigt zwei vollkommene
Schallkopfeinheiten für die Schnittbilddarstellung und am Gerät mindestens einen entsprechenden Adapter, der die Umsetzung bzw. Verteilung der Signale auf bzw. von den Schallköpfen zum Gerät ermöglicht.
Die
Schnittlinie der beiden dargestellten Schnittflächen muss, da sich die Schallköpfe sonst gegenseitig behindern würden, prinzipiell durch einen ausserhalb der Aufsetzstellen der beiden Schallköpfe bzw.
Schallkopfeinheiten liegenden Bereich des Objektes verlaufen, wird also jeweils im Randbereich der dargestellten Schnittbilder liegen.
Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Verfahrens und einer zu seiner Durchführung geeigneten Vorrichtung, mit dessen bzw. deren Hilfe unter vergleichsweise geringem Aufwand einander exakt zugeordnete Schnittbilder im Bedarfsfall mit so hoher Bildfolgefrequenz hergestellt werden können, dass sie als bewegte Schnittbilder sichtbar sind. Die ausgewählten Schnittflächen sollen dabei praktisch gleichzeitig, also mit nur sehr geringen Zeitunterschieden, abgetastet werden.
Die gestellte Aufgabe wird bei dem erfindungsgemässen Verfahren dadurch gelöst, dass der Schallkopf mit einer die gleichzeitige Darstellung der Schnittbilder ermöglichenden Umschaltfrequenz aus der Abtaststellung für die eine Schnittfläche unter Ausführung einer Schwenkbewegung um eine das Objekt schneidende Achse in eine Abtaststellung für die andere Schnittfläche und zurück verstellt wird.
Beim erfindungsgemässen Verfahren ist nur mehr ein einfacher Schallkopf erforderlich. Die zur Verfügung stehende Prüfzeit wird zum grossen Teil für die Abtastung der beiden Schnittflächen ausgenutzt. Da die Abtastung der beiden Schnittflächen jeweils nacheinander erfolgt und nur ein einziger Schallkopf vorgesehen ist, der allerdings als Multielement-Schallkopf ausgeführt sein kann, genügt prinzipiell ein einziges Schnittbildgerät für die Auswertung, wobei man nur dafür Sorge tragen muss, dass die den beiden Schnittflächen zugeordneten Signale an verschiedenen Bereichen des Bildschirmes dargestellt werden. Die Schnittlinie der dargestellten Schnittflächen kann im jeweiligen Schnittbild zentral verlaufen. Stellt man diese Schnittlinie in den beiden Schnittbildern dar, so kann man mit ihrer Hilfe auch verschiedene interessante Punkte anvisieren.
Die gegenseitige Zuordnung der beiden Schnittbilder ist genau definiert. In den meisten Fällen wird man jeweils eine Schnittfläche vollständig mit dem Schallbündel abtasten und den Schallkopf dann auf die andere Schnittfläche einstellen. In Sonderfällen kann man von dieser Vorgangsweise auch abweichen, also beispielsweise jeweils aufeinanderfolgend Teilbereiche in beiden Schnittebenen abtasten und darstellen oder zur Erzielung möglichst flimmerfreier Bilder zunächst einen Abtastvorgang im doppelten möglichen Abtastraster durchführen, dann auf die zweite Schnittebene umschalten und nach neuerlicher Umschaltung die bei der ersten Abtastung freigelassenen Rasterzwischenräume abtasten.
Die für die Umstellung der Mechanik von der einen auf die andere Schnittebene vorgesehenen Einrichtungen werden vorteilhaft in Abhängigkeit von der Antriebsmöglichkeit durch die jeweils vorhandene bzw. verwendete Schallkopfmechanik gewählt. Lediglich bei Multielement-Schallköpfen, die an sich keinen Antrieb besitzen, muss man eine eigene mechanische Antriebsvorrichtung für die Umschaltung verwenden.
Es sind Schallkopfmechaniken bekannt, mit deren Hilfe der Schallkopf im wesentlichen um seine Aufsatzstelle hin- und herschwingend antreibbar ist, so dass die Abstrahlachse des Schallkopfes eine im wesentlichen dreieckige Schnittfläche im untersuchten Objekt bestreicht. Nach dem erfindungsgemässen Verfahren kann man für diesen Antriebsfall der Schwingbewegung des Schallkopfes in der einen Richtung eine Querbewegung halber oder doppelter Frequenz überlagern, so dass die Abstrahlachse des Schallkopfes eine die Grundform einer Acht aufweisende Lissajous-Figur beschreibt, wobei die einen im wesentlichen geraden Verlauf aufweisenden Teilabschnitte dieser Figur beidseits des Kreuzungspunktes die Schnittbilder bestimmen.
Um möglichst lange, im wesentlichen gerade Teilstücke in der Lissajous-Figur zu erhalten, kann man im Antrieb die Winkelgeschwindigkeit bei der Schwenkbewegung verändernde Ein-
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richtungen vorsehen, beispielsweise einem eine Drehbewegung in eine Schwingbewegung umsetzenden Getriebe od. dgl., eine im Bogen geführte Gelenkwelle oder eine ein-oder mehrfach über Kardangelenke abgewinkelt zu einem Antriebsmotor geführte Welle vorordnen. Die zwischen den im wesentlichen geradlinig verlaufenden Strecken der Lissajous-Figur eingeschlossenen Winkel können durch relative Amplituden- änderung der beiden Schwingbewegungen und durch den Kreuzungswinkel dieser beiden Schwingbewegungen exakt eingestellt werden.
Eine zur Durchführung des erfindungsgemässen Verfahrens bevorzugt verwendete Vorrichtung der eingangs genannten Art zeichnet sich dadurch aus, dass die Mechanik einen den Schallkopf um eine durch ihn und seine Aufsetzstelle gehende Achse hin-und herschwenkend antreibbaren Stelltrieb aufweist und im Gerät, wie an sich bekannt, eine Umsteuereinrichtung zur Darstellung der aus den beiden Schnittflächen empfangenen Signale auf verschiedenen Bildschirmbereichen vorgesehen ist.
Der Schallkopf muss, wie schon mehrfach dargelegt wurde, gegenüber dem Objekt bewegt werden. Es wird für die meisten Fälle eine relativ hohe Verstellgeschwindigkeit angestrebt und man wird daher vor allen Dingen für medizinische Untersuchungen bei Schallkopf en, die eine grössere als praktisch punktförmige Auflage besitzen und vorzugsweise auch zur Erzeugung des Schnittbildes allein gegenüber dem Objekt verstellt werden müssen, wie an sich bekannt, eine ruhend auf das Objekt aufsetzbare Schutzschicht vorsehen, deren Dicke grössenordnungsmässig gleich oder kleiner als die Wellenlänge gehalten ist,
wobei der Spalt zwischen Schutzschicht und Schallkopf mit einer Ankopplungsflüssigkeit gefüllt ist und die Form der zum Schallkopf weisenden Seite der Schutzschicht der durch die Schallkopfabstrahlseite und die Schwenkachse bestimmten Rotationsfläche angepasst ist.
Neben einer Schonung der Haut bei medizinischen Untersuchungen wird durch die Schutzschicht gerade bei elastisch nachgiebigen Objekten ein gleichbleibender Verlauf der Objektoberfläche im Untersuchungsbereich erzwungen.
Nach einer Weiterbildung weist das Schnittbildgerät, wie an sich bekannt, Torschaltungen od. dgl. zur Ausblendung bestimmter Erzeugungslinien aus den Schnittbildern auf, und diese Torschaltungen sind auf die Schnittlinie der beiden Schnittbilder eingestellt, so dass in jedem Schnittbild durch Ausfall der jeweiligen Linie die Schnittlinie kenntlich gemacht wird, wobei die ausgeblendeten Signale, die bei der Abtastung jeder der beiden Schnittflächen, also häufiger als die Schnittbilder, erhalten werden, in einer vom Schnittbild abweichenden Darstellungsart, insbesondere als A-Bilder oder TM-Darstellungen am Bildschirm darstellbar sind. Die TM-Darstellungen können bei Herzuntersuchungen UKG-Ableitungen sein, in denen die Bewegung einer angepeilten Herzklappe als Kurvenzug angezeigt wird.
Es wurde schon erwähnt, dass Schnittbildmechaniken mit schwenkenden oder drehenden Schallköpfen bevorzugt verwendet werden. Bisher sieht man eine möglichst gleichförmige Schwenk- oder Drehbewegung, also eine konstante Winkelgeschwindigkeit des Schallstrahles während des Abtastvorganges, vor.
Bei schwenkendem Antrieb verwendet man meist nur die Verschwenkung in der einen Richtung für die Erzeugung des Schnittbildes, wogegen die Verschwenkung in der andern Richtung eine reine Rücklaufbewegung darstellt. Bei der schon beschriebenen Überlagerung von zwei Schwenkbewegungen werden beide geradlinigen Bewegungsverläufe für die Schnittbilddarstellungen verwendet. Eine andere Art der Abtastung ist eine Drehbewegung des Schallkopfes, der dann die Form eines Rades aufweist, um eine etwa parallel zur Objektoberfläche verlaufende Achse, so dass vom Schallstrahl etwa trapezförmige Schnittflächen abgetastet werden. Zur Erhöhung der Bildfolgefrequenz können am Schallkopf mehrere Einzelschwinger vorgesehen sein, die jeweils während eines Durchlaufes durch die kürzere Parallelseite des Trapezes aktiviert werden.
Sowohl bei der Schwenk- als auch bei der Drehbewegung erhält man bei konstant gehaltener Impulsfolgefrequenz eine ungleichförmige Abtastung des untersuchten Feldes, da die zur Objektoberfläche parallele Bewegungskomponente des Schallbündels in jenem Bereich, wo das Schallbündel senkrecht auf die Oberfläche steht, grösser ist als im Randbereich der Schnittfläche. Der Abtastraster ist also gerade im Mittelbereich des Bildes gröber als an den Rändern. Zur Beseitigung dieses Nachteiles wird erfindungsgemäss vorgeschlagen, im Antriebsteil der Mechanik wenigstens ein die Winkelgeschwindigkeit bei der Schwenk- bzw.
Drehbewegung im Sinne einer Verlangsamung bei der Abtastung des mittleren Schnittflächenbereiches durch das Schallbündel veränderndes Glied vorzusehen, das insbesondere eine vom Antriebsmotor im Bogen zur Mechanik geführte biegsame Welle oder eine über ein oder mehrere Kardangelenke geknickte Welle sein kann, so dass die Rasterdichte bei der Abtastung der Schnittfläche
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Schwingbewegungen.
Bei einem solchen sinusförmigen Bewegungsablauf der beiden Schwingbewegungen und einem Frequenz- und Amplitudenverhältnis von l : 2 beschreibt die Abstrahlachse des Schallkopfes - die in Fig. 2 veranschaulichte Lissajous-Figur, welche die Grundform einer liegenden Ziffer "8" aufweist, wobei sich beidseits des Kreuzungspunktes --18-- zwischen den eingezeichneten Punkten A B und A'B'gerade Linien-19, 20-- ergeben, die einander annähernd rechtwinkelig schneiden.
Durch ein etwas anderes Amplitudenverhältnis und eine Abweichung von einem rein sinusförmigen Bewegungsverlauf könnte man den Schnittwinkel der beiden Linien --19, 20-- verändern, beispielsweise einen genau rechtwinkeligen Schnitt erzwingen und auch den Anteil der geradlinigen Bewegung an der Gesamtbewegung vergrössern, also die meist für die Schnittbilddarstellung unbrauchbaren Schleifen --21, 22-verkürzen. Wenn man den Schallkopf jeweils nur dann aktiviert, während seine Achse auf der Geraden AB
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die schon bei geringer Nachleuchtdauer des Bildschirmes gleichzeitig nebeneinander sichtbar sein können.
Bei der beschriebenen Art der Abtastung werden dreieckige Schnittbilder erzeugt. Die Spitze des Dreieckes ist der Mittelpunkt der beiden Schwenkbewegungen.
Es wurde schon angedeutet, dass man bestrebt sein wird, einen möglichst grossen Teil der zur Verfügung stehenden Prüfungszeit für die tatsächliche Abtastung, also die Erzeugung der Schnittbilder, zu verwenden. Bei der im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 beschriebenen Ausführung lassen sich bestenfalls 40 bis 50% der zur Verfügung stehenden Zeit für die Abtastung ausnutzen, der Rest wird für den Durchlauf der Schleifen --21, 22-- benötigt. Zur besseren Ausnutzung der Zeit kann man eine Mechanik nach Fig. 3 verwenden, bei der die vorgesehene Schnittbildmechanik den Schallkopf nur in einer Schnittebene schwingend antreibt und eine Umschalteinrichtung vorgesehen ist, die den Schallkopf nach dem Durchlauf der einen Schnittebene ruckartig auf die zweite Schnittebene umschaltet.
