DE2919027A1 - Verfahren und schnittbildgeraet zur untersuchung von objekten nach dem ultraschall-schnittbildverfahren - Google Patents

Description

Anmelder:
Kretztechnik GmbH A-4873 Frankenburg

Stuttgart, den 10. Mai 1979 P 5725 Rp

Vertreter:

Kohler-Schwindling-Späth Patentanwälte
Hohentwielstraße 4-1

D-7000 Stuttgart 1

Verfahren und Schnittbildgerät zur Untersuchung von Objekten nach dem Ultraschall-Schnittbild verfahren

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Verfahren und Schnittbildgerät zur Untersuchung von Objekten nach dem Ultraschall-Schnittbildverfahren

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Untersuchung von Objekten nach dem Ultraschall-Schnittbildverfahren, insbesondere für die medizinische Diagnose, bei welchem Verfahren das zu untersuchende Objekt mit einem in einer vorgewählten Schnittfläche verstellten Schallbündel abgetastet und die zu den ausgesandten Sendeimpulsen erhaltenen Echos an dem Ort ihrer Entstehung geometrisch zugeordneter Stelle auf einem Bildschirm, einem sonstigen Aufzeichnungsträger od.dgl. dargestellt werden, wobei das Schallbündel, insbesondere abhängig von der Augenblickslage in der Schnittfläche bei seiner Verstellung in gleichen Zeiten verschiedene Verstellwege zurücklegt.

Die Erfindung betrifft auch ein Schnittbildgerät zur Durchführung dieses Verfahrens, mit einem Schallkopf bzw. Schwinger, der über eine Schnittbildmechanik relativ zu einem Untersuchungsobjekt verstellbar ist, so daß das Schallbündel eine vorgewählte Schnittfläche des Objektes abtastet und die zu den ausgesandten Sendeimpulsen einlangenden Echos an dem Ort ihrer Entstehung zugeordneter Stelle auf einem Bildschirm od.dgl. darstellbar sind.

Bei Verfahren der genannten Art wird praktisch ausschließlich mit einem über einen Antrieb bzw. die Schnittbildmechanik mechanisch verstellten Schallkopf oder Schwinger gearbeitet, der bei der Verstellung meist hin- und hergehend unter Ausführung einer geradlinigen Bewegung oder einer Schwenkbewegung verstellt wird, wobei im letzteren Pail die Schwenkachse im Bereich der Objektoberfläche oder im Abstand außerhalb

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dieser Fläche liegen kann, so daß "bei direkter Einleitung des Schallbündels in das Objekt in ihrer Grundform dreieckige oder trapezförmige Schnittflächen abgetastet werden. Es ist auch bekannt, mit einem rotierenden Schallkopf zu arbeiten, dessen Schwinger immer dann aktiviert wird, wenn er vom Objekt abweist, wobei das ausgesandte Schallbündel von einem Parabolreflektor in das Objekt abgeleitet wird.

Bei allen bekannten "Verfahren der gegenständlichen Art wird mit einer gegebenenfalls vorwählbaren, aber während der !Dauer eines Untersuchungsvorganges konstanten Impulsfolgefrequenz gearbeitet. Ton der Konstruktion her und auch auf Grund auftretender Massenkräfte bzw. sonstiger Störungen kann die Verstellgeschwindigkeit des Schallbündels nicht konstant gehalten werden, so daß das Schallbündel tatsächlich, bei seiner Verstellung in gleichen Zeiten verschiedene Verstellwege zurücklegt, so daß bei der üblichen konstanten Impulsfolgefrequenz die Schnittfläche entsprechend mit einer ungleichmäßigen Easterdichte abgetastet wird. Die Helligkeit der Bilddarstellung an den einzelnen Bildstellen soll ein Maß für die Stärke der empfangenen Echos sein und wird vom Betrachter auch als solches Maß gedeutet. Durch eine ungleichmäßige Rasterdichte wird dieser Eindruck gestört bzw. führt zu Mißdeutungen hinsichtlich der Aussagefähigkeit des dargestellten Grauwertes. Besonders unangenehm ist diese Erscheinung überall dort, wo zur Erzielung einer bewegten Schnittbilddarstellung mit hoher Bildfolgefrequenz, also vergleichsweise hoher Verstellgeschwindigkeit des Schallbündels, im Objekt gearbeitet werden muß.

