DE1648341C3 - Device for determining the position of an ultrasound-reflecting area in a body of inhomogeneous structure and use of this device - Google Patents
Device for determining the position of an ultrasound-reflecting area in a body of inhomogeneous structure and use of this deviceInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.The invention relates to a device according to the preamble of claim I.
Aus einer von der Firma Siemens-Reiniger-Werke AG im Jahre 1962 ausgegebenen Betriebsanleitung zum »Echo-Encephalograph«. Druckzeichen P 85-5/3967 d, ist es bekannt, zur Ermittlung der Lage einer in einem Körper befindlichen ultraschallrcflektierenden Fläche auf zwei gegenüberliegenden Seiten dieses Körpers Ultraschallwandler anzusetzen und die durch abwechselnde Beaufschlagung der beiden Wandler jeweils empfangenen Echosignale an einem Oszilloskop untereinander darzustellen. Ein seitliches Springen der Reflexiunszacke kann als seilliche Versetzung der /u messenden Ebene gegenüber einer Mittcllage zwischen den beiden Prüfköpfen aufgefaßt werden. Bei dieser bekannten Anordnung besteht jedoch d-e Schwierigkeit, daß ein Springen der Reflexionszacke auch von elektrischen oder räumlichen Unsymmctrien des Meßsystems selbst herrühren kann, so daß die Messung keine sichere Aussage ermöglicht.From an operating manual issued by Siemens-Reiniger-Werke AG in 1962 for "Echo-Encephalograph". Printing mark P 85-5 / 3967 d, it is known to determine the location of a Body located ultrasound reflecting surface on two opposite sides of this body Apply ultrasonic transducers and that by alternately acting on the two transducers to display received echo signals on an oscilloscope one below the other. A sideways jump of the Reflexiunszacke can be used as a rope displacement of the / u measuring plane opposite to a central position between the two probes. At this known arrangement, however, there is the difficulty that a jumping of the reflection spike also from electrical or spatial asymmetries of the measuring system itself can originate, so that the measurement does not allow a reliable statement.
Um diese Schwierigkeit zu beheben, ist es ferner aus Acta Psychiat. Scand. Band 35. 19bO, Seiten 235 bis 240. bekannt, als Kontrolle einen dritten Ultraschallimpuls zu verwenden, wobei es sich bei diesem dritten Puls um einen Durchschallungsimpuls handelt, d. h. um einen Impuls, der jeweils von einem der beiden Ultraschallwandler ausgesendet und nach Durchsetzen des Körpers und der darin vorhandenen, zu messenden Fläche von dem gegenüberliegenden Wandler empfangen wird. Dieser Durchschallungsimpuls weist an einer demjenigen Zeitpunkt entsprechenden Stelle, zu dem er die zu messende Fläche durchsetzt, wiederum eine Zacke auf. Werden nun alle drei Impulse übereinandergelegt, so müsser, bei vollständiger Symmetrie des Systems und mittlerer Lage der /u messenden Fläche alle drei Zacken untereinander liegen. Sind die beiden Reflexionszacken der Echoimpulse symmetrisch gegenüber der Zacke des Durchschallungsimpulses versetzt, so zeigt dies eine Unsymmetrie des Meßsystems an. Sind die beiden Reflexionszacken der Echoimpulse dagegen unsymmetrisch gegenüber der Zacke des Durchsciidllungsimpulses versetzt, so bedeutet dies, daß sich die zu messende Fläche nicht in der Mine *.·,·. iixhen den beiden Ultraschallwandlern befindet. Es kann aber vorkommen, daß in dem zu untersuchenden Körper außer der gesuchten Fläche noch eine dazu im wesentlichen parallele ultraschallreflektierende Fläche vorhanden ist. In diesem Fall werden Echoimpulse empfangen, aus denen auf eine Versetzung der gesuchten Fläche gegenüber einer vorgegebenen Lage geschlossen wird, obwohl eine solche Versetzung in Wirklichkeit nicht gegeben ist. Ferner besteht die Möglichkeit, daß die beiden Ultraschallwandler fehlerhaft aufeinander ausgerichtet sind, so daß der Durchschallungsimpuls entweder gar nicht empfangen wird oder eine anormale Laufzeit aufweist. Alle diese Fehler werden von den bekannten Vorrichtungen gar nicht oder nicht ausrei-To remedy this difficulty, it is also from Acta Psychiat. Scand. Volume 35, 19bO, pages 235 to 240. known to use a third ultrasonic pulse as a control, this third pulse being acts as a transmission pulse, d. H. around a pulse, each from one of the two ultrasonic transducers sent out and to be measured after penetration of the body and the existing in it Area is received by the opposite transducer. This transmission pulse points to a the point corresponding to the point in time at which it penetrates the area to be measured, in turn one Jag up. If all three impulses are now superimposed, then, with complete symmetry of the System and middle position of the / u measuring surface, all three points lie one below the other. Are the two Reflection spikes of the echo pulses offset symmetrically with respect to the spike of the transmission pulse, this indicates an asymmetry in the measuring system. Are the two reflection spikes of the echo pulses against it asymmetrical with respect to the wave of the transmission impulse offset, this means that the area to be measured is not in the mine *. ·, ·. iixhen the two Ultrasonic transducers is located. But it can happen that in the body to be examined besides the The surface searched for is also provided with an ultrasound-reflecting surface that is essentially parallel to it. In this case echo impulses are received, which indicate a displacement of the searched area in relation to a given position is closed, although in reality such a displacement is not given is. There is also the possibility that the two ultrasonic transducers are incorrectly aligned with one another so that the transmission pulse is either not received at all or an abnormal one Has maturity. All these errors are not at all or not sufficient by the known devices.
chend berücksichtigt.accordingly taken into account.
In einem in der Zeitschrift »Ultrasonics«, April bis Juni 1965. Seite 69 bis 74 erschienenen Aufsat/ ist /war teilweiseaufdie.se Fehler hingewiesen worden; dagegen sind keine Maßnahmen genannt worden, um /u verhindern, daß aus derartigen fehlerhaften Messungen entsprechend falsche Schlüsse ge/.ogcn werden.In one in Ultrasonics magazine, April to June 1965. Pages 69 to 74 published article / ist / war these errors have been partially pointed out; on the other hand no measures have been given to / u prevent from such erroneous measurements accordingly wrong conclusions are drawn.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 derart zu automatisieren. daLi nicht nur di" beiden Echoimpulse und der Durchschallungsimpuls zyklisch nacheinjnder erfaßt werden, sondern daß auch eine Anzeige geliefert wird, wenn bei der Erfassung der Impulse Fehler auftreten.The invention is based on the object of the device according to the preamble of the claim 1 to be automated in this way. not just the two Echo pulses and the transmission pulse are recorded cyclically one after the other, but that also one Display is provided if errors occur in the acquisition of the pulses.
Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 gekennzeichnet.The solution to this problem is characterized in claim 1.
Der erfindungsgemäß vermittelte Vorteil besteht insbesondere in einer wesentlichen Erhöhung der Betriebssicherheit der Vorrichtung. Während es nämlich bisher erforderlich war, aSIe drei Impulskurven visuell sichtbar zu machen und die Ermittlung eines Meßfehlers durch Vergleich aller drei Signalkurven von der Geschicklichkeit des Beobachters abhing, ist es erfindungsgemäß möglich, die Lage der zu bestimmenden Fläche als ein einziges Signal anzuzeigen und gleichzeitig automatisch ein Warnsignal zu liefern, falls die Anzeige infolge von Meßfehlern unbrauchbar sein sollte.The advantage conveyed according to the invention consists in particular in a substantial increase in the Operational safety of the device. While it was previously necessary to use three pulse curves to make visually visible and the determination of a measurement error by comparing all three signal curves of Depending on the skill of the observer, it is possible according to the invention to determine the position of the Display area as a single signal and at the same time automatically provide a warning signal if the display should be unusable due to measurement errors.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.Advantageous refinements of the invention are characterized in the subclaims.
Vorteilhafterweise wird die erfindungsgem?ße Vorrichtung als Encephalograph zur Bestimmung der räumlichen Lage der Medianebene des Schädels verwendet.The device according to the invention is advantageously as an encephalograph to determine the spatial position of the median plane of the skull used.
Im folgenden werden zwei bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigenThe following are two preferred embodiments the invention explained in more detail with reference to the drawings. Show in the drawings
Fig. 1 ein Ultraschallprüfgerät, das als Echo-Encephalograph zur Messung der seitlichen Verschiebung der Medianebene des menschlichen Gehirns dient; F i g. 2 ein Schaltbild für das Gerät nach Fig. 1;Fig. 1 shows an ultrasonic testing device, which is used as an echo-encephalograph is used to measure the lateral displacement of the median plane of the human brain; F i g. Figure 2 is a circuit diagram for the device of Figure 1;
Fig. 3 ein Impulsdiagramm mit Signalen, wie sie an verschiedenen Punkten in der Schaltung nach F i g. 2 auftreten;Fig. 3 is a timing diagram with signals such as those at various points in the circuit according to FIG. 2 occur;
Fig.4 ein Ultraschallprüfgerät gemäß einer /weiten Ausführungsform der Erfindung;4 shows an ultrasonic testing device according to a / wide Embodiment of the invention;
Fig. 5 ein Blockschaltbild für ein Teil der in der Ausführung'Jorm nach Fig.4 verwendeten Schaltung; undFIG. 5 shows a block diagram for part of the circuit used in the embodiment according to FIG. 4; and
Fig.6 ein Impulsdiagramm mit Signalen, wie sie an verschiedenen Punkten der Schaltung nach F i g. 5 auftreten.Fig. 6 is a timing diagram with signals such as those at various points of the circuit according to FIG. 5 occur.