Der wieder schwingend antreibbare Schallkopf --1-- wird wieder in einem Ring --3-- um eine Querachse --2-- schwenkbar gelagert. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 ist aber der Ring --3-selbst nicht mehr schwenkbar, sondern nur um die Längsachse drehbar gelagert. Es ist auch wieder ein Antrieb über eine Schubstange --7-- und einen Kurbeltrieb --9, 10-- vorgesehen. Im Gegensatz zur Ausführung nach Fig. 1 ist dies aber der einzige unmittelbar auf den Arm --6-- wirkende Antrieb, so dass der Schallkopf --1-- durch diesen Antrieb nur um die Achse --2-- schwenkend antreibbar ist.
Die Achse --2-- verläuft in einem Winkel von 450 zur Schubstange --7--. Das Rad --10-- treibt über ein Zwischenrad --23-- ein einen Mitnehmerzapfen --24-- tragendes Rad --25-- an, dessen Mitnehmerzapfen --24-- den einen Teil des Malteserkreuzantriebes bildet. Das Malteser- oder Andreaskreuz --26-selbst sitzt auf einer weiteren Welle --27--, mit der ein Rad --28-- verbunden ist. Die bei solchen Antrieben übliche Sperre gegen Überdrehung wurde der grösseren Übersichtlichkeit halber weggelassen. Die beim Eingriff des Mitnehmerzapfens --24-- mit dem Malteserkreuz --26-- erzeugte Drehbewegung wird über das Rad --28-- auf das Rad --29-- übertragen.
Durch eine Übersetzung im Verhältnis von 1 : 2 zwischen den Rändern-10 und 23-- und den Rädern --28 und 29-- wird erreicht, dass bei jeder halben Umdrehung des Rades --10-- auch das Rad --29-- eine halbe Umdrehung macht, wobei aber die Mitnahme nur während eines Drehwinkels des Rades --10-- von 450 erfolgt, d. h., dass drei Viertel der vom Rad - für eine halbe Drehung benötigten Zeit für die Abtastung der Schnittfläche ausgenutzt werden können, da während dieser Zeit das Rad --29-- stillsteht.
Das Rad --29-- treibt während des Eingriffes des Zapfens --24-- mit dem Malteserkreuz --26-- über eine Schubstange --30-- einen um eine feste Achse - -31-- schwenkbaren Winkelhebel --32-- an, der seinerseits über eine Schubstange --33-- auf den Ring - wirkt und diesen jeweils um 90 vor-bzw. zurückdreht. Durch entsprechende Einstellung des Mitnehmerzapfens --24-- am Rad --25-- gegenüber der Kurbel --9-- am Rad --10-- kann man erreichen, dass die Drehung des Ringes --3-- und damit des Schallkopfes-l-in die andere Schnittebene immer während des Umkehrvorganges der Schwenkbewegung des Schallkopfes erfolgt.
Der Schallkopf wird nur um eine Achse schwingend angetrieben, bestreicht aber so mit seinem Schallbündel exakt eine Schnittebene. Für die Abtastung der beiden Schnittebenen stehen insgesamt drei Viertel der Zeit zur Verfügung, d. h. es ergibt sich ein sehr günstiges Verhältnis der ausnutzbaren Abtastzeit gegenüber der Umschaltzeit.
Bei der Anordnung nach den Fig. 1 und 3 ist die Winkelgeschwindigkeit des Schallkopfes während der Bildaufzeichnung nicht konstant, sondern gehorcht einem cosinus-Gesetz, wobei allerdings nur jeweils der
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Teil zwischen 112, 5 und 157, 5 bzw. zwischen 202, 5 und 67, 5 verwendet wird, in dem die Kurven annähernd geradlinig verlaufen. Es ergibt sich dadurch zwar keine Verzerrung des Bildes, sondern eine Abtastung mit ungleichmässiger Rasterweite. Wie schon beschrieben wurde, kann man die Winkelgeschwindigkeit durch geknickte oder gebogene Führung der Antriebswellen --12-- verändern und so vom sinusförmigen zum trapezförmigen Bewegungsablauf kommen, wo eine Abtastung mit gleicher Rasterweite erfolgt.
In Fig. 4 ist gezeigt, dass man nicht nur eine Abtastung mit oszillierendem Schallkopf vornehmen, sondern als Schallkopf auch ein Rad --34-- gemäss AT-PS Nr. 338407 verwenden kann, das um seine etwa
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abzutastenden Objekt gerichteten Bahnsektor aktiviert werden, so dass nicht dreieckige, sondern etwa trapezförmige Schnittflächen abgetastet werden. Das Rad --34-- wird in einer Gabel --37-- gelagert, die mit einer festen Achse --38-- in einem Lager verschwenkbar ist. An diesem Gebilde kann man an dem einen Gabelschenkel die Schubstange--33--des Malteserkreuzantriebes--10, 12,23 bis 33--nach Fig. 3 angreifen lassen.
Es ist hier allerdings einfacher, für den drehenden Antrieb des Rades --34-- und für den Malteserkreuzantrieb gesonderte, synchron laufende Motoren zu verwenden. Als Umschaltzeitpunkt für die Verschwenkung in die andere Schnittebene wird man jeweils die Pause zwischen dem Austritt eines Schwingers --36-- aus dem Abtastbereich und dem Eintritt des nächsten Schwingers in den Abtastbereich wählen. Um die Bewegung der Schallkopfvorderseite nicht unmittelbar auf das zu untersuchende Objekt zu übertragen, also ein Schleifen des Rades auf der Haut zu vermeiden, kann man zwischen dem sich bewegenden Schallkopf und dem ruhenden Objekt eine Schutzschicht mit kugelkalottenförmiger Oberseite vorsehen, die zum Teil mit einer Koppelflüssigkeit gefüllt ist.
Für die elektronische Steuerung des Schnittbildgerätes müssen von der Schnittbildmechanik drei verschiedene Spannungen abgegeben werden. Die eine davon, die sogenannte Positionsspannung, ist eine Spannung, die dem Winkel des Schallbündels gegenüber einer Bezugsrichtung entspricht. Sie könnte an einem Potentiometer abgenommen werden, das in der Achse --2-- nach Fig. 3 bzw. der Welle --35-- nach Fig. 4 sitzt. Diese Bezugsspannung könnte auch sinngemäss in gleicher Weise am Rad --10-- abgenommen werden. Eine zweite Spannung ist für die Darstellung der beiden Schnittbilder an verschiedenen Stellen des Bildschirmes notwendig. Im einfachsten Fall kann diese Verschiebespannung nur zwei verschiedene Werte, deren einer möglicherweise Null ist, annehmen.
Sie kann von einem Schleifkontakt am Umfang des Rades --10-- oder auch von einem über die Schubstange --33-- gesteuerten Kontakt erzeugt bzw. abgenommen werden. Im einfachsten Fall ist diese Spannung bei der Abtastung der einen Schnittebene eingeschaltet und bei der Abtastung der andern Schnittebene abgeschaltet.
Eine weitere als "Schaltspannung" bezeichnete Regelspannung ist nur dann notwendig, wenn ausser den beiden Schnittbildern an sich auch ihre Schnittlinie dargestellt oder eine Bilddarstellung im A- oder TM-Bild von aus einer bestimmten Schallbündelrichtung empfangenen Signalen gewünscht wird. Die erwähnte Schaltspannung kann durch einen an der Schwenkachse des Schallkopfes angebrachten Schalter jeweils erzeugt werden, wenn der Schallkopf eine ganz bestimmte Stellung einnimmt. Selbstverständlich sind unter dem Ausdruck "Schalter" Geber aller Art, die die genannte Funktion erfüllen, zu verstehen.
Auch an Stelle der Potentiometer können induktive oder kapazitive Geber bzw. elektrooptische Geber Verwendung finden.
Aufbau und Funktion von Schnittbildgeräten sind an und für sich bekannt. In Fig. 5 wird deshalb nur insoweit auf Einzelheiten eingegangen, als sie zum Verständnis der auf Grund der Erfindung vorgenommenen Abänderungen und Ergänzungen notwendig sind.
Im Blockschaltschema bedeutet --40-- einen Taktgeber, der gleichzeitig einen Sender --41-- und einen Kippgenerator --42-- steuert. An und für sich sind der Taktgeber--40--, der Sender --41--, der Kippgenerator --42--, ein Empfänger --43--, eine vom Kippgenerator --42-- und einem Adressencomputer - gesteuerte erste Ablenkeinheit --45-- Einheiten, die auch bei herkömmlichen Geräten sinngemäss Verwendung finden. Der Taktgeber regt in der Impulsfolgefrequenz den Sender --41-- an, der dadurch kurze Sendeimpulse auf eine zum Tastkopf führende Leitung --46-- legt. Die vom Tastkopf zu den ausgesandten Impulsen empfangenen und in elektrische Signale umgewandelten Echos werden in einem Verstärker --43-- verstärkt und gegebenenfalls umgeformt.
Sie werden auf eine Leitung --47-- zur Hellsteuerung des Elektronenstrahles einer Bildschirmröhre gelegt. Ein Kippgenerator --42-- beeinflusst
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Ablenkeinheiten --45 und 48--, d. h. diese Ablenkeinheiten erzeugen Sägezahnspannungen für die Horizontal- und Seitenablenkung des Elektronenstrahles, wobei diese Ablenkung der Basislinie, die vom Elektronenstrahl durch die eine Ablenkspannung gezeichnet wird, in der andern Richtung synchron zur Verstellung des Schallbündels im Objekt erfolgt. Jedes Echo erzeugt einen Bildpunkt, so dass in weiterer Folge ein Schnittbild dargestellt wird.
In Abänderung der bekannten Geräte arbeitet die erste Ablenkeinheit --45-- nicht unmittelbar auf
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das Schallbündel die eine Abtastebene durchläuft. Solange die Verschiebespannung anliegt, wird das Bild auf dem Bildschirm um einen von der Grösse dieser Spannung abhängigen Betrag verschoben, es werden also die beiden Schnittbilder versetzt zueinander dargestellt. Ein eingezeichneter Umschalter --51-- ist nur dann notwendig, wenn ausser den beiden Schnittbildern noch eine weitere Darstellung, z. B. im Aoder TM-Bild, vorgenommen werden soll. Die für diese Darstellung erforderliche Ablenkspannung wird in bekannter Weise aus einem vom Kippgenerator erzeugten Startimpuls und dem Ausgangsimpuls eines Kippgenerators --52-- in der Ablenkeinheit --48-- erzeugt.
Jedesmal, wenn der Schallkopf jene Stellung durchläuft, in der das Schallbündel in der Schnittebene der beiden Bildebene liegt, wird durch die über eine Leitung --53-- zugeführte Schaltspannung der Umschalter --51-- kurzzeitig betätigt und schaltet die Ablenkeinheit --45-- von der zu den Ablenkplatten od. dgl. --54-- führenden Leitung ab und dafür die Ablenkeinheit --48-- an. Es wird dadurch das TM-Bild mit der doppelten Bildfolgefrequenz gegenüber den Schnittbildern geschrieben. Wegen der Ausblendung der Signale wird die Schnittlinie in beiden Schnittbildern als Dunkellinie dargestellt. Man kann diese Linie als Ziellinie benutzen und den Schallkopf nach den Schnittbildern so einrichten, dass die Ziellinie genau jenen Teil des Objektes trifft, dessen Bewegung dargestellt werden soll.
Statt der TM-Darstellung wäre auch eine A-Bild-Darstellung denkbar. Dabei müsste die erforderliche Ablenkspannung aus dem Kippgenerator --42-- und der Helligkeitsspannung aus dem Empfänger --43-- erzeugt und eine konstante Spannung zur Helltastung des Elektronenstrahles verwendet werden. Der Um- schalter --51-- müsste dann auch die Leitung --47-- entsprechend umschalten.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zum Untersuchen von Objekten mit Ultraschall nach dem Impuls-Echoverfahren, insbesondere zur Darstellung bewegter Schnittbilder, wobei das Objekt mit einem Schallbündel von einem über eine Verstellmechanik verstellbaren Schallkopf aus durchschallt und die aus zwei vorgewählten, insbesondere einander schneidenden, gedachten Schnittflächen durch das Objekt stammenden Echos an dem Ort ihrer Entstehung geometrisch zugeordneter Stelle nebeneinander auf einem Bildschirm od. dgl.
dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, dass der Schallkopf mit einer die gleichzeitige Darstellung der Schnittbilder ermöglichenden Umschaltfrequenz aus der Abtaststellung für die eine Schnittfläche unter Ausführung einer Schwenkbewegung um eine das Objekt schneidende Achse in eine Abtaststellung für die andere Schnittfläche und zurück verstellt wird.