DE10050232A1

DE10050232A1 - Hochauflösender Ultraschalltomograph

Info

Publication number: DE10050232A1
Application number: DE10050232A
Authority: DE
Inventors: Rainer Stotzka; Werner Alois Kaiser; Hartmut Gemmeke
Original assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Current assignee: Forschungszentrum Karlsruhe GmbH
Priority date: 2000-10-11
Filing date: 2000-10-11
Publication date: 2002-05-02
Also published as: US6786868B2; WO2002030288A1; EP1324701A1; JP2004520094A; US20030158481A1

Abstract

Hochauflösender Ultraschalltomograph nach dem Transmissions-,Streuungs- und Impuls-Echo-Verfahren arbeitend, bestehend aus einem oben offenen Behälter mit an der Behälterwandung über die gesamte Wandungsfläche fest angeordneten Ultraschallwandlern, einem Ankopplungsmedium im Behälter, sowie einer rechnergestützten Steuer- und Auswerteeinheit mit Arbeitsspeicher. Aufgabe ist es, den hochauflösenden Ultraschalltomographen so weiterzuentwickeln, dass eine erhebliche Verbesserung der zeitlichen Auflösung bei der Rekonstruktion der dreidimensionalen Abbildung auch in Echtzeit ohne Abstriche bei Abbildungsgenauigkeit ermöglicht wird. Die Aufgabe wird gelöst, dass Steuer- und Auswerteeinheit mit den Ultraschallwandlern in der Art verschaltet ist, die von mindestens einem Ultraschallwandler ausgesendeten Ultraschallsignale ein Ultraschallimpuls ist, welcher von allen anderen Ultraschallwandlern parallel empfangen und als elektrische Signale verstärkt, gefiltert und digitalisiert und im Arbeitsspeicher als Datensatz abgespeichert wird.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschall-Tomographen nach dem Transmissions-, Streuungs- und Impuls-Echo-Verfahren arbeitend für Gewebeuntersuchungen von Extremitäten insbesondere der weib lichen Brust und des männlichen Fortpflanzungsorgans.

In der Medizintechnik erhält die Ultraschalluntersuchung immer größere Bedeutung. Zum einen schädigt der Ultraschall im Gegen satz zur Durchleuchtung mittels Röntgenstrahlen das zu untersu chende Gewebe nicht. Zum andern können Gewebearten unterschieden werden, die anderen bildgebenden Verfahren, z. B. beim Röntgen, einen nur sehr geringen Kontrast hinterlassen.

Ein medizinisches Ultraschallgerät besteht im wesentlichen aus einem Schallkopf mit einer Anzahl von Ultraschallwandlern sowie einer Steuer- und Auswerteeinheit, welche die Steuerimpulse für die Ultraschallwandler aussendet sowie die an diesen empfangenen Messsignale als elektrische Signale aufnimmt, verstärkt und wäh rend der Messung zu Echtzeit-Abbildungen auf einem Bildschirm rekonstruiert. Die Komplexität einer derartigen Rekonstruktion in Echtzeit beschränkt dabei nicht nur die Anzahl der einzelnen Ultraschallwandler bei medizinische Ultraschallgeräten, sondern auch in erheblichen Maße Korrekturmöglichkeiten bei der Rekon struktion. Zudem sind die Schallköpfe in der Regel nicht orts fest, sondern werden manuell geführt. Diese Tatsachen schränken insbesondere die Möglichkeiten bei Kontrastmitteluntersuchungen bei der Ultraschall-Mamographie, bei denen es auf eine hohe ört lichen und zeitlichen Auflösung bei der Rekonstruktion ankommt erheblich ein. Eine zusätzliche Einschränkung ist die fehlende Reproduzierbarkeit.

In der US-4,478,083 wird ein System für die Ultraschallmammogra phie mit Hilfe des Impuls-Echo-Verfahrens beschrieben, bei wel chem die weibliche Brust durch geeignete Weise in einen zylind rischen Behälter von oben eingeführt und positioniert ist. Auf der gesamten zylindrischen Wandungsfläche dieses Behälters sind gleichmäßig Ultraschallwandler fest angeordnet, wovon man aus gehen kann, dass die Hauptabstrahlrichtung eines jeden Ultra schallwandlers senkrecht von der Behälterwandung in das Behäl terinnere ausgerichtet ist (vgl. Spalte 5, letzter Absatz). Zum Aufbaus eines dreidimensionalen Abbildes der zu untersuchenden Brust wird eine Auswerteeinheit beschrieben, welche so ver schaltet ist, dass die Bereiche der zu untersuchenden Brust de finiert und nacheinander abgeschallt werden, wobei für jeden Im puls-Echo-Vorgang ausschließlich ein Wandler oder eine Wandler gruppe von Ultraschallwandlern sowohl für die Aussendung des Ultraschallimpulses als auch für den Empfang des Rückschallechos über einen elektronischen Schalter angewählt und das Rück schallecho über das Setzen von Zeitfenstern herausgefiltert wird.

Ferner wird in DE 28 27 423 A1 eine Vorrichtung zur Ermittlung der inneren Struktur eines Körpers mit Hilfe von Schallstrahlen beschreiben, bei dem der Körper in ein mit einem Ankopplungsme dium gefüllten Behälter eingebracht und in diesem mit dem Ultra schalltransmissionsverfahren durchschallt wird. Dabei wird von einem oder mehreren Ultraschallsendern ein Schallstrahl durch den Körper auf mindestens einen Ultraschallwandler als Empfänger geschickt, die Empfangssignale in einer Auswerteeineinheit elektronisch weiterverarbeitet, gespeichert und anschließend die Verteilung des Schallbrechungsindexes sowie des Absorptionskoef fizienten ermittelt. Parallel hierzu wird in der Auswerteeinheit anhand eines Punktrasters ein Modell des Körpers aufgebaut, wel ches mit den empirischen Messwerten verglichen wird, durch ite rative Wiederholung der Schallmessung optimierbar ist und da durch zu einzelne Querschnittbilder weiterverarbeitbar wird. Bei einer vorgeschlagenen Ausführungsform sind die Schallwandler im Behälter in einer Matrix zylinderförmig angeordnet. Dabei müssen für eins Messung eine begrenzte Anzahl von Wandlern sowohl als Sender als auch als Empfänger durch einen elektronischen Schal ter aktiviert werden, wobei für jeden aktiven Empfänger je ein nachfolgender Verstärker ggf. mit weiteren elektronischen Stufen (vgl. Seite 24, Absatz 2) vorgesehen ist. Mit dieser Anordnung sind zwar außer Transmissions-, Streuungs- auch Echo-Anteile der Ultraschallimpulse empfangbar, werden jedoch für die Auswertung nicht herangezogen.

Ähnlich hierzu wird auch bei der in US-5,673,697 beschriebenen Ultraschallvorrichtung für die Ermittlung dreidimensionaler Ab bildungen ein Körper in einem Behälter mit an der gesamten Wan dung fest angeordneten Ultraschallwandlern eingebracht und aus mindestens einem dieser Ultraschallwandler mit einer Ultra schallfrequenz zwischen 1 und 5 MHz beschallt. Dabei sind alle anderen Wandler als nacheinander über einen elektronischen Schalter durchschaltbare Empfänger einsetzbar, dessen Signale nacheinander für die weitere Verarbeitung verstärkt und aufge zeichnet werden. Für die Weiterverarbeitung werden dabei Lauf zeit, Phase und Amplitude der empfangenen Ultraschallimpulse he rangezogen. Dabei werden über die hieraus ermittelten Reflexi onseigenschaften und Schallgeschwindigkeiten eine dreidimensio nale Abbildung des Körpers generiert. Das System eignet sich je doch nicht für eine Rekonstruktion von schnellen Abläufen, da die nicht simultane Aufzeichnung aller Empfänger die zeitliche Auflösbarkeit entscheidend einschränkt. In Folge dessen findet sich in dieser Druckschrift kein Hinweis auf eine Rekonstrukti onsmöglichkeit von zeitlichen Abläufen im Körper in Echtzeit.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen hochauflösenden Ultraschall tomographen gemäß des zuletzt genannten Standes der Technik so weiterzuentwickeln, dass eine erhebliche Verbesserung der zeit lichen Auflösung bei der Rekonstruktion der dreidimensionalen Abbildung auch in Echtzeit ohne Abstriche bei Abbildungsgenauig keit ermöglicht wird.

Die Aufgabe wird durch einen hochauflösenden Ultraschalltomogra phen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausgestaltungen des Ultraschalltomographen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Erfindungsgemäß werden die von einem oder einer Gruppe von Ult raschallwandlern erzeugten Impulse von allen, auch von den als Sender geschalteten Ultraschallwandlern, zeitgleich aufgenommen und als Messsignale für jeden Ultraschallwandler separat nach Durchlauf durch einen Verstärker, die erforderlichen Filter sowie einen A/D-Wandler in einem Arbeitsspeicher abgespeichert werden. Somit lassen sich einerseits allein mit einem Ultraschallimpuls ein ganzer Datensatz zeitgleicher Daten herstellen, andererseits durch unmittelbare Wiederholung des Messvorganges mit anderen angewählten Ultraschallwandlern als Sender für den Impuls, d. h. aus einer geänderten Perspektive, in möglichst kurzen Zeitabständen weitere Datensätze generieren, welche aufgrund der kurzen Wiederholungsfolge bei Tolerierung geringer Zeitfehler auch untereinander korrelierbar sind.

Beispielsweise lassen sich dadurch im Rahmen einer ultraschall gestützten Mammographie dynamische Kontrastmitteluntersuchungen mit hoher zeitlichen und örtlichen Auflösung anhand einer dreidimensionalen Darstellung der weiblichen Brust rekonstruie ren und auswerten.

Der erfindungsgemäße hochauflösende Ultraschalltomograph wird im folgenden anhand von Figuren näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 den Gesamtaufbau des hochauflösenden Ultraschalltomogra phen für die ultraschallgestützte Mammographie,

Fig. 2 schematisch die Verschaltung eines beliebigen Ultra schallwandlers 2 des hochauflösenden Ultraschalltomographs an den Rechner 10 der Steuer- und Auswerteeinheit 8,

Fig. 3 ein Übersicht über die einzelnen Verarbeitungsschritte, welche zur Rekonstruktion einer dreidimensionalen Abbildung er forderlich sind.

Fig. 1 zeigt als Ausführungsbeispiel den Gesamtaufbau des hoch auflösenden Ultraschalltomographen zur Durchführung einer Mammo graphie. Er besteht aus einem zylindrischen, oben offenen Behäl ter 1, auf dessen gesamte zylinderförmigen Mantelfläche Ultraschallwandler 2 angebracht sind. Die offene Seite des Behälters ist für den genannten Einsatzzweck bündig in eine Öffnung in ei ner Patientenliege 3 eingesetzt, wobei während der Mammographie eine Brust 4 der bäuchlings auf der Patientenliege 3 liegenden Patientin 5 in den Behälter 1 hineinhängt. Für eine verlustarme Übtragung der Ultraschallsignale von den Ultraschallwandlern 2 in die Brust 4 und zurück befindet sich in dem Behälter 1 ein Ankopplungsmedium 6, vorzugsweise ein Gel oder eine Flüssigkeit, welche die zu untersuchende Brust 4 und die Ultraschallwandler 2 benetzt.

Jeder der vorhandenen Ultraschallwandler 2 ist autark, bei spielsweise einzeln über je eine geeignete Koaxialleitung 7 an eine rechnergestützten Steuer- und Auswerteeinheit 8 mit Ar beitsspeicher angeschlossen. Die Steuer- und Auswerteeinheit 8 ist zur bildgebenden Ausgabe einer Rekonstruktion der Brust 4 mit einer Ausgabeeinheit 9, vorzugsweise einem Monitor ausges tattet.

Fig. 2 zeigt die Verschaltung eines beliebigen Ultraschallwand lers 2 mit dem Rechner 10 der Steuer- und Auswerteinheit 8. Da bei ist der Ultraschallwandler mit der Koaxialleitung 7 an einem elektronischen Schalter 11 angeschlossen, mit welchem der Ultra schallwandler 2 entweder als Empfangswandler oder als Sendewand ler aktiviert und durchschaltbar ist. Das entsprechende Schalt signal erhält der Schalter 11 dabei direkt über eine Steuerlei tung 12 vom Rechner 10.

Ist der Ultraschallwandler 2 als Sendewandler aktiviert, erhält dieser von einem Impulsgenerator 13, welcher von einem Timer 14 im Rechner angetriggert wird, einen elektrischen Impuls, welcher von diesem als Stoßwelle in der Eigenfrequenz des Ultraschall wandlers in das Ankopplungsmedium eingeschallt wird.

Ist der Ultraschallwandler 2 als Empfangswandler aktiviert, wird das empfangene Signal vom Schalter 11 auf einen Verstärker 15, in dem das Signal verstärkt, gefiltert und digitalisiert wird und als digitale Daten zu dem Arbeitsspeicher 16 des Rechners weitergeleitet wird. Im Arbeitsspeicher 16 erfolgt dann Abspei cherung aller zeitgleichen Daten von den als Empfangswandler aktivierten Ultraschallwandler als Datensatz. Die Filterung der Signale im Verstärker dient vorzugsweise der Herausfilterung von Untergrundrauschen oder Störsignale mittels Frequenzfilter sowie der Selektierung der Signale z. B. durch Setzen eines Zeitfen sters, wobei die Filtereigenschaften als Befehle vom Rechner 10 über eine Steuerleitung 17 auf den Verstärker 15 übermittelt werden.

Bei einer Ultraschallmessung bei einer Mammographie wird ein von den durchgeschalteten Sendewandlern ausgesendeten Ultraschallim puls also von allen aktiven Empfangswandler empfangen und aufbe reitet in Form digitaler Daten in einem Datensatz im Arbeits speicher gespeichert. Aus den einzelnen Daten der Datensätze er folgt im Rechner die Rekonstruktion der dreidimensionalen Dar stellung der untersuchten Brust. Dabei wird aus einem Datensatz eine dreidimensionale Momentaufnahme erzeugt.

Eine lokale Auflösung ist durch eine Reduzierung der zeitlichen Auflösung optimierbar. Ist beispielsweise für eine Diagnose eine Momentaufnahme mit erhöhter lokalen Auflösung erforderlich, sind für die Rekonstruktion auch verschiedene Datensätze aus mehre ren, jedoch in möglichst kurzer Zeitfolge unmittelbar aneinander anschließenden Ultraschallmessungen unter Verwendung jeweils an derer, als Sendewandler durchgeschaltete Ultraschallwandler, d. h. jeweils aus einer anderen Perspektive, heranziehbar. Sehr schnell ablaufende Phänomene in der zu untersuchende Brust kön nen dabei jedoch als zeitlich bedingte Fehlereinflüsse in einer Rekonstruktion führen und müssen bei Bedarf eliminiert oder kor rigiert werden. Große zeitbedingte Fehlereinflüsse sind bei rea listischen Wiederholungsfrequenzen der Ultraschallmessungen je doch nicht zu erwarten. Beispielsweise ist bei einer angenomme nen Schallgeschwindigkeit im Ankopplungsmedium und in der Brust von ca. 1500 m/s sowie einer maximalen Lauflänge eines Ultra schallimpulses im Behälter von 0,50 m eine maximale Widerholungsfrequenz von 2000 Ultraschallmessungen pro Sekunde reali sierbar.

Eine weitere Möglichkeit für eine höhere lokale Auflösung bietet sich über eine Separierung eines bestimmten Bereiches in der zu untersuchenden Brust an, bei dem nur der Signalverlauf in einem reduzierten zeitlichen Fenster, ausgewertet wird, d. h. mit ei ner entsprechend höheren Auflösung als Datensatz aufzeichenbar ist. Die Umwandlung der Koordinaten des interessierenden Be reichs in entsprechende Steuersignale an den Verstärker 15 er folgt im Rechner 10.

Für die Rekonstruktion von zeitlichen Abläufen sind Ultraschall messungen in zeitlich vorwählbaren Abständen zu wiederholen, wo bei jeder Datensatz die Basis einer eigenen Momentaufnahme dar stellt. Ähnlich wie bei einer Filmprojektion lässt sich der zeitliche Ablauf durch Darstellung einer Folge von rekonstruier ter Momentaufnahmen visualisieren.

Im Einzelnen erfolgt die Rekonstruktion einer dreidimensionalen Abbildung der untersuchten Brust oder eines anderen Körperteils anhand des folgenden Schemas.

Zunächst wird dabei ausgegangen, dass ein Schallimpuls als Teil kugelwelle in die Brust eingestrahlt wird, dieser in der Brust an verschiedenen Punkten beispielsweise durch Brechung, Ablen kung oder Reflexion gestreut wird, und an verschiedenen Empfän gerpositionen gemessen wird. Im Anschluss wird unter der Annahme konstanter Schallgeschwindigkeit im Messraum und unter ausschließlicher Berücksichtigung von Reflexionen 1. Ordnung die Schallgeschwindigkeit bestimmt. Dabei liegen alle möglichen Po sitionen der Streupunkte auf einer Ellipse um den Sender und den Empfänger, dessen Abmessungen durch die gemessene Schalllaufzeit vom Sender über einen beliebigen Punkt auf der Ellipse zum Empfänger bestimmt wird. Zur genauen Bestimmung eines Streu punktes werden die Ellipsen aus zeitgleichen Messungen (gleicher Ultraschallimpuls) mit verschiedenen Empfängern übereinandergelegt, wobei die Schnittpunkte der Ellipsen die Streupunkte dar stellen und für die Rekonstruktion einem Pixel mit einer Grau- oder Farbstufe zugeordnet werden.

Im Falle mehrerer Streupunkte werden von einem Empfangswandler auch mehrere Ultraschallimpulse empfangen, welche wiederum je weils eine Ellipse generieren. Ansonsten werden hier für die dreidimensionale Rekonstruktion der untersuchten Brust ebenfalls die Ellipsen aus einer möglichst großen Anzahl zeitgleicher Mes sungen herangezogen und die ermittelten Streupunkte einem Pixel mit einer Grau- oder Farbstufe zugeordnet. Für eine Eliminierung von Rauschen oder anderen Störungen eignet sich dabei eine Pha senbetrachtung der empfangenen Ultraschallimpulse. Werden die Signale nicht als Absolutwerte summiert, sondern als. Vektoren, mittelt sich beispielsweise ein Rauschen aus dem Ergebnis he raus. Eine weitere Möglichkeit bietet bei einer Rekonstruktion die Transformation eines empfangenen Signals in Amplitude und Phase mit Hilfe einer Hiberttransformation in eine reale und einen imaginäre Signalkomponente, wobei sich die Graustufen mit tels kohärenten Addition der Einzelsignale bestimmen lassen.

Die Pixel werden dann für jeden möglichen Punkt im Behälter mit den ermittelten Grau- oder Farbstufen zu einem rekonstruierten, dreidimensionalem Bild zusammengesetzt.

Die Präzision der Rekonstruktion wird dabei durch folgende Ein flüsse begünstigt:

- Sowohl die Verstärker als auch das Ankopplungsmedium 6 und die zu untersuchende Brust lassen sich als lineare Systeme beschreiben.
- Geringe Schallgeschwindigkeitsvariation.
- Die Möglichkeit das Absorptionsvermögen der Brust rechne risch zu bestimmen und durch die Reflexionsrekonstruktions verfahren zu korrigieren.
- Beschreibung der Streuzentren als huygensche Punktquellen.

In der Praxis erfolgt der Mess- und Rekonstruktionsvorgang mit den im Folgenden beschriebenen Schritten (vgl. Fig. 3). Vorraus setzung hierfür ist, dass die zu untersuchende Brust 4 in das Gefäß 1 eingeführt und in diesem eine genügende Menge des An kopplungsmediums für die vollständige Benetzung der Brust und der Wandler enthalten ist.

1. Vormessung

Bei der Vormessung wird mit wenigen Messungen die Position der Brust 4 im Gefäß 1 unter Ausnutzung des Reflexionsvermögens der Haut im Ankopplungsmedium ermittelt. In einem Unterschritt wird dann über eine Laufzeitzeitmessung bei bekanntem Laufweg vom Sendewandler zum Empfangswandler die temperaturabhängige Schallgeschwindigkeit im Ankopplungsmedium und in einem zweiten Unterschritt die Schallgeschwindigkeit in der Brust ermittelt.

2. Messung

Hierbei wird, wie zuvor beschrieben, der Messvorgang mehrfach mit einer vorgewählten Wiederholungsfrequenz durchgeführt. Dabei sind die im Gefäß 1 installierten Ultraschallwandler 2 zum Teil entweder als Sendewandler, jedoch komplett als Empfangswandler durchgeschaltet, wobei angestrebt wird, den Ultraschallimpuls möglichst als Teilkugelwelle durch einen Sendewandler oder einer entsprechend ansteuerbaren Wandlergruppe in das Gefäß ein zuschallen.

3. Logarithmische Verstärkung

Während der Messungen werden die gemessenen Messsignale zur Kom pensierung von Amplitudenunterschied der empfangenen Ultra schallimpulse aufgrund laufstreckenabhängiger Dämpfung analog logarithmisch verstärkt. Die analoge logarithmische Verstärkung ermöglicht es also, die Auflösung bei der Digitalisierung (im Beispiel ein 8 Bit A/D-Wandler) und damit die für die Messung bereitzustellende Speicherkapazität zu begrenzen.

4. Parameter der Filterung und Signalverarbeitung festlegen

Basierend auf den Daten der Vormessung werden durch den Rechner 10 entsprechende Filterfunktionen im Verstärker 15 aktiviert. Insbesondere enthält dieser Schritt auch die Festlegung des Auf lösungsvermögens der dreidimensionalen Rekonstruktion durch Wahl des Pixelrasters sowie die Ermittlung eine an dieses Raster ge bundene Schallgeschwindigkeitstabelle für die Laufzeitkorrektur bei der Rekonstruktion. Für eine Reduzierung der für die Rekon struktion erforderlichen Rechenleistung bietet sich an, für das Ankopplungsmedium und für die Brust jeweils eine einheitliche Schallgeschwindigkeit anzusetzen. Ferner enthält dieser Schritt eine Festlegung der erforderlichen Abtastfrequenz, wobei diese, wie zuvor beschrieben, auch durch eine Herabsetzung der für die Rekonstruktion erforderlichen Auflösung dann vergrößerbar ist, wenn für die Rekonstruktion einer Momentaufnahme ein zeitglei cher Datensatz ausreicht.

5. Laufzeit- und Phasenkorrektur

Dieser Schritt dient der Korrektur von Laufzeit- und Phasenfeh ler im Ankopplungsmedium aufgrund von Temperaturänderungen. Dies geschieht durch Dehnung oder Stauchung der gemessenen Signale.

6. Stapeln und amplitudenkorrigierte Bildberechnung

Als Stapeln bezeichnet man eine Eliminierung doppelt auftreten der identischer Einzeldaten. Beispielsweise ist die gemessene Laufzeit eines Ultraschallimpuls unabhängig von der Ausbrei tungsrichtung, d. h. die Übertragungsfunktion zwischen zwei Wandlern ist unabhängig davon, welcher der zwei Wandler als Empfangswandler und welcher als Sendewandler eingesetzt wird. Bei einer Amplitudenkorrektur wird in Ergänzung zu der in Schritt 3 dargestellten dämpfungsabhängigen groben Korrektur eine feinere Abstimmung hinsichtlich vorhandener Fehlereinflüs se, vorzugsweise basierend auf das Abstrahlverhalten der aktiven Ultraschallwandler, durchgeführt. Im Anschluss daran erfolgt die Rekonstruktion der dreidimensionalen Abbildung mit Hilfe des zuvor beschriebenen Algorithmus durch Bildung einer Ellipse pro Einzelmessung.

7. Anpassung von Farbwerten und Auflösung

Durch diesen Schritt wird die Auflösung des rekonstruierten Ab bildes auf ein erforderliches Maß reduziert. Ferner lassen sich im Nachgang einer Rekonstruktion die Farbwerte für eine bessere Darstellbarkeit ändern.

Bezugszeichenliste

1

Behälter

2

Ultraschallwandler

3

Patientenliege

4

Brust

5

Patientin

6

Ankopplungsmedium

7

Koaxialleitung

8

Steuer- und Auswerteeinheit

9

Ausgabeeinheit

10

Rechner

11

Elektronischer Schalter

12

Steuerleitung

13

Impulsgenerator

14

Timer

15

Verstärker

16

Arbeitsspeicher

17

Steuerleitung

Claims

1. Hochauflösender Ultraschalltomograph nach dem Transmissions- Streuungs- und Impuls-Echo-Verfahren für Gewebeuntersuchungen von Körperteilen und insbesondere der weiblichen Brust, bestehend aus einem oben offenen Behälter, in den der zu untersuchende Körperteil eingeführt wird, mit an der Behälterwandung über die gesamte Wandungsfläche fest angeordneten Ultraschallwandlern, deren Hauptabstrahlrichtung jeweils senkrecht von der Wan dungsfläche in das Behälterinnere ausgerichtet ist, eines Ankopplungsmediums, welches im Behälter eingefüllt den zu un tersuchenden Körperteil benetzt und der Ankopplung und Über tragung der Ultraschallsignale zwischen Ultraschallwandlern und der zu untersuchenden Extremität dient, sowie einer rech nergestützten Steuer- und Auswerteeinheit mit Arbeitsspei cher, welcher mit den Ultraschallwandlern im offenen Behälter in der Art verschaltet ist, dass

a) eine beliebige Anzahl der Ultraschallwandler sowohl als Sender als auch als Empfänger über einen elektronischen Schalter anwählbar sind,
b) die von den angewählten Empfängern empfangenen Signale als elektrische Signale verstärkt, gefiltert und digi talisiert und im Arbeitsspeicher als Daten abgespei chert werden,
c) aus den im Arbeitsspeicher abgelegten Daten die Schall laufzeiten und über diese und die geometrischen Ver hältnisse die einzelnen Schallgeschwindigkeiten ermit telt sowie durch eine rechnerische Aufteilung des Be hältervolumens in zahlreiche Bereiche sowie geeignete Korrelation verschiedener Datensätze die Schallge schwindigkeiten in den einzelnen Bereichen berechnet werden,
d) mit den Schallgeschwindigkeiten in den einzelnen Berei chen sowie der Amplitude und dem Phasenverlauf der emp fangenen Signale alle möglichen Reflexionspunkte in dem Behälter berechnet werden, sowie
e) die Signale als Daten für die möglichen Reflexionspunk te aus allen Messungen für jeden Punkt im Behälter auf summiert werden, hieraus für jeden Punkt eine der Höhe des Summenwertes entsprechender Farbwert zugeordnet und diese je nach gewünschter Auflösung je mindestens einem Pixel in der dreidimensionalen Rekonstruktion zugeordnet wird,

gekennzeichnet dadurch, dass

a) die von den Sendern ausgesendeten Ultraschallsignale ein Ultraschallimpuls ist, welcher von allen Empfängern parallel empfangen und als elektrische Signale ver stärkt, gefiltert und digitalisiert und im Arbeits speicher als Datensatz abgespeichert wird.

2. Hochauflösender Ultraschalltomograph nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die rechnergestützte Steuer- und Auswerteeinheit mit Arbeitsspeicher mit den Ultraschallwand lern im offenen Behälter in der Art verschaltet ist, dass alle Ultraschallwandler als Empfänger aktiviert sind.

3. Hochauflösender Ultraschalltomograph nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die rechnergestützte Steuer- und Auswerteeinheit mit Arbeitsspeicher mit den Ultraschallwand lern im offenen Behälter in der Art verschaltet ist, dass der Messvorgang in möglichst kurzer zeitlicher Folge mit jeweils einem anderen Ultraschallwandler oder -wandlergruppe wiederholt wird, dabei je Messvorgang ein Datensatz generiert wird, wobei bei Verwendung mehrerer Datensätze für die drei dimensionale Rekonstruktion diese eine mit zunehmender Wie derholfrequenz die Datensätze zunehmende zeitliche Auflösung aufweist.

4. Hochauflösender Ultraschalltomograph nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die rechnergestützte Steuer- und Auswerteeinheit mit Arbeitsspeicher mit den Ultraschallwandlern im offenen Behälter in der Art ver schaltet ist, dass bei der Ermittlung der Farbwerte in der Rekonstruktion die Amplitude und die Phase eines Signals mit Hilfe einer Hiberttransformation in eine reale und einen ima ginäre Signalkomponente transformiert und die Graustufen mit tels kohärente Addition der Einzelsignale bestimmt werden.