In den Zeichnungen ist das Ultrascinllprüfgerät in seiner Verwendung als Encephalograph veranschaulicht. Wie in Fig. 2 angedeutet, dient es dabei zur Lagebestimmung einer im menschlichen Gehirn vorhandenen Struktur, die als Medianebene 24 bezeichnet wird und das Gehirn 18 in einen rechten Lappen 20 und einen linken Lappen 22 unterteilt. Im Normalfall befindet sich die Medianebene 24 in der Symmetrieebene des Schädels 12. Anomalitäter und Krankheiten können Drücke innerhalb des Schädelhohlraums 16 hervorrufen, die eine seitliche Versetzung der Medianebene 24 gegenüber der Symmetrieebene des Schädels verursachen können.In the drawings, the ultrasound tester is in Illustrates its use as an encephalograph. As indicated in Fig. 2, it is used for Determination of the position of a structure present in the human brain, which is referred to as median plane 24 and the brain 18 is divided into a right lobe 20 and a left lobe 22. Normally the median plane 24 is in the plane of symmetry of the skull 12. Anomalies and diseases can cause pressures within the cranial cavity 16 that offset the median plane laterally 24 with respect to the plane of symmetry of the skull.
Gemäß Fig. 1 umfaßt der Encephalograph ein Paar von Ultraschallwandlern 26 und 28, die akustisch mit enieeeeneesctzten Seiten des zu uniersuchenden Schadeis 12 gekoppelt werden. Jeder Wandler 26 und 28 ist mit dem Prüfgerät 10 mittels eines geeigneten Koaxialkabels 30 bzw. 32 verbunden. Wie am besten aus F i g. 2 erkenntlich, sind die Kabel 30 und 32 jeweils an rechte und linke Kanäle 34 und 36 gekoppelt, leder Kanal 34 und 36 weist einen Impulsgeber/Empiänger 38,44. einen Begrenzer 40,46 und ein Gatter 42,48 auf.Referring to Fig. 1, the encephalograph comprises a pair of ultrasonic transducers 26 and 28, which are acoustically connected to each other on the side to be searched for Schadeis 12 are paired. Each transducer 26 and 28 is connected to the test device 10 by means of a suitable one Coaxial cable 30 and 32 connected. As best seen in Fig. 2, the cables 30 and 32 are respectively on right and left channels 34 and 36 coupled, each channel 34 and 36 has a pulse generator / receiver 38.44. a limiter 40,46 and a gate 42,48.
Die Impulsgeber/Empiänger 38, 44 sind im wesentlichen identisch ausgebildet und umfassen jeweils einen Steuereingang 50, 52, eine Scndc/tnipfangsklcmme 54, 56 und einen Signalausgang 58,60. Die Klemmen 50 und 52 sind innen mit einem innerhalb der Impulsgeber/ Empfänger vorgesehenen Impulsgenerator, außen mit einem Taktgeber 62 über ein Wahlgatter 64 gekoppelt. Der Taktgeber 62 dient dazu, eine Folge von Taktimpulsen zu erzeugen, die unter anderem den Betrieb des gesamten Systems synchronisieren und auch seine Impulsfolgefrequenz regeln. Im vorliegenden Fall handelt es sich bei diesen Impulsen um Rechteckwcllen, wie sie in Kurve A in Fig.3 gezeigt sind. Sooft ein Taktimpuls an eine Klemme 50 oder 52 gegeben wird, erzeugt der zugeordnete Impulsgenerator einen elektrischen Impuls von Ultraschallfrequenz an der Klemme 54 bzw. 56. Diese elektrischen Impulse werden an den jeweiligen Wandler 26 oder 28 gegeben, der einen entsprechenden Impuls von Ultraschallcnergic abstrahlt. The pulse generators / receivers 38, 44 are of essentially identical design and each comprise a control input 50, 52, a scanning / receiving terminal 54, 56 and a signal output 58, 60. The terminals 50 and 52 are internally coupled to a pulse generator provided within the pulse generator / receiver, and externally to a clock generator 62 via a selection gate 64. The clock generator 62 is used to generate a sequence of clock pulses which, among other things, synchronize the operation of the entire system and also regulate its pulse repetition frequency. In the present case, these pulses are rectangular waves, as shown in curve A in FIG. Whenever a clock pulse is given to a terminal 50 or 52, the associated pulse generator generates an electrical pulse of ultrasonic frequency at the terminal 54 or 56. These electrical pulses are sent to the respective transducer 26 or 28, which emits a corresponding pulse from ultrasonic energy.
Das Wahlgatter 64 umfaßt einen Signaleingang 66. ein Paar von Steuereingängen 67, 68 und ein Paar von Signalausgängen 71, 73. Der Signaleingang 66 ist mit dem Taktgeber 62 gekoppelt. Ist ein Signal (beispielsweise positiven Potentials) am ersten Steuereingang 67 vorhander.·, so werden die Taktimpulse über den ersten Ausgang auf den rechten lmpulsgeber/Empfänger 38 gekoppelt. Ist dagegen ein Signal an dem /weiten Eingang 68 vorhanden, so werden die Taktimpulse durch den zweiten Ausgang auf den linken Impulsgeber/ Empfänger 44 gekoppelt.The selection gate 64 includes a signal input 66. a pair of control inputs 67, 68 and a pair of Signal outputs 71, 73. The signal input 66 is coupled to the clock generator 62. Is a signal (for example positive potential) is present at the first control input 67. · The clock pulses are above the first Output coupled to the right pulse generator / receiver 38. If, on the other hand, there is a signal at the / wide Input 68 is present, the clock pulses are transmitted through the second output to the left pulse generator / Receiver 44 coupled.
Die Arbeitsweise des Wahlgatters 64 wird durch einen Ringzähler 70 geregelt. Der Ringzähler besitzt mehrere Ausgänge und einen einzigen mit dem Taktgeber 62 über einen Abwärtszähler 80 gekoppelten Steuereingang 78. Der Zähler 80 erzeugt einen Ausgangsimpuls immer dann, wenn eine bestimmte Anzahl von Taktimpulsen aufgetreten ist. Diese Impulse definieren die Bildwechselfrequenz und besitzen normalerweise eine Frequenz in der Größenordnung eines Fünftels der Taktfrequenz, d. h. fünf Taktimpulse erfolgen während jedes Bildes.The mode of operation of the selection gate 64 is regulated by a ring counter 70. The ring counter owns multiple outputs and a single one coupled to the clock 62 via a down counter 80 Control input 78. The counter 80 generates an output pulse whenever a certain Number of clock pulses has occurred. These pulses define the frame rate and normally have a frequency on the order of one fifth of the clock frequency, d. H. five clock pulses occur during each image.
Nach dieser Ausführungsform umfaßt der Ringzähler 70 drei getrennte Ausgänge 72, 74 und 76. Zwei dieser Ausgänge werden an Massepotential gelegt, während der dritte Ausgang ein positives Potential aufweist. Dies führt zu einer Reihe von Rechteckwellen ähnlich den Kurven B, Cund Din Fi g. 3. Sobald ein Bild vollständig ist, liefert der Zähler 80 einen Impuls an den Ringzähler 70. Hierdurch wird der Ringzähler 70 zur Verschiebung in den nächstfolgenden Zustand veranlaßt. Während des eisten oder Durchschallungsbildes ist der Ausgang 76 auf positivem Potential und die Ausgänge 72 und 74 besitzen Massepotential. Während des zweiten oder rechten Bildes ist der Ausgang 72 positiv, die Ausgänge 74 und 76 besitzen Massepotential. Während des dritten oder linken Bildes ist der zweite Ausgang 74 auf positivem Potential, die ersten und dritten Ausgänge 72 und 76 besitzen Massepotcntial.According to this embodiment, the ring counter 70 comprises three separate outputs 72, 74 and 76. Two of these outputs are connected to ground potential, while the third output has a positive potential. This results in a series of square waves similar to curves B, C and Din Fi g. 3. As soon as an image is complete, the counter 80 sends a pulse to the ring counter 70. This causes the ring counter 70 to shift to the next following state. During the first or transmission image, the output 76 is at positive potential and the outputs 72 and 74 have ground potential. During the second or right image, the output 72 is positive, the outputs 74 and 76 have ground potential. During the third or left image, the second output 74 is at positive potential, the first and third outputs 72 and 76 have ground potential.
Die Ausgänge 58 und 60 von den Impulsgeber/Empfängern werden an Begrenzer 40 und 46 gekoppelt, soThe outputs 58 and 60 from the pulse generators / receivers are coupled to limiters 40 and 46, see above
daß das Hochfrcqucn/.signal (Rl·') an diese geliefert wird. Das Signal umfaßt eine Vielzahl von Echoimpulsen und besitzt eine InipuLsfolgefrequen/. entsprechend der Folgefrequenz der Taklimpulse. Jede Periode uinfaUt einen Impuls großer Amplitude entsprechend dem Schallimpuls größter Energie, d. h. entsprechend dem übertragenen Ultraschallimpuls. Diesem folgen ein oder mehrere Impulse niedriger Amplitude, die das Echo der Uliraschallenergie darstellen, das durch den Wandler 26 bzw. 28 empfangen wurde, bzw. die Energie, die völlig durch den Schädel von einem Wandler zum anderen übertragen wurde.that the Hochfrcqucn / .signal (Rl · ') is supplied to this. The signal comprises a large number of echo pulses and has an pulse sequence frequency. corresponding to the repetition frequency of the Taklimpulse. Each period includes a pulse of great amplitude corresponding to the sound pulse of greatest energy, ie corresponding to the transmitted ultrasonic pulse. This is followed by one or more low-amplitude pulses which represent the echo of the ultrasonic energy received by transducer 26 or 28 , or the energy which was transmitted entirely through the skull from one transducer to the other.
Die Zeitverzögerung zwischen den Impulsen größter Energie und den nächsten Impulsen entspricht der Zeitverzögerung für das empfangene Signal und daher dem Bereich oder Abstand des Target. Im Falle einer Durchschallung ist der Bereich gleich dem Abstand zwischen einer Seite der Mittellinie 24 und zurück zur gleichen Seite. Wenn also eine reflektierende Fläche, d. h. die Medianebene 24, genau in der Mitte angeordnet ist, so ist der Abstand von einer Seite zur Mitte und zurück genau gleich dem Abstand von einer Seite zur anderen. Daraus folgt, daß unter Idealbedingungen die Zeildauer zwischen den Impulsen größter Energie und dem nächsten Impuls identisch sein werden. Die Begrenzer 40 und 46 dienen dazu, die Amplituden der Sendesignale mit der Hauptenergie zu begrenzen und eine Überlastung des Systems zu verhindern. Die Amplituden der kleineren Echoimpulse werden allerdings nicht wesentlich geändert.The time delay between the pulses of greatest energy and the next pulses corresponds to the time delay for the received signal and therefore the area or distance of the target. In the case of transmission, the area is equal to the distance between one side of the center line 24 and back to the same side. If a reflective surface, ie the median plane 24, is arranged exactly in the middle, then the distance from one side to the middle and back is exactly the same as the distance from one side to the other. From this it follows that under ideal conditions the cell duration between the pulses of greatest energy and the next pulse will be identical. The limiters 40 and 46 serve to limit the amplitudes of the transmission signals with the main energy and to prevent overloading of the system. However, the amplitudes of the smaller echo pulses are not changed significantly.
Jedes der Gatter 42 und 48 hat einen Signalcingang86 bzw. 88, einen Steuereingang 90 bzw. 92 und einen Signalausgang 94 und 96. Sind keinerlei Signale auf dem Steuereingang 90, 92, d. h. bei Massepoicniial. so bleibt das Gatter 42 bzw. 48 geschlossen, wodurch keine Signale hindurchgelassen werden. Wird jedoch ein Steuersignal, beispielsweise mit den positiven Rcchteckwellen der Kurven B. Coder Dan den Steucreingang 90 oder 92 gelegt, so öffnet das Gatter 42 bzw. 48 und bleibt für die Dauer des Steuersignals offen, wodurch die Hochfrequenzsignale von dem jeweiligen Begrenzer hindurchgelassen werden.Each of the gates 42 and 48 has a signal input 86 or 88, a control input 90 or 92 and a signal output 94 and 96. There are no signals whatsoever at the control input 90, 92, ie at ground level. so the gate 42 or 48 remains closed, whereby no signals are allowed through. If, however, a control signal, for example with the positive square waves of the curves B. Coder Dan, is applied to the control input 90 or 92, the gate 42 or 48 opens and remains open for the duration of the control signal, whereby the high-frequency signals are allowed through by the respective limiter.
Die Signaiausgänge 94 und % von den beiden Gattern 42 und 48 sind miteinander gekoppelt und kombinieren die begrenzten und durch die Gatter gelaufenen Hochfrequenzsignale in ein einziges zusammengesetztes Hochfrequenzsignal. Das entstehende zusammengesetzte Hochfrequcnzsignal wird dann durch einen Empfänger 98 und Videoverstärker 100 geleitet, die dazu dienen, das Hochfrequenzsignal aufzunehmen und ein verstärktes Videosignal zu liefern.The signal outputs 94 and from the two gates 42 and 48 are coupled together and combine the limited high frequency signals passed through the gates into a single composite high frequency signal. The resulting composite radio frequency signal is then passed through a receiver 98 and video amplifier 100 which serve to receive the radio frequency signal and provide an amplified video signal.
Das Videosignal ist ähnlich der Kurve Ein F i g. 3 und umfaßt während jeder Amplitude einen Impuls größter Energie mit großer Amplitude und einen Targetimpuls niedriger Amplitude. Die Zeitverzögerungen zwischen den Impulsen größter Energie und den Targetimpulsen (das ist der horizontale Abstand in Fig.3E zwischen den Impulsen) sind eine Funktion des Abstandes zum Target The video signal is similar to the curve Ein F i g. 3 and comprises, during each amplitude, a largest energy pulse of large amplitude and a target pulse of low amplitude. The time delays between the pulses of greatest energy and the target pulses (that is the horizontal distance between the pulses in Fig. 3E) are a function of the distance to the target
Das erste Steuersignal 67 des Wahlgatters 64 wird direkt mit dem Mittelausgang 74 des Ringzählers 70 gekoppelt, während das zweite Steuersignal 68 mit den ersten und dritten Ausgängen 72 und 76 mittels eines Oder-Gauers 82 gekoppelt ist Das rechte Gatter wird direkt mit dem Ausgang 72 gekoppelt während das linke Gatter 48 mit den zweiten und dritten Ausgängen 74und .76 durch ein zweites O.DER-Gatter 84 gekoppelt lsi.The first control signal 67 of the selection gate 64 is coupled directly to the central output 74 of the ring counter 70, while the second control signal 68 is coupled to the first and third outputs 72 and 76 is coupled by means of an OR gate 82. The right gate is coupled directly to the output 72 while the left gate 48 to the second and third outputs 74 and .76 coupled by a second O.DER gate 84 lsi.
Während des ersten oder Durchschallungsbildes ist der linke Impulsgeber 44 außer Funktion, das rechte Galter 42 ist geschlossen. Wenn jedoch der rechte Impulsgeber 38 arbeitel, so ist das linke Gatter 48 ollen. Somit wird ein Impuls an den rechten Wandler 26 gegeben, wodurch Ultraschallcncrgie durch den Kopf auf den rechten Wandler 28 übertragen wird. Der entstehende Hochfrequenzimpuls wird dann durch das Gatter 48 mit dem Empfänger gekoppelt. Während desDuring the first or transmission image, the left pulse generator 44 is inoperative, the right gate 42 is closed. However, when the right pulse generator 38 is working, the left gate 48 is oll. Thus, a pulse is applied to the right transducer 26 whereby ultrasonic energy is transmitted through the head to the right transducer 28. The resulting high frequency pulse is then coupled through gate 48 to the receiver. During the
ίο ersten Bildes also entspricht die Zeit zwischen den Schallimpulsen größter Energie und den Targetimpulsen der Breite des Kopfes.ίο the first picture corresponds to the time between the Sound impulses of greatest energy and the target impulses the width of the head.
Während des zweiten Bildes ist der rechte Impulsgeber 38 noch ohne Funktion. Das linke Gatter 48 wird aber nun geschlossen, das rechte Gatter 42 bleibt offen. Somit stellt die jeweilige Zeitdauer zwischen den Impulsen jetzt den Absland von der rechten Seite zur Mittellinie 24 und zurück dar. Beim dritten Bild wird der linke Impulsgeber 44 tätig, während das rechte Gatter 42 schließt und das linke Gatter 48 öffnet. Unter diesen Bedingungen stellen die zeitlichen Verzögerungen zwischen den Impulsen den Abstand von der linken Seite zur Mittellinie 24 und zurück dar.During the second image, the right pulse generator 38 is still inoperative. The left gate 48 is now closed, the right gate 42 remains open. Thus, the respective time duration between the pulses now represents the distance from the right side to the center line 24 and back. In the third image, the left pulse generator 44 is active, while the right gate 42 closes and the left gate 48 opens. Under these conditions, the time delays between the pulses represent the distance from the left side to the center line 24 and back.
Der Ausgang des Videoverstärkers 100 wird an den Signaleingang 102 eines Sägezahngenerators 104 gegeben und liefert diesem das Videosignal. Dieser Generator 104 weist einen Steucreingang 106 und einen Signalausgang 108 auf. Wird ein Steuersignal, beispielsweise eine positive Rechleckwelle, an den Stcuercingang 106 gegeben, so ist der Generator 104 frei und der Ausgang 108 gegen Massepotential vorgespannt. Solange die Rechteckwelle am Regeleingang vorhanden ist, wird der Ausgang an Masscpotcniial unabhängig vom Potential am Signaleingang geklemmt.The output of the video amplifier 100 is given to the signal input 102 of a sawtooth generator 104 and supplies this with the video signal. This generator 104 has a control input 106 and a signal output 108 . If a control signal, for example a positive square wave, is given to the control input 106 , the generator 104 is free and the output 108 is biased against ground potential. As long as the square wave is present at the control input, the output is clamped to ground potential regardless of the potential at the signal input.
Sobald jedoch die Rechtcckwclle endet, wird der Ausgang 108 bei linearer Geschwindigkeit negativer, bis ein positiver Impuls an den Signaleingang 102 gegeben wird. Wenn solch ein Impuls auftritt, wird der Ausgang 108 an Massepotential zurückgegeben. Das Signal am Ausgang 108 besteht also aus einer Reihe negativ laufender Sägezahnwellen ähnlich denen in Fig.3G. Die Amplituden der Wellen sind eine Funktion der Zeitdauer der Echoimpulse.However, as soon as the rectangle ends, output 108 becomes more negative at linear speed until a positive pulse is applied to signal input 102 . When such a pulse occurs, output 108 is returned to ground potential. The signal at output 108 thus consists of a series of negative running sawtooth waves similar to those in Figure 3G. The amplitudes of the waves are a function of the duration of the echo pulses.
Der Steuereingang 106 des Sagezahngenerators 104 ist an den Taktgeber 62 über einen monostabilcn Multivibrator 110 gelegt. Normalerweise bleibt der Multivibrator 110 im stabilen Zustand, wobei der Ausgang an Massepotential gehalten wird. Tritt ein Taktimpuls auf. so schaltet der Multivibrator 110 in den astabilen Zustand um und verbleibt in diesem Zustand über eine bestimmte Zeilperiode, bevor er in den stabilen Zustand zurückkehrt.The control input 106 of the saw tooth generator 104 is applied to the clock generator 62 via a monostable multivibrator 110 . Typically, the multivibrator 110 will remain in a steady state with the output held at ground potential. A clock pulse occurs. the multivibrator 110 switches to the astable state and remains in this state for a certain line period before it returns to the stable state.
Die Dauer des astabilen Zustandes wird durch die Größe der Spannung an einem Steuereingang 112 gesteuert. Der Multivibrator erzeugt so eine Folge von Rechteckimpulsen (F i g. 3F), deren Anfangspunkte mit den Taktimpulsen synchronisiert sind. Das Ende oder die Dauer der Rechteckwellen ist eine Funktion des Potentials am Steuereingang HZ The duration of the astable state is controlled by the size of the voltage at a control input 112 . The multivibrator thus generates a sequence of square-wave pulses ( FIG. 3F), the starting points of which are synchronized with the clock pulses. The end or the duration of the square waves is a function of the potential at the control input HZ
Der Steuereingang 112 ist mit einem einpoligen Wechselschalter 114 verbunden. Befindet sich der Schaller 114 in der dargestellten Stellung, so verbindet er den Eingang 112 mit einer festen Spannung 115. Hierdurch wird sichergestellt daß die Rechteckwellen 6S eine vorbestimmte feste Dauer besitzen. Normalerweise sind die Rechteckwellen lang genug, inn den Schallhnnuls größter Energie mit einzuschließen» Hierdurch wird sichergestellt, daß der Ausgang des Sägczahngcncra-The control input 112 is connected to a single-pole changeover switch 114. If the sounder 114 is in the position shown, it connects the input 112 to a fixed voltage 115. This ensures that the square waves 6 S have a predetermined fixed duration. Normally the square waves are long enough to include the greatest energy in the sound pulse.
ftft
tors 104 an Massepotential noch cine bestimmte Zeit n;tch clem Schallimpiils größter Energie geklemmt wird.gate 104 to ground potential yet cine certain time n; tch Clem Schallimpiils largest energy is clamped.
Endet eine Rechteekwelle. so beginnt der Generator 104, ein Sägezahnsignal entsprechend Fig. 3G zu erzeugen, das immer mehr negativ wird, bis der Targetimpuls an den Eingang 102 gegeben wird. Dieser Impuls entspricht dem ersten an der Mittellinie 24 erzeugten Echo oder dem Empfang des Durchsehallungsimpulses. End of a rights wave. so the generator 104 begins to generate a sawtooth signal according to FIG. 3G, which becomes more and more negative until the target pulse is given to the input 102 . This pulse corresponds to the first echo generated at the center line 24 or the reception of the transponder pulse.
Der Ausgang von dem Sägezahngenerator 104 besteht so aus einer Reihe von mit den Takigeberimpulsen synchronisierten Sägezahnimpulsen. Die einzelnen Amplituden jeder Sägczahnwcllc sind proportional zur zeitlichen Verzögerung der Impulse gegenüber den Targets und sind daher proportional zum Abstand zu dem Target.The output from the sawtooth generator 104 thus consists of a series of sawtooth pulses synchronized with the clock pulse. The individual amplitudes of each saw tooth wave are proportional to the time delay of the pulses with respect to the target and are therefore proportional to the distance to the target.
Der Signalausgang 108 vom Sägezahngenerator ist mit einem Flankerisicuergaltcr 116 gekoppelt. Dieses Gatter 116 kann vom lunkiionellen Standpunkt aus angesehen werden als drei getrennte, jedoch untereinander in Beziehung stehende Gatter. Das Gatter 116 umfaßt drei getrennte Steuereingänge 118, 120 und 122 sowie drei getrennte .Signalausgänge 124, 126 und 128. Sind keinerlei Signale an den Eingängen 118, 120 und 122 vorhanden, so treten auch keine Signale an den Ausgängen 124, 126 und 128 auf. lsi jedoch ein positiv verlaufendes Signal am ersten oder rechten Eingang 118 vorhanden, so tritt das Eingangssignal zum rechten Ausgang 126 über. Ein Signal auf dem linken Eingang 120 erzeugt ein Signal auf dem Ausgang 128, und ein Signal auf dem dritten Eingang 122 koppelt das Signal vom Eingang zum Ausgang 124. The signal output 108 from the sawtooth generator is coupled to a flank risk controller 116. This gate 116 can be viewed from a functional standpoint as three separate but related gates. Gate 116 comprises three separate control inputs 118, 120 and 122 as well as three separate signal outputs 124, 126 and 128. If no signals are present at inputs 118, 120 and 122 , then no signals occur at outputs 124, 126 and 128 either . lsi, however, a positive-going signal at the first or right input 1 18 is present, the input signal enters via the right output 126th A signal on the left input 120 produces a signal on the output 128, and a signal on the third input 122 couples the signal from the input to the output 124.
Die Steuereingänge 118,120 und 122 werden mit den Ausgängen 72, 74 und 76 des Ringzähler 70 gekoppelt, so daß die Rechtcekwcllcn-Signalc nach F i g. 3 (B. C und D) empfangen werden. Als Konsequenz arbeitet das Stcuergattcr 116 synchron mit dem Wahlgaltcr 64. dem rechten Gatter 42 und dem linken Gatter 48 und dient dazu, die Sägezahnsignalc zu »sortieren«.The control inputs 118, 120 and 122 are coupled to the outputs 72, 74 and 76 of the ring counter 70 , so that the right-hand signals according to FIG. 3 (B. C and D) can be received. As a consequence, the control gate 116 works synchronously with the selection gate 64, the right gate 42 and the left gate 48 and is used to "sort" the sawtooth signals.
Wie ersichtlich, tritt also während des ersten Bildes, wenn das Prüfgerät im Durchschallungsmodus arbeitet, eine Reihe von Sägezahnimpulsen durch das Gatter 116 zum Ausgang 124. Die Amplituden dieser Impulse stellen die Breite des Kopfes 12 dar. Wahrend des nächsten Bildes, wenn das Prüfgerät 10 im Echomodus mit dem rechten Wandler arbeitet, gelangen die Signale durch das Gatter 116 /um Ausgang 126. Während schließlich das Prüfgerät auf der linken Seite mit lmpulsecho arbeitet, werden die Flankensignale mit dem dritten Ausgang 128 gekoppelt. Die Amplituden dieser letzteren beiden Signale stellen den Abstand von der jeweiligen Seite zur Mittellinie 24 und zurück dar.As can be seen, during the first image, when the tester is operating in transmission mode, a series of sawtooth pulses pass through gate 116 to output 124. The amplitudes of these pulses represent the width of head 12. During the next frame, when tester 10 works with the right transducer in echo mode, the signals pass through gate 116 / to output 126. Finally, while the test device on the left works with pulse echo, the edge signals are coupled to the third output 128. The amplitudes of these latter two signals represent the distance from each side to the center line 24 and back.
Die drei Ausgänge 124,126 und 128 vom Steuergatter 116 sind getrennt an drei Maximalwert-Voltmeter 130, 132 und 134 gekoppelt. Jedes der Voltmeter 130,132 und 134 spricht auf die Maximalamplitude des Sägezahnsignals an seinem Signaleingang 136,138 und 140 an und liefert ein Gleichslromsignal gleicher Amplitude. Jedesmal dann, wenn ein Taktgeberimpuls an einem Rückstellungseingang 142 auftritt, treten die Voltmeter 130,132 oder 134 in Funktion, um das Gleichstromausgangssignal nachzuführen, um eine Anpassung an das letzte Sägezahnsignal herbeizuführen. Gleichzeitig dienen die Voltmeter dazu, das Gleichstromsignal für mehrere Bilder ohne wesentliche Verschlechterung im Gleichstromniveau zu speichern. Somit schafft das Voltmeter 130 ein Gleichstromsignal, das eine Funktion der Breite des Kopfes ist, das rechte Voltrsetcr 132 liefert ein Gleichslromsignal, das eine Funktion des doppelten Abstandes zwischen der Mittellinie 24 und der linken Seiteist.The three outputs 124, 126 and 128 from control gate 116 are separately coupled to three maximum value voltmeters 130, 132 and 134. Each of the voltmeters 130, 132 and 134 responds to the maximum amplitude of the sawtooth signal at its signal input 136, 138 and 140 and supplies a direct current signal of the same amplitude. Whenever a clock pulse appears on a reset input 142, voltmeters 130, 132 or 134 operate to track the DC output signal to match the last sawtooth signal. At the same time, the voltmeters are used to store the DC signal for multiple images without significant deterioration in the DC level. Thus, voltmeter 130 provides a DC signal that is a function of the width of the head, right voltmeter 132 provides a DC signal that is a function of twice the distance between centerline 24 and the left.
Der Ausgang vom Voltmeter 130 kann mit irgcndeinein geeigneten Anzeigegerät, beispielsweise einem üblichen Meßgerät 146 gekoppelt sein. Das Signal vom Voltmeter 130 ist ein Gleichstromsignal mit einer Amplitude entsprechend der Breite des Kopfes 12. Das Meßgerät 146 kann entsprechend in geeignetenThe output from voltmeter 130 may be coupled to any suitable display device, such as a conventional meter 146 . The signal from voltmeter 130 is a direct current signal having an amplitude corresponding to the width of head 12. Meter 146 can be used in appropriate
to Einheiten, beispielsweise Millimeter, Zoll etc., geeicht sein, wodurch der Benutzer die Breite des Kopfes durch Beobachtung der Anzeige auf dem Meßgerät 146 festlegen kann. Zusätzlich kann der Ausgang des Voltmeters 130 mit seinem Ausgang an die jeweils erste Seite 152 und 154 eines Paares von Signalkomparatoren 148 und 150 gekoppelt sein.to units such as millimeters, inches, etc., which allows the user to determine the width of the head by observing the display on the gauge 146 . Additionally, the output of voltmeter 130 may have its output coupled to first side 152 and 154 of a pair of signal comparators 148 and 150, respectively.
Die gegenüberliegende Seite 156 des ersten Komparators 148 ist mit dem rechten Voltmeter 132 gekoppelt, die zweite Seite 158 des Kumparators 150 ist mit dem linken Voltmeter 134 gekoppelt. Das Signal am Ausgang 160 des ersten Komparators 148 stellt also die Differenz zwischen dem Durchschallungssignal und dem rechten Echosignal dar, während das Signal vom Ausgang 162 des zweiten Komparators 150 die Differenz zwischen dem Durchschallungssignal und dem linken Echosignal darstellt.The opposite side 156 of the first comparator 148 is coupled to the right voltmeter 132 , and the second side 158 of the comparator 150 is coupled to the left voltmeter 134. The signal at the output 160 of the first comparator 148 thus represents the difference between the transmission signal and the right echo signal, while the signal at the output 162 of the second comparator 150 represents the difference between the transmission signal and the left echo signal.
Die Ausgänge 160 und 162 von den beiden Komparatoren 148 und 150 sind direkt mit einem rechten Meßgerät 164 und einem linken Meßgerät 166 gekoppelt. Diese beiden Meßgeräte 164 und 166 sind gewöhnlich in der Mitte auf Null zentriert und zeigen sowohl die positiven wie die negativen Signale an. 1st die Medianebene 24 richtig zentriert, so besitzen die beiden Echosignale die gleiche zeitliche Verzögerung wie das Durchschallungssignal; somit werden die rechten und linken Meßgeräte 164 und 166 perfekt zentriert. Ist die Medianebene 24 verschoben, so bleiben die Signale nicht mehr untereinander identisch. Die Meßgeräte 164 und 166 /eigen somit eine Verschiebung in der einen oder anderen Richtung an.The outputs 160 and 162 from the two comparators 148 and 150 are coupled directly to a right meter 164 and a left meter 166. These two meters 164 and 166 are usually centered on zero and indicate both positive and negative signals. If the median plane 24 is correctly centered, the two echo signals have the same time delay as the transmission signal; thus the right and left gauges 164 and 166 are perfectly centered. If the median plane 24 is shifted, the signals no longer remain identical to one another. The gauges 164 and 166 / are thus capable of shifting in one direction or the other.
Der Ausgang vom Durchlaßvoltmcter 130 ist auch mit einem Schalter 168 gekoppelt, der zu einem dritten Signalkomparator führt. Dieser Schalter 168 kann mit dein vorhergehenden Schalter 114 gekoppelt werden Wenn dieser Schalter 168 schließt, wird das Durchlaßsignal an eine Seite 170 des Signalkomparaiors 172 gegeben. Die entgegengesetzte Seite 174 des Komparators 172 wird mit einer Normspannung 176 beaufschlagt Der Ausgang des Komparaiors 172 wird auf derThe output from forward volt meter 130 is also coupled to a switch 168 which leads to a third signal comparator. This switch 168 can be coupled to the previous switch 114. When this switch 168 closes, the pass signal is provided to one side 170 of the signal comparator 172. The opposite side 174 of the comparator 172 is supplied with a standard voltage 176 applied to the output of the Komparaiors 172 is on the
.i° Eingang 112 des monostabilcn Multivibrators IH mittels eines Verstärkers 178 und des geschlossener Schalters 114 gegeben. Das Diffcrcnzsignal steuert di< astabile Periode des Multivibrators 110. .i ° input 112 of the monostable multivibrator IH by means of an amplifier 178 and the closed switch 114 given. The Diffcrcnzsignal controls di <astable period of multivibrator 110th
Die Standardspannung wird gewöhnlich auf ein« The standard voltage is usually set to a
5*5 bestimmte Höhe abhängig von der erwarteten Breit« des untersuchten Schädels 12 sowie im Hinblick auf dii maximal erwartete Verschiebung der Mittellinie cingc stellt Wird ein Durchschallungssignal zur richtigen Zci empfangen, so ist es etwa gleich dem Standardsignal au der zweiten Seite 174 des Komparators 172. Da Differenzsignal modifiziert dann die astabile Period des Multivibrators UO und läßt das System auf da Durchschallungssignal ansprechen, wodurch ein kor stantes Differenzsigna] vom Komparator 172 erzeug If a transmission signal is received at the correct Zci, it is approximately equal to the standard signal on the second side 174 of the comparator 172 The difference signal then modifies the astable period of the multivibrator UO and allows the system to respond to the transmission signal, as a result of which a constant difference signal is generated by the comparator 172
f>5 wird f> 5 becomes
Unter diesen Umständen zeigt dann, wenn ei Durchschallungssignal mit dem richtigen /eitinlerva empfangen wird, das l>archlaUmeßgcrät 146 einen fc«Under these circumstances then shows if ei transmission signal with the correct / eitinlerva is received, the ArchlaU measuring device 146 has a fc «
709613/;709613 /;
-r-r
ίοίο
vorgegebenen Wert.given value.
Für den Fall, daß ein Durehschallungssignal nicht innerhalb der vorgeschriebenen Zollgrenzen empfangen wird, spricht das Voltmeter 130 auf kein vorgegebenes Signal an. und das Ausgangssignal wird abnormal klein oder abnormal groß. Dieses abnormale Signal ist nun außerhalb der Auflösefiihigkciten des Komparator 172 und des monostabilen Multivibrators 110. Somit zeigt das Durchlaßmeßgerät 146 außerhalb des Skalcnbcrcichcs an. Auch die linken und rechten Meßgeräte 164 und 166 werden wahrscheinlich außerhalb des Skalcnbereiches anzeigen.In the event that a transmission signal is not received within the prescribed inch limits, voltmeter 130 will not respond to a predetermined signal. and the output becomes abnormally small or abnormally large. This abnormal signal is now outside the resolving capabilities of the comparator 172 and the monostable multivibrator 110. Thus, the permeability meter 146 is reading outside the range of the scale. The left and right gauges 164 and 166 will also likely read out of scale.
Es zeigt sich, daß dann, wenn ein Durchschallungssignal nicht richtig empfangen wird, der Benutzer unmittelbar sich dieser Tatsache bewußt wird, weil sämtliche der drei Meßgeräte 146, 164 und 166 außerhalb des Skalenbereiches anzeigen. Sobald als die richtige Korrektur vorgenommen wurde, um das Durchschallungssignal zu empfangen, zeigte das Meßgerät 146 die Standard- oder Null-Bedingung an. und das rechte und linke Meßgerät 164 und 166 zeigen die Differenzen, d.h. die Größe der gegebenenfalls vorhandenen Verschiebung der Mittellinie an.It can be seen that if a transmission signal is not properly received, the user becomes immediately aware of this fact because all of the three meters 146, 164 and 166 are reading outside the range of the dial. Once the correct correction was made to receive the transmission signal, the meter 146 indicated the standard or zero condition. and the right and left gauges 164 and 166 show the differences, that is, the magnitude of any shift in the center line.
Bei der alternativen Ausführungsform, wie sie in den Fig.4, 5 und 6 dargestellt ist. umfaßt der Encephalograph 200 nur einen einzigen Anzeiger, beispielsweise ein übliches Meßgerät 202 und eine Warneinrichtung 203, bei der es sich z. B. um ein Blinklicht oder eine Glocke handelt. Das Meßgerät 202 dient dazu anzuzeigen, ob eine Verschiebung der Mittellinie vorhanden ist und welche Richtung und Größe diese gegebenenfalls vorhandene Verschiebung aufweist. Ist ein brauchbarer Versuch nicht gegeben, so wird diese Tntsache über die Warneinrichtung 103 und/oder das Meßgerät 202 selbst angezeigt.In the alternative embodiment as shown in FIGS. If the encephalograph 200 comprises only a single indicator, for example a conventional measuring device 202 and a warning device 203, in which it is e.g. B. is a flashing light or a bell. The measuring device 202 is used to indicate whether there is a shift in the center line and what direction and magnitude this shift, if any, has. If a usable attempt is not given, this fact is indicated via the warning device 103 and / or the measuring device 202 itself.
Fig. 5 ist ein Blockschaltbild und betrifft in erster Linie die Teile der Ausführungsform 200. die sich von der vorhergehenden Ausführungsform unterscheiden. Die meisten Teile der beiden Geräte sind einander gleich und daher nicht doppell aufgeführt. Diese beiden Ausführungsformen gemeinsamen Elemente besitzen die gleichen Bezugszeichen, jedoch unter Zusatz eines Strichs (').Fig. 5 is a block diagram primarily relating to the parts of embodiment 200 that are different from the previous embodiment. Most parts of the two devices are identical to one another and are therefore not listed twice. These two embodiments common elements have the same reference numerals, but with the addition of a prime (').
Die an den verschiedenen Stellen des Encephalographen 200 auftretenden Wellenformen sind in Fig. 6 aufgezeichnet. Normalerweise arbeitet diese Ausführungsform nach der mit Bezug auf die erste Ausführungsform beschriebenen Art. Aus Gründen der Einfachheit ist aber nur eine einzige Operation bei jedem Bild dargestellt. Während des ersten Bildes überträgt und empfängt der linke Wandler 28 nach einem Impulsechoverfahren. Während des zweiten Bildes überträgt und empfängt der rechte Wandler 26 nach einem Inipulsechoverfahren. Während des dritten Bildes sendet bzw. überträgt der linke Wandler 28 und der empfängt den rechten Wandler 26 nach dem Durchschallungsverfahren. The waveforms appearing at the various locations on the encephalograph 200 are plotted in FIG. Normally this embodiment operates as described with reference to the first embodiment. However, for the sake of simplicity, only a single operation is shown for each image. During the first image, the left transducer 28 transmits and receives according to a pulse echo method. During the second image, the right-hand transducer 26 transmits and receives according to an inipulse echo method. During the third image, the left transducer 28 transmits and the right transducer 26 receives it using the transmission method.
Der Videoverstärker 100' ist im wesentlichen identisch mit dem Videoverstärker 100. Er ist angeschlossen an den Ausgang des Empfängers 98. so daß er das Videosignal empfängt und verstärkt Der Videoverstärker 100' besitzt zwei Ausgänge, die mit einem Paar von Kanälen 206 und 204 verbunden sind.The video amplifier 100 'is essentially identical to the video amplifier 100. It is connected to the output of the receiver 98. So that it receives and amplifies the video signal. The video amplifier 100 'has two outputs, the one with a pair of channels 206 and 204 are connected.
Der erste Kanal 204 dient dazu, die Lage der Mittellinie zu messen und jede Verschiebung anzuzeigen. Der zweite Kanal 206 dient dazu, zu verifizieren, daß eine gültige Messung erfolgt und hierdurch dem Benutzer zu erkennen zu geben, ob gegebenenfalls die vom ersten Kanal 204 erzeugten Anzeigen verliißlic sind. The first channel 204 is used to measure the position of the center line and to indicate any displacement. The second channel 206 is used to verify that a valid measurement is taking place and thereby to give the user to recognize whether the displays generated by the first channel 204 , if any, are reliable.
Der Eingang zu jedem Kanal umfaßt ein Spengallc 208 bzw. 210. Beide dienen dazu, über bestimmt Zeitintervalle zu schließen, sooft ein Taktsignal an dei Steuereingang gelegt wird. Die beiden Stcticrcingäng 212 und 214 sind mil dem Ausgang des Taktgebers fi verbunden, wodurch die Gatter 208 und 210 synchroi mit dem Schallimpuls größter Energie, das ist eil· The input to each channel comprises a Spengallc 208 or 210. Both serve to close over certain time intervals as often as a clock signal is applied to the control input. The two Stcticrcingäng 212 and 214 are fi mil connected to the output of the clock generator, whereby the gate 208 and 210 synchroi greatest with the sonic pulse energy that is eil ·
ίο Übertragung des Anfangsimpulses. arbeiten.ίο Transmission of the initial impulse. work.
Das erste Gatter 208 besitzt eine kurze Schließpcrio de. während das zweite Gatter 210 eine langi Schließpcriode aufweist. Das erste Gatter 208 schließ kurz vor oder gleichzeitig mit Beginn des Schallimpul.seThe first gate 208 has a short closing time. while the second gate 210 has a long closing period. The first gate 208 closes shortly before or simultaneously with the start of the sound pulse
is größter Energie und ölfnei wieder kurz nach diesen Impuls, d.h. vor dem friihesten von der Medianebeni stammenden Echo. Dies führt dazu, daß der Ausganj von diesem Gatter 208 aus einer Reihe von Impulse! entsprechend denen nach Kurve Cm F i g. 6 besteht.is of the greatest energy and again shortly after this Impulse, i.e. before the earliest from the median plane originating echo. This leads to the fact that the Ausganj from this gate 208 from a series of pulses! corresponding to those according to curve Cm F i g. 6 consists.
Während dieses ersten Bildes überträgt und empfang der linke Wandler 28. wobei der erste Impuls einen Echo von der linken Seite der Mittellinie und der /wein Impuls einem Echo von der entgegengesetzten odei rechten Seite des Schädels entspricht. Da dieses letzten Echo durch den linken Wandler 28 auf der linken Seite des Kopfes empfangen ist, wird dieses als linke Feinseitenecho bezeichnet. Wählend des nächster Bildes besteht das Signal aus einem ersten Impiil' entsprechend einem Ki,,. von der rechten Seite dciDuring this first frame, the left transducer 28 transmits and receives, the first pulse being a Echo from the left side of the midline and the / wine pulse an echo from the opposite odei right side of the skull. Because this last echo through the left transducer 28 on the left of the head is received, this is referred to as the left fine side echo. Choosing the next In the image, the signal consists of a first pulse corresponding to a Ki ,,. from the right side dci
3ü Medianebene und einem Impuls von der anderer lernseite des Schädels. Dieser wird im folgenden al' rechtes Fernseitenecho bezeichnet. Während dc> dritten Bildes ist nur ein einziger Impuls vorhanden Dieser Impuls ist durch die Durchschallung erzeugt line stellt die Breite des Schädels dar.3ü median level and an impulse from that of the other learning side of the skull. This is hereinafter al ' marked right television echo. Only a single pulse is present during dc> third image This impulse is generated by the transmission line represents the width of the skull.
Der Ausgang des Sperrgatters 208 wird an einen dei Steuereingänge 216 eines Gatters 214 gegeben. Dei andere Steuereingang 218 ist an den Taktgeber gelegt wodurch der Betrieb dieses Gatters mit den Impulsübertragungen synchronisiert ist. Das Eingangssignal 220 dieses Gatters 214 ist mit einem Sägezahngenerator 222 gekoppelt. Der Generator 222 ist ebenfalls an den Taktgeber 62 angeschlossen und erzeugt eine Sägezahnstelle, die jedesmal dann beginnt, wenn einThe output of the blocking gate 208 is given to one of the control inputs 216 of a gate 214 . The other control input 218 is connected to the clock, whereby the operation of this gate is synchronized with the pulse transmissions. The input signal 220 of this gate 214 is coupled to a sawtooth generator 222. The generator 222 is also connected to the clock 62 and generates a sawtooth point that begins each time a
Taktgeberimpuls auftritt, und mit fester Lineargeschwindigkeit zunimmt.Clock pulse occurs, and increases at a fixed linear speed.
Immer dann, wenn ein Taktgeberimouls am Eingang 218 auftritt, öffnet das Gatter 214 und bleibt offen, bis der erste Impuls am Eingang 216 vom SperrgatterWhenever a clock pulse occurs on input 218 , gate 214 opens and remains open until the first pulse on input 216 from the lock gate
so empfangen ist.is so received.
Dies führt dazu, daß das Signal am Ausgang dieses Gatters 214 aus einer Reihe von Sägezahnwellen besteht, wobei die Amplitude jeder Welle der Zeitdauer zwischen dem Ultraschallimpuls größter Energie undAs a result, the signal at the output of this gate 214 consists of a series of sawtooth waves, the amplitude of each wave being the length of time between the ultrasonic pulse of greatest energy and
™™u ™haben u erSten hiernachfirst after that auftretenden Signal entspricht Wahrend des ersten Bildes stellt die Amplitude des iagezahnsignals den doppelten Abstand von der linken aeite zur Medianebene dar. Während des zweiten Impulses stellt die Wellenamplitude den doppeltenoccurring signal corresponds During the first image, the amplitude of the tooth signal represents twice the distance from the left aeite to the median plane. During the second pulse the wave amplitude is double
w»ι! VOn der rechten Seite zur Medianebene dar. während des dritten Impulses tritt Durchschallung ein, tmd die Amplitude entspricht der Breite des Schädels. Hei einem normalen Schädel mit zentrierter Medianebene besitzen sämtliche drei Signale die gleiche Größe 1st °5 der bchadel breiter oder schmaler, so sind die Signale entsprechend größer oder kleiner. Verschiebt sich die Mittellinie, so erreicht eines der Echosignale eine grauere Hohe, während das andere Signal um denw »ι! From the right side to the median plane. During the third pulse, transmission occurs, and the amplitude corresponds to the width of the skull. In a normal skull with a centered median plane, all three signals have the same size; 1st ° 5 the bchadel is wider or narrower, so the signals are correspondingly larger or smaller. If the center line shifts, one of the echo signals reaches a grayer height, while the other signal around the
gleichen Betrug auf ein niedrigeres Niveau füllt.same scam fills to a lower level.
Der Ausgang des Gatters 214 ist mit einem .Steuergatter 224 gekoppelt. Dieses Gatter 224 ist im wesentlichen identisch mit dem Sleuergailer 116 und besitzt die drei Steuereingiinge 226, 228 und 230, die an einem Ringzähler 70' angeschlossen sind. Das .Steuergatter 224 umfaßt auch drei Ausgange 232, 234 und 236. die dazu dienen, die seriell auftretenden .Sägezahnsignale in parallel auftretende Signale umzuwandeln. Die drei Signalausgängc 232, 2.34 und 236 sind jeweils mit einem Maximalwert-Voltmeter 238, 240 bzw. 242 verbunden. Diese sind im wesentlichen gleich denen in der ersten Ausführungsform dargestellten und dienen dazu, Gleichstromsignalc zu erzeugen, die den Spitzenamplituden der Sägezahnsignale entsprechen. Wie ersichtlich entspricht der Ausgang von den Voltmetern 238. 240 und 242 jeweils dem doppelten Abstand von der linken Seite des Schädels /ur Medianebene, dem doppelten Abstand von der rechten Seite zur Medianebenc und der Breite des Schädels.The output of gate 214 is coupled to a control gate 224. This gate 224 is in essentially identical to the Sleuergailer 116 and has the three control inputs 226, 228 and 230, which are on a ring counter 70 'are connected. The control gate 224 also includes three outputs 232, 234 and 236. which serve to control the serially occurring sawtooth signals to convert them into signals occurring in parallel. The three signal outputs 232, 2.34 and 236 are each with one Maximum value voltmeter 238, 240 or 242 connected. These are essentially the same as in the first Embodiment shown and are used to generate direct current signals that the peak amplitudes which correspond to the sawtooth signals. As can be seen, the output from voltmeters is 238-240 and 242 in each case twice the distance from the left side of the skull / ur median plane, twice that Distance from the right side to the median plane and the width of the skull.
Die Ausgange der linken und rechten Voltmeter sind mit den gegenüberliegenden Seiten des Anzeigemeßgerätes 202 verbunden, dessen Nullpunkt in der Mitte liegt. Es zeigt sowohl die Amplitude wie die Polarität durch Auslenkung aus der Mine nach links oder rechts an.The outputs of the left and right voltmeters are on opposite sides of the indicator meter 202 connected, whose zero point is in the middle. It shows both the amplitude and the polarity through Deflection from the mine to the left or right.
Werden nun Kchos von beiden Seiten der Medianebene empfangen und ist diese richtig zentriert, so sind die linken und rechten Signale einander gleich. Das Meßgerät 202 zeigt diese Differenz, d. h. Null. an. Andererseits unterscheidet sich dann, wenn die Medianebene verschoben ist. das linke vom rechten Signa!. Die Polarität dieses Unterschiedes repräsentiert die Richtung der Verschiebung und die Amplitude ist gleich der Größe dieser Verschiebung.Now become kchos from both sides of the median plane received and if this is correctly centered, the left and right signals are equal to each other. The Meter 202 shows this difference; H. Zero. on. On the other hand, differs when the median plane is shifted. the left from the right signa !. The polarity of this difference represents the direction the displacement and the amplitude is equal to the magnitude of this displacement.
Die vorbeschriebene Anordnung ist aus sich heraus in der Lage, eine genaue Anzeige der Verschiebung der Medianebene zu geben. Ils hat sich jedoch herausgestellt, daß unter bestimmten Umständen ein oder beide Wandler 26-28 nicht richtig mit dem Schädel verbunden sind. Auch können unter Umständen die Wandler nicht richtig gegeneinander ausgerichtet sein, so daß kein Durchschaliungsimpuls auftritt oder die Echos von einer oder beiden Seiten werden nicht richtig empfangen. Es hat sich auch herausgestellt, daß in manchen Fällen eine Abnormalität, beispielsweise ein Tumor, den Durchgang der Ultraschallenergie blockiert. Jeder oder mehrere dieser oder anderer Faktoren können Anzeigen ergeben, die den Benutzer irritieren. Aus diesem Grund dient der zweite Kanal 206 dazu, festzustellen, ob ein gültiger Versuch vorgenommen wird, wodurch der Benutzer weiß, daß er sich auf die Anzeigen ve/lassen kann.The above-described arrangement is inherently in able to give an accurate indication of the displacement of the median plane. However, it turned out that that under certain circumstances, one or both Transducers 26-28 are not properly attached to the skull. The converters may also not be able to properly aligned with each other so that no transmission pulse occurs or the echoes from one or both sides are not received properly. It has also been found that in some cases a Abnormality, such as a tumor, obstructing the passage the ultrasonic energy is blocked. Any one or more of these or other factors can be indicative which irritate the user. For this reason, the second channel 206 is used to determine whether a a valid attempt is made, whereby the user knows that he / she is reading the displays can.
Das den Eingang /um zweiten Kanal 206 bildende Sperrgatter kann im wesentlichen genauso wie das Gatter 208 ausgebildet sein, nur daß es eine längere Schließperiode besitzt Das Gatter 210 ist mit dem Taktgeber 62 gekoppelt so daß es kurz bevor oder gleichzeitig mit dem Schallimpuls größter Energie schließt Das Gatter 210 verbleibt geschlossen, bis sämtliche an der Medianebene reflektierten Echos passiert haben. Das Gatter 210 öffnet vor dem Empfang der Echos, die von der fernen Seite des Schädels reflektiert werden. Als Folge hiervon umfaßt das Ausgangssignal einen verzögerten Impuls entsprechend dem Abstand zur entferntliegenden Seite des Schädels und zurück. Hierdurch wird selbstverständlich im wesentlichen die Breite des Schädels verdoppelt. Der Ausgang ist ähnlich der Kurve G nach Fig.6 undThe blocking gate forming the input / around the second channel 206 can be constructed essentially in the same way as the gate 208 , except that it has a longer closing period. The gate 210 is coupled to the clock generator 62 so that it closes shortly before or at the same time as the sound pulse of greatest energy Gate 210 remains closed until all of the echoes reflected at the median plane have passed. Gate 210 opens prior to receiving the echoes reflected from the far side of the skull. As a result, the output signal comprises a delayed pulse corresponding to the distance to the far side of the skull and back. This of course essentially doubles the width of the skull. The output is similar to curve G according to Fig. 6 and
4040
4545
5050
5555
6060
65 umlaßt während des ersten Bildes einen einzigen da linke Fernscitenccho darstellenden Impuls, der von linken Wandler 28 empfangen wird. Beim zweiten BiIi repräsentiert der Impuls das rechte I'crnseitenecho, wii es durch den rechten Wandler 26 empfangen wurdi Wahrend des dritten Hildes tritt Durchschallung ein um somit werden keine l'cinseitenechos empfänger Während dieses Bildes treten also keine Impulse auf. During the first image, 65 leaves a single pulse representing the left remote scan echo, which is received by the left transducer 28. In the second picture, the pulse represents the right side echo, as it was received by the right transducer 26. During the third picture, transmission occurs so that no side echoes are received. No pulses occur during this picture.
Der Ausgang vom Spcrrgatter 210 ist über einen de Steiiercingänge 246 mit einem Gatter 248 (in wesentlichen gleich dem vorhergehenden Gatter 214 angeschlossen. Der zweite Steuercingung 250 ist mi dem Taktgeber 62 gekoppelt, so daß ein Synchronisier signal empfangen werden kann. Der Signaleingang 25i ist an den Sägezahngenerator 222 angeschlossen unc empfängt ein Sägezahnsignal ebenso wie das Gattci 214. Der Ausgang vom Gatter 248 stellt also währenc der ersten und zweiten Bilder eine Reihe vor Sägezahnsignalen mit Spilzenampliluden dar. die der linken und rechten Fernseitcnechos entsprechen. Da während der Durchschallung keine Echoimpulse auftreten, verbleibt das Gatter 248 offen, bis die Sägezahnwellen an der Maximalbegrenzung des Generators 222 ihren untersten Wert erreichen.The output from the Spcrrgatter 210 is via a de Bull corridors 246 with a gate 248 (in connected essentially in the same way as the preceding gate 214. The second control ring 250 is mi coupled to the clock 62 so that a synchronizing signal can be received. The signal input 25i is connected to the sawtooth generator 222 and receives a sawtooth signal just like the Gattci 214. The output from gate 248 thus represents a row during the first and second images Sawtooth signals with mushroom amplifiers corresponding to the left and right television anechoids. There no echo pulses occur during the transmission, gate 248 remains open until the sawtooth waves reach their lowest value at the maximum limit of the generator 222.
Ein Stcuergatter 254 wird an das Gatter 248 zum Empfang der Sägezahnwcllen angeschlossen. Dieses Gatter 248 ist ähnlich dem Steucrgaiter 224, ausgenommen, daß nur ein Paar von .Steuereingängen 256 und 258 und ein Paar von Ausgängen 260 und 262 vorhanden sind. Die beiden Steuereingänge 256 und 258 sind mit dem Ring/ahler 70' gekoppelt, wodurch das Gatter wahrend des ersten und zweiten Bildes öffnet, so daß die rechten und linken Fernseitensignale auf die beiden Signalausgüngc 260 und 262 verteilt werden.A control gate 254 is connected to gate 248 for receiving the sawtooth waves. This Gate 248 is similar to control gate 224 except that that only a pair of .Control inputs 256 and 258 and a pair of outputs 260 and 262 are present are. The two control inputs 256 and 258 are coupled to the ring / ahler 70 ', whereby the gate during the first and second picture opens so that the right and left far side signals are distributed to the two signal outputs 260 and 262.
Die beiden Ausgänge 260 und 262 sind mit einem rechten I cmscitenvoltmeter 264 und einem linken Fernsei'envoltmeter 266 verbunden. Diese beiden Voltmeter 264 und 266 dienen dazu. Gleichstromsignalc zu erzeugen,deren Amplituden denen der Spitzenampliluden der Sägezahnsignale entsprechen. Normalerweise sind diese Gleichstromsignale im wesentlichen gleich dem doppelten der von dem Sleuergatter 224 gelieferten, insbesondere dem die Durchschallung darstellenden. Signale.The two outputs 260 and 262 are connected to a right I cmscitenvoltmeter 264 and a left one TV voltmeter 266 connected. These two voltmeters 264 and 266 are used for this. DC signal c to generate whose amplitudes correspond to those of the peak amplitudes of the sawtooth signals. Usually these DC signals are substantially twice that from sleuer gate 224 delivered, in particular the one representing the sound transmission. Signals.
Mehrere Komparatoren 270, 272, 274 und 276 sind vorgesehen, um die verschiedenen durch die Voltmeter 238, 240, 242, 264 und 266 erzeugten Signale zu vergleichen und sicherzustellen, daß alle Signale die richtigen Proportionen aufweisen. Der Komparator 270 ist an die linken und rechten Voltmeter 238 und 240 angeschlossen und dient dazu, die linken und rechten Signale zu mitteln. Der zweite Komparator 272 ist an den Ausgang vom Voltmeter 242 und den Ausgang des ersten Komparators 270 angeschlossen. Dies dient dazu festzustellen, ob gegebenenfalls die Echos tatsächlich von beiden Seiten der Mittellinie empfangen werden.Several comparators 270, 272, 274, and 276 are provided to record the various ones indicated by the voltmeter 238, 240, 242, 264 and 266 generated signals and ensure that all signals match the have the correct proportions. The comparator 270 is connected to the left and right voltmeters 238 and 240 connected and is used to average the left and right signals. The second comparator 272 is on the output from voltmeter 242 and the output of first comparator 270 are connected. This is for this determine whether, if applicable, the echoes are actually being received from both sides of the center line.
Wenn die Signale von den beiden Voltmetern 238 und 240 beide durch die Echos von der Medianebene erzeugt werden, bleibt der Ausgang vom Komparator 270 für jeden Schädel konstant. Dies gilt ohne Rücksicht darauf, ob die Mittellinie gegebenenfalls sich verschoben hat Als Folge muß das Ausgangssignal gleich dem der Breite des Schädels entsprechenden Signal sein.If the signals from the two voltmeters 238 and 240 are both generated by the echoes from the median plane, the output from comparator 270 will remain constant for each skull. This applies regardless of whether the center line has shifted. As a result, the output signal must be the same as the signal corresponding to the width of the skull.
Hat sich die Medianebene jedoch nach links oder rechts verschoben, so nimmt das Signal beispielsweise ab und das andere Signal steigt beispielsweise. Das Mittel aus diesen Signalen ist immer gleich der Spannung vom Voltmeter 242. Die Folge ist, daß derHowever, if the median plane has shifted to the left or right, the signal decreases, for example, and the other signal increases, for example. The mean of these signals is always equal to the voltage from the voltmeter 242. The result is that the
kk
Ausgang vom Komparator 272 noch 0 V anzeigt.Output from comparator 272 still shows 0 V.
Es soll der Fall angenommen werden, daß ein Echo von der Medianebene auf eine, Seite und von einem Target, beispielsweise einem Gehirnventrikel, auf der anderen Seite empfangen wird. In diesem IaI! beträgt, wenn die Medianebene zentriert ist, das erste oder gültige Echosignal noch immer denselben Wert. Das F«hlersignal würde jedoch einen geringeren Betrag haben. Das Mittei aus diesen Signalen hat nun abgenommen und unterscheidet sich vom Durchschaliungssignal. Dies bedeutet, daß ein entsprechendes Differcnzsignal vom Komparator 272 abgegeben wird.Let it be assumed that an echo from the median plane to one side and from a target, for example a brain ventricle, on the other side is received. In this IaI! amounts to, when the median plane is centered, the first or valid echo signal still has the same value. The However, the sensor signal would have a smaller amount. The message from these signals has now picked up and differs from the pass-through signal. This means that a corresponding difference signal is output by the comparator 272.
Der dritte Komparator 274 wird mit den Ausgangen des Durchlaßvoltmctcrs 242 und dem rechten Fernscitenvoltmctcr 264 verbunden, während der vierte Komparator 276 mit den Ausgängen des Durchlaßvollmeters 242 und dem linken Fcrnseitenvollmetcr 266 verbunden ist. Diese dienen dazu, die Durchlalisignalc mit der Hälfte der linken und rechten Fcrnscilensignale zu vergleichen. Offcnsichllich werden di)nn. wenn die Wandler 26 und 28 sowohl nach dem Durchschullungs verfahren (d. h. wenn sie beide richtig mit dem Kop gekoppelt und gegeneinander ausgerichtet sind) al auch nach dem Impulsechoverfahren (d. h. u enn su s zusätzlich zu dieser Kopplung IJIiraschallcnergie durcl den Schädel völlig hindurchsenden und Echos von dei jeweiligen Fernscite empfangen) richtig arbeiten, die Durchgangssignale im wesentlichen gleich einer I lalfu der Fernscitensignale. Die Konsequenz ist, daß dannThe third comparator 274 is connected to the outputs of the pass voltmeter 242 and the right remote monitor voltmeter 264, while the fourth comparator 276 is connected to the outputs of the pass meter 242 and the left front meter 266. These serve to compare the transmission signals with half of the left and right window signals. Obviously , di) nn. if the transducers 26 and 28 both according to the transmission method (i.e. if they are both correctly coupled to the head and aligned with one another) and also according to the pulse echo method (i.e. if, in addition to this coupling, IJIiraschallcnergie through the skull and send echoes from The respective remote scan signals are working correctly, the transit signals are essentially equal to an I lalfu of the remote scan signals. The consequence is that then
ίο wenn sämtliche dieser Signale gleich sind, das Systen richtig arbeitet und die Ausgangssignale von beider Komparatorcn gleich Null sind.ίο if all of these signals are the same, the system works correctly and the output signals from both comparators are zero.
Ein Geber 278 ist mit den Ausgängen der Komparatorcn 272, 274 und 276 verbunden. Sind die Signale im wesentlichen sämtlich gleich Null, so entstehi kein Ausgangssignal. Wenn jedoch ein oder mehrere Signale im wesentlichen über oder unter Null liegen, so wird im Geber 278 ein entsprechendes Signal erzeugt, das der Warneinrichtung 203 zur Erzeugung eines akustischen oder optischen Signai.s zugeführt wird. A transmitter 278 is connected to the outputs of the comparators 272, 274 and 276. If the signals are essentially all zero, no output signal is produced. If, however, one or more signals are essentially above or below zero, a corresponding signal is generated in the transmitter 278, which is fed to the warning device 203 for generating an acoustic or optical signal .
Hierzu 5 Blatt ZeichnungenIn addition 5 sheets of drawings
Claims (7)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US58371266 | 1966-10-03 | ||
| DEA0056940 | 1967-09-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1648341C3 true DE1648341C3 (en) | 1977-03-31 |
Family
ID=
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