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Alle bisherigen Versuche, die aufgezeigten Nachteile ganz oder teilweise zu beseitigen, laufen darauf hinaus, zumindest im wichtigsten Teil des Abtastbereiches eine möglichst konstante Geschwindigkeit der Schallbündelverstellung zu erzielen.

Bei einem Gerät mit rotierendem Schallkopf und Parabolreflektor für die indirekte Einleitung des Schallbündels in das Objekt hat man schon versucht, den Schallkopf mit ungleichförmiger Geschwindigkeit drehend anzutreiben, zu welchem Zweck entweder ein Kurbelantrieb mit versetzten Achsen oder ein Reibradantrieb mit von der Kreisform abweichendem, z.B. elliptischem oder eiförmigem Reibrad, vorgesehen wird.

Pur den schwenkenden Antrieb des Schwingers bzw. Schallkopfes wurde dieser schon auf der Achse eines Galvanometers angeordnet, das von einem Generator mit dreieckförmiger Ausgangsspannung gesteuert wird, so daß theoretisch eine gleichförmige Geschwindigkeit bei der Schwenkbewegung erreicht wird. Bei beiden beschriebenen Konstruktionen läßt sich die gleichförmige Geschwindigkeit nur theoretisch erreichen, wenn man die Eigenmasse und damit die auftretenden ÜJrägheitskräfte vernachlässigt, die sich zwangsweise bei der ungleichförmigen Schallkopfbewegung ergeben und die auf das Antriebsaggregat zurückwirken, so daß die Voraussetzung für die vorgeschlagene Lösung, nämlich eine gleichförmige Bewegung des Antriebes selbst, wegfällt. Macht man die bewegte Masse des Antriebsaggregates vielfach größer als jene des zu bewegenden Schallkopfes, dann wird die gesamte Vorrichtung schwer und unhandlich und die der Kraftübertragung dienenden Einrichtungen werden durch die Massenkräfte stark belastet.

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Eine gleichförmige Winkelgeschwindigkeit des verstellten Schallbündels wird "bei einem als Rad ausgebildeten Schallkopf erreicht, der mit konstanter Geschwindigkeit angetrieben wird und auf dessen Umfang mehrere Schwinger angeordnet sind, die jeweils "beim Überstreichen eines zum Objekt gerichteten Schallfensters des Schallkopfgehäuses aktiviert werden. Bei diesem sich gattungsmäßig vom Anmeldungsgegenstand unterscheidenden Verfahren "bzw. Gerät ergibt sich allerdings ein erhöhter Aufwand, da das Ead mit vielen untereinander praktisch identen Schwingern bestückt werden muß. Der Aufwand ergibt sich sowohl durch die Anzahl der Schwinger als durch, deren richtige Auswahl bzw. Abstimmung aufeinander.

Bei einem Verfahren der genannten Art besteht die Erfindung im wesentlichen darin, daß die zeitlichen Abstände der ausgesandten Impulse im Sinne der Erzielung einer bestimmten, insbesondere gleichmäßigen Rasterdichte bei der Abtastung der Schnittfläche in Abhängigkeit vom Weg oder der momentanen Verstellgeschwindigkeit bzw. Relativlage des Schallbündels in der Schnittfläche verändert bzw. eingestellt werden.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren wird also bewußt die einen einfachen Antrieb ermöglichende, ungleichförmige Verstellbewegung des Schallbündels in Kauf genommen und in Abkehr von allen bisherigen Versuchen der Ausgleich zur Erzielung einer bestimmten Rasterdichte nicht über die Geschwindigkeit, sondern über die Impulsfolge vorgenommen. Praktisch wird das Ultraschallgerät nun in Abhängigkeit von der Schallkopf- bzw. Schwingerbewegung getaktet.

Im Rahmen des erwähnten, wesentlichen Verfahrensschrittes können verschiedenste Lösungen angestrebt und verwirklicht werden. U.a. ist es denkbar, eine von einem

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Taktgeber gelieferte Grund taktfrequenz im Sinne einer Frequenzmodulation zu verändern und so die gleichmäßige Rasterdichte zu erzeugen. Me Modulationsänderung wird dabei von einem Glied gesteuert, das seine Steuerbewegung von der Schallkopfbewegung ableitet. Einfacher dürfte es jedoch sein, wenn man den Taktgeber des gesamten Gerätes unmittelbar von der mechanischen Bewegung des Schallkopfes her steuert bzw. die Takt impulse aus der mechanischen Bewegung erzeugt. Hach einer Möglichkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens werden von der Verstellbewegung des Schallbündels abhängige Impulse erzeugt, wobei die Anzahl dieser Impulse mehrfach größer ist als die Anzahl der während dieser Bewegung auszusendenden Schallimpulse, und es wird in Abhängigkeit von der jeweiligen Relativlage des Schallbündels in der Schnittfläche nach einem vorgewählten Programm nur ein Teil dieser Impulse zur Auslösung {je eines Schallimpulses (und analog einer Zeilenablenkung am Bildschirm) verwendet. Man hat hier die Möglichkeit, bei im Prinzip gleichen oder ähnlichen Schallköpfen gleiche Impulserzeuger zu verwenden und Verschiedenartigkeiten der Bewegung bei diesen verschiedenen Schallköpfen durch Änderungen des Auswahlprogrammes auszugleichen. Störungen, die fälschlich als ein Impuls gedeutet werden, können überdies nur eine Bildverfälschung um ein einem Impulsabstand entsprechendes Maß bewirken, das nur ein Bruchteil des durch den Abstand zweier Schallimpulse gegebenen Maßes ist.

Eine besonders einfache Möglichkeit besteht darin, daß zur Erzeugung der Impulse von einem gemeinsam mit dem Schallbündel bewegten Teil ein Maßstab gegenüber einer Ableseeinheit verstellt wird. Man könnte einen solchen Maßstab auch durch einen Raster mit ungleichförmiger Teilung ersetzen und dadurch die ungleich-

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förmige Bewegung des Schallkopfes im Sinne der Erzielung einer konstanten Rasterdichte kompensieren. Zu erwähnen ist noch, daß es an und für sich naheliegend wäre, die Bewegung des Schallkopfes direkt abzutasten und aus dieser Bewegung heraus die Impulse zu erzeugen. Will man durch solche Abtasteinrichtungen die bewegte Masse des Schallkopfes nicht unnötig vergrößern, kann man auch an anderer Stelle der Antriebseinrichtung an einem mit dem Schallkopf bewegten Teil, beispielsweise einer Antriebswelle, entsprechende Abtasteinrichtungen usw. anbringen, muß aber dann den funktioneilen Zusammenhang der beiden Bewegungen, z.B. den Zusammenhang zwischen der drehenden Bewegung einer Welle und der aus dieser Drehbewegung abgeleiteten Schwenkbewegung eines Schallkopfes bei der Erstellung des Programmes für die Impulsfolge berücksichtigen.

Ein zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignetes Schnittbildgerät zeichnet sich dadurch aus, daß mit dem Schallkopf bzw. Schwinger oder der für ihn bestimmten Antriebseinrichtung, z.B. der Schnittbildmechanik, ein wegabhängig Aus löse impulse od.dgl. zur Bestimmung der Impulsfolge erzeugender Geber verbunden ist.

Der Geber kann aus einem wegabhängig eine ein Vielfaches der benötigten Auslöseimpulse betragende Anzahl von Impulsen erzeugenden Impulsgenerator und einem diesem nachgeordneten Programmierteil bestehen, der die Auslöseimpulse nach einem vorbestimmten Programm aus diesen Impulsen auswählt.

Die Programmierung und der gesamte Aufbau werden vereinfacht, wenn der Geber einen in wenigstens einer vorbestimmten Lage des Schallkopfes bzw. Schwingers, insbesondere nach jeder vollständigen Abtastung der

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Schnittflache, mit dem Schallbündel betätigten Rückstellschalter aufweist, der den Programmeerteil auf einen bestimmten Programmschritt ein- bzw. zurückstellt.

Nach einer Weiterbildung besteht der Programmierteil aus einem Speicher mit einer wenigstens der Anzahl der bei einem Abtastzyklus vom Impulsgeber erzeugten Impulse entsprechenden Anzahl von Speicherplätzen, deren Ausgänge nach einem Schußplan programmiert sind, so daß nur ein vorher ausgewählter Speicherplatz bei der Abfrage durch die vom Impulsgeber erzeugten Impulse einen Auslöseimpuls für das Gerät erzeugt. Zur Adressierung des Schußspeichers kann ein vorgeordneter, von den vom Impulsgeber erzeugten Impulsen betätigter und über die Rucksteilimpulse rückstellbarer Zähler vorgesehen sein.

Man kann nicht nur für die Aussendung der Schallimpulse einen Schußplan vorsehen, sondern auch, da jeder "Schußplatz" in seiner Lage hinsichtlich der Abtastfläche genau definiert ist, auch gleich die zugehörigen Adressen für die Darstellung am Bildschirm festlegen und speichern. Dabei sind die den einzelnen durch den Schußplan bestimmten Abtaststellen im Objekt geometrisch zugeordneten Ablenkinformationen für die Basislinie des Bildschirmes in einem eigenen Speicher, einem sogenannten Geometriespeicher, gespeichert, der über die Auslöseimpulse auf die jeweilige Adresse einstellbar ist. Im einfachsten Fall ist für diese Einstellung des Geometriespeichers ein von den Auslöseimpulsen einstellbarer und vom schon erwähnten Rückstellimpuls rückstellbarer Zähler vorgesehen.

Ein geringer baulicher Aufwand ergibt sich, wenn der Schußspeicher und der Geometriespeicher als vorprogrammierte Speicher (PROM = programme read only memory) ausgebildet sind.

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■Verschiedene Untersuchungen können einen Wechsel des Schwingers, Schallkopfes oder auch der Größe des Abtastbereiches in einem Objekt erforderlich machen. Um diesen geänderten Verhältnissen Rechnung zu tragen, kann man vorzugsweise den Impulsgeber belassen, aber Umschalter zur Einstellung auf geänderte Schuß- und Programmpläne in anderen Abteilungen der fest vorprogrammierten Speicher oder in gesonderten Speichern vorsehen, wobei diese Umschalter, vorzugsweise gemeinsam mit Umschaltern für die Ablenkgeometrie oder die Abtasteinheiten bei der Schnittbildmechanik, betätigbar sind.

Eine etwas aufwendigere Konstruktion, die sich vor allem bei häufigem Wechsel der Schallköpfe und der Abtastart empfiehlt, zeichnet sich dadurch aus, daß am Gerät für den Schuß- und den Geometrieplan Mikroprozessoren vorgesehen sind, die für bestimmte, sich bei verschiedenen Abtastungen ergebende Verhältnisse vorprogrammiert und mit Lage- bzw. Geschwindigkeitsfühlern verbunden oder über Eingeber auf bestimmte Programme einstellbar sind, so daß sie nach den jeweiligen Verhältnissen (Größe des Abtastbereiches, Anzahl der Zeilen pro Bild) den Schuß- bzw. Geometrieplan errechnen und entsprechend Speicher (vorzugsweise EAM = random access memory) vorprogrammieren. Nach einer einfachen Ausführungsform besteht der Impulsgenerator aus einer, z.B. auf einer Antriebswelle für einen über eine Mechanik schwenkend antreibbaren Tastkopf sitzenden Stroboskop scheibe mit fotoelektrischer Abtasteinrichtung.

Nach einer anderen Ausführung besteht der Impulsgenerator aus einem Inkrementalmaßstab mit zugeordneter elektrischer, insbesondere fotoelektrischer Abtasteinrichtung. Derartige Einrichtungen werden bisher zur

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Längenmessung und auch zur Winkelmessung bei Werkzeugmaschinen verwendet. Man kann durch geeignete Maßnahmen, insbesondere phasenversetzte Abtastung des Maßstabes an mindestens zwei Abtaststellen, die sich meist als Sinussignale mit der Maßstabteilung entsprechender Wellenlänge ergebenden Meßsignale über als Phasenteiler- oder Yervielfacherschaltungen ausgebildete Schaltmaßnahmen in der Frequenz vervielfachen, also den Maßstab elektronisch unterteilen und überdies von der Relativbewegungsrichtung des Maßstabes gegenüber der Ableseeinheit abhängige Signale erzeugen, die dann praktisch die Signale des Impulsgebers bilden.

Die erwähnte Unterteilung durch phasenversetzte Abtastung an zwei Ablesestellen wird ermöglicht und Störungen durch allfällige Verschmutzung des Maßstabes oder der Stroboskopscheibe werden weitgehend ausgeschaltet, wenn die Ableseeinheit wenigstens ein über mehrere Öffnungen bzw. PeIder der Stroboskopscheibe bzw. des Maßstabes reichendes Ablesegitter aufweist, oder ein Ableseraster vorgesehen ist, dem jeweils nur ein einziger Aufnehmer zugeordnet ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt Pig.1 die prinzipielle Anordnung eines schwenkbaren

Schallkopfes, seine Antriebseinrichtung und eines von dieser aktivierten Impulsgebers, Pig.2 ein Blockschaltschema zur Erläuterung der Auswertung der von der Ableseeinheit empfangenen Impulse und die

.3 und 4 schematisiert zwei verschiedene Ableseeinheiten im Schnitt.

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Hach Fig.1 ist eine von einem Hotor 1a mit annähernd konstanter Drehzahl antreibbare Welle 1 vorgesehen, auf der eine Stroboskopscheibe 2 sitzt und die in einer Kurbel 3 endet, welche in einen Schlitz kleines Hebels 5 eingreift, der einen mit einem Schwinger ausgestatteten Schallkopf 6 um eine horizontale Achse 7 hin- und herschwenkend antreibt. Bezeichnet man den Drehwinkel der Welle 1 mit a und den Schwenkwinkel des Schallkopfes 6 mit b sowie den Radius der Kurbel mit r und den Abstand zwischen der Schwenkachse 7 und der Welle 1 mit d, so ergibt sich folgender Zusammenhang:

Man könnte andere Zusammenhänge erzielen, wenn der Schlitz 4 nicht gerade, sondern gebogen wäre bzw. die Form einer Steuerkurve besäße. Ferner könnte man an Stelle eines einfachen Kurbeltriebes 1,3 einen Antrieb über verschiedene Umlenkhebel vorsehen. In jedem Fall besteht aber zwischen dem Schwenkwinkel b des Schallkopfes 6 und dem Drehwinkel a der Welle 1 ein eindeutiger Zusammenhang. Man kann also allgemein sagen:

b = f(a) oder a = g(b).

Entsprechende Zusammenhänge würden sich auch ergeben, wenn man über den Kurbeltrieb 1,3 einen den Schallkopf tragenden Schlitten hin- und hergehend antreibt, so daß die Bewegung b eine lineare Bewegung ist.

Auf der Motorwelle 1 ist, wie erwähnt, die Stroboskopscheibe 2 angeordnet, die in maßstabähnlicher Teilung am vollen Umfang mit lichtdurchlässigen Schlitzen 8 versehen ist. An der einen Seite der Scheibe 2 ist eine Lichtquelle 9 und an der anderen Seite ein lichtempfindliches Element 10, z.B. eine Fotodiode, angeordnet. Ferner sitzt auf der Scheibe 2 ein Steuerelement 11 z.B. ein Magnet, das bzw. der

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bei jede? Drehung einmal kurzzeitig einen Schalter 12 betätigt. Jede andere Betätigung des Rückstellschalters 12 auf elektrischem, fotoelektrischem oder mechanischem Wege wäre möglich. Han könnte an sich die Teilung der Schlitze 8 so variieren, daß im Schallkopf 6 nach jeweils gleichen Winkelbewegungen· Sendeimpulse ausgelöst werden. Die Stroboskopscheibe 2 kann hinreichend groß bemessen sein, um die Erzeugung einer genügenden Anzahl von Impulsen zu ermöglichen. Beim Ausführungsbeispiel sind die Schlitze 8 in regelmäßigen Abständen angeordnet und die Anzahl der Schlitze ist wesentlich größer als die Anzahl der bei einer vollen Hin- und Herbewegung des Schallkopfes benötigten Schallimpulse.

Die vom Impulsgeber 8,9»10 erzeugten Impulse werden gemäß Pig.2 einem Zähler 13 zugeführt, der bei jedem eintreffenden Impuls um eine Stufe weiterschaltet und beim Öffnen des Schalters 12 in seine Ausgangslage zurückkehrt. Die jeweils aufscheinende Zahl stellt die Adresse eines Speichers dar. Beim Ausführungsbeispiel ist ein PROM-Speicher 14 vorgesehen, auf dessen einzelnen Speicherplätzen nach einem vorgewählten Programm entweder die Zahlen 0 oder 1 enthalten sind. Der Speicher 14 ist über eine Leitung 15 mit dem Sender 24 des Ultraschallgerätes und über eine Leitung 16 mit einem weiteren Zähler 17 verbunden. Wird vom Zähler 13 ein Platz im Speicher 14 angewählt und ist der Speicherinhalt 0, so tritt in den Leitungen 15» 16 kein Signal auf. Ist der Speicherinhalt "1", so tritt ein Ausgangssignal auf und der Sender 24 wird über die Leitung 15 zur Abgabe eines Schallimpulses über den Schallkopf 6 aktiviert. Gleichzeitig wird der Zähler um eine Stufe weiter geschaltet. Der Zähler 17 bildet den Adressenwähler für einen weiteren Speicher 18, der ebenfalls als PROM ausgebildet ist und im Gegensatz

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zu dem "Schußspeicher" 14 einen "Geometriespeicher" bildet, in dem auf jedem Speicherplatz ein eine bestimmte Ablenkung der Basislinie eines Bildschirmes des Ultraschallgerätes bestimmender Wert bzw. entsprechende Werte gespeichert sind, die beim Anwählen des jeweiligen Speicherplatzes über eine Leitung 19 der Ablenkeinheit 25 zugeführt werden, die aus ihnen und der ebenfalls zugeführten Kippspannung die für die Ablenkung der Basislinie am Bildschirm erforderlichen Spannungen bildet. Auch der Zähler 17 wird beim Öffnen des Schalters 12 in die Ausgangslage zurückgestellt .

Es wurde schon erwähnt, daß dadurch, daß eine wesentlich größere Anzahl von Schlitzen 8 vorhanden ist, als pro Schwenkbewegung des Tastkopfes 6 Schallimpulse benötigt werden, einerseits zwar in stufiger, aber doch ziemlich genauer Annäherung ein gleichmäßiges Abtastraster der ausgesandten Schallbündel in der untersuchten Schnittfläche erzielt werden kann und anderseits auch auftretende Störsignale keinen merklichen Einfluß auf die Darstellgenauigkeit haben. Bei dem angenommenen Verhältnis von zehnmal soviel Schlitzen als Schallimpulse benötigt werden, würde durch einen Störimpuls der Schallimpuls um 10 % der Schrittweite zu früh ausgelöst. Beträgt die Schrittweite 0,5°» so ergibt sich tatsächlich ein Fehler von 0,05°, welcher Fehler überdies wegen der Rückstellung durch den Schalter 12 nur bei der Abtastung auftritt, während welcher der Störimpuls vorhanden war.

Die Rasterweite bzw. die Anpassung des Gerätes an verschiedene Schallköpfe bzw. Schwenkbereiche kann durch Auswechseln der Speicher 14,18 gegen Speicher mit anderem Schußplan bzw. anderer Ablenkgeometrie erfolgen. Es ist aber auch möglich, von Haus aus

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zu dem "Schußspeicher" 14 einen "Geometriespeicher" bildet, in dem auf jedem Speicherplatz ein eine bestimmte Ablenkung der Basislinie eines Bildschirmes des Ultraschallgerätes "bestimmender Wert I)Zw. entsprechende Werte gespeichert sind, die beim Anwählen des jeweiligen Speicherplatzes über eine Leitung 19 der Ablenkeinheit 25 zugeführt werden, die aus ihnen und der über eine nicht dargestellte Leitung ebenfalls zugeführten Kippspannung die für die Ablenkung der Basislinie am Bildschirm 26 erforderlichen Spannungen bildet, die über eine Leitung 27 zugeführt werden. Auch der Zähler 17 wird beim öffnen des Schalters 12 in die Ausgangslage zurückgestellt. Die zu vom Schallkopf 6 ausgesandten Schallimpulsen einlangenden Echos werden vom Sender-Empfänger 24 empfangen, in einer Verarbeitungseinheit 28 verstärkt und umgeformt sowie über eine Leitung 29 zur Helltastung des Schreib Strahles verwendet. Durch die strichlierte Leitung 30 wurde angedeutet, daß die Vertikalablenkung auch von der Leitung 15 her gesteuert werden kann.

Es wurde schon erwähnt, daß dadurch, daß eine wesentlich größere Anzahl von Schlitzen 8 vorhanden ist, als pro Schwenkbewegung des Tastkopfes 6 Schallimpulse benötigt werden, einerseits zwar in stufiger, aber doch ziemlich genauer Annäherung ein gleichmäßiges Abtastraster der ausgesandten Schallbündel in der untersuchten Schnittfläche erzielt werden kann und anderseits auch auftretende Störsignale keinen merklichen Einfluß auf die Darstellgenauigkeit haben. Bei dem angenommenen Verhältnis von zehnmal soviel Schlitzen als Schallimpulse benötigt werden, würde durch einen Störimpuls der Schallimpuls um 10 % der Schrittweite zu früh ausgelöst. Beträgt die Schrittweite 0,5°, so ergibt sich tatsächlich ein Fehler von 0,05°, welcher Fehler überdies wegen der Rückstellung durch den Schalter 12 nur bei der Abtastung auftritt, während welcher der Störimpuls vorhanden war.

Die Rasterweite bzw. die Anpassung des Gerätes an verschiedene Schallköpfe bzw.Schwenkbereiche kann durch Auswechseln der Speicher 14,18 gegen Speicher mit anderem Schußplan bzw.anderer Ablenkgeometrie erfolgen. Es ist aber auch möglich, von Haus aus

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Speicher zu verwenden, deren Kapazität wesentlich größer ist als die für einen Schußplan benötigte Kapazität, so daß andere Schußpläne bzw. Ablenkwerte in folgenden Speicherplätzen gespeichert werden können und Umschalter vorgesehen sind, mit denen von einem auf den anderen Schußplan bzw. auf die andere Geometrie umgestellt wird. Diese Umstellung kann auch dadurch erfolgen, daß man den Zählern 13 und 17 Addierglieder zuordnet, die zur jeweiligen Zählerzahl eine die richtige neue Adresse ergebende Zahl bei der Programmänderung hinzuaddiert.

In Pig.3 ist die Abtasteinheit nach Fig.1 im Schnitt veranschaulicht. Um Fremdlichtbeeinflussungen der Fotodiode 10 zu vermeiden, ist vor ihr eine Blende 20 mit einem Loch 21 angeordnet. Es könnte nun vorkommen, daß einer der Schlitze 8 der Scheibe verstopft ist, so daß ein Impuls ausfällt und insgesamt gesehen ein Fehler auftritt. Um dies zu vermeiden, ist nach Fig.4- der Lampe 9 eine Optik 22 nachgeordnet, die das ausgesandte Licht in parallelen Strahlen auf mehrere Schlitze verteilt. Die Blende 20a besitzt eine entsprechende Anzahl von Löchern 21a, bildet also ein Ableseraster, dem wieder eine Optik nachgeordnet ist,welche das Licht an der Fotodiode sammelt. Ist bei dieser Ausführung ein Schlitz der Scheibe 8 verstopft, dann wird trotzdem bei der Eelatiwerstellung der Scheibe 2 gegenüber dem Easter 20a, 21a ein nur in der Amplitude etwas verringerter Impuls erzeugt.

Die Speicher' 14 und 18 werden mit Hilfe einer Programmiereinrichtung vom Gerätehersteller programmiert. Man könnte an Stelle von PEOM auch normale Speicher bzw. EAM vorsehen und im Gerät Mikroprozessoren anbringen, die auf Grund eingegebener Parameter, zu denen

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der funktioneile Zusammenhang zwischen dem Drehwinkel der Antriebswelle und der Verschiebung des Schallbündels sowie die ge Bild gewünschten Schußzahlen gehören, selbsttätig den Schußplan errechnen und im zugehörigen Speicher speichern.

Bei der Ausführung nach Pig.4 wurde bisher nur die Punktion einer Abtasteinheit I beschrieben. Beim Ausführungsbeispiel sind aber zwei Abtasteinheiten I und II vorhanden, wobei die Abtasteinheit II aus den gleichen Elementen wie die Abtasteinheit I besteht, welche Elemente mit 9'»10' usw. bezeichnet wurden.

Die beiden Abtasteinheiten I und II sind gegenüber der Scheibe 2 mit ihren Blenden 20a und 20a' phasenverschoben angeordnet, so daß die Locher 21a und 21a¹ in verschiedenen Drehstellungen volle Deckung mit den Löchern 8 der Scheibe haben. Man erhält dadurch an den Fotodioden 10,10' zwei gegeneinander phasenverschobene Signale, die einer Verarbeitungseinrichtung 31 zugeführt und dort im Sinne einer elektronischen Mehrfachunterteilung der Schlitzteilung weiterverarbeitet werden. Die von der Verarbeitungseinrichtung 31 abgegebenen Signale werden wieder dem Zähler 13 zugeführt.

Schaltungen, die aus bei der Abtastung eines Maßstabes, insbesondere eines Inkrementalmaßstabes erhaltenen, gegeneinander phasenverschobenen Signalen mehrere Signale im Sinne einer elektronischen Unterteilung des gegebenen Maßstabes erzeugen, sind in der Längenmeßtechnik an und für sich bekannt. Für die elektronische Unterteilung werden Phasenvervielfacherschaltungen und Potentiometerschaltungen mit mehreren Ausgängen verwendet. Entsprechende Schaltungen sind beispielsweise in der DE-AS 1 231 911 und in den US-PS 3 496 374, 3 371 335 und 3 671 750 beschrieben. Man kann mit einer entsprechenden Schaltung in der Verarbeitungseinrichtung 31 nicht nur pro abgetastetem Loch 8 mehrere

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Längenmeßsignale erzeugen, sondern die versetzten Abtasteinheiten 1,2 über die Schaltung 31 auch zur Kichtungserkennung verwenden, wenn die Scheibe 2 oder ein entsprechender Maßstab nicht gleichförmig sondern hin- und hergehend angetrieben wird.

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Claims (17)

1. Patentansprüche :

   1L Verfahren zur Untersuchung von Objekten nach dem Ultraschall-Schnittbildverfahren, insbesondere für die medizinische Diagnose, "bei der das zu untersuchende Objekt mit einem in einer vorgewählten Schnittfläche verstellten Schallbündel abgetastet und die zu den ausgesandten Sendeimpulsen erhaltenen Echos an dem Ort ihrer Entstehung geometrisch zugeordneter Stelle auf einem Bildschirm od.dgl. dargestellt v/erden, wobei das Schallbündel, insbesondere abhängig von der Augenblickslage in der Schnittfläche bei seiner Verstellung in gleichen Zeiten verschiedene Verstellwege zurücklegt, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlichen Abstände der ausgesandten Impulse im Sinne der Erzielung einer bestimmten, insbesondere gleichmäßigen Easterdichte bei der Abtastung in Abhängigkeit vom Weg oder der momentanen Verstellgeschwindigkeit des Schallbündels verändert bzw. einstellt werden.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß von der Verstellbewegung des Schallbündels abhängige Impulse erzeugt werden, wobei die Anzahl dieser Impulse mehrfach größer als die Anzahl der während dieser Bexvegung auszusendenden Schallimpulse ist und in Abhängigkeit von der jeweiligen Relativlage des Schallbündels in der Schnittfläche nach einem vorgewählten Programm nur ein Teil dieser Impulse zur Auslösung je eines Schallimpulses verwendet wird.
3. 3· Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung der Impulse von einem gemeinsam mit dem Schallbündel bewegten Teil

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   ein Naßstab gegenüber einer Ableseeinheit verstellt wird.
4. 4. Schnittbildgerät zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 3 mit einem Schallkopf bzw. Schwinger, der über eine Schnittbildmechanik verstellbar ist, so daß das Schallbündel eine vorwählbare Schnittfläche des Objektes abtastet und die zu den ausgesandten Schallimpulsen einlangenden Echos an dem Ort ihrer Entstehung zugeordneter Stelle auf einem Bildschirm od.dgl. darstellbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Schallkopf bzw. Schwinger (6) oder der für ihn bestimmten Antriebseinrichtung (1), z.B. der Schnittbildmechanik, ein wegabhängig Auslöseimpulse od.dgl. zur Bestimmung der Impulsfolge erzeugender Geber (2,8 bis 10,13,14) verbunden ist.
5. 5. Schnittbildgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber aus einem wegabhängig eine ein Vielfaches der benötigten Auslöseimpulse betragende Anzahl von Impulsen erzeugenden Impulsgenerator (2, 8 - 10) und einem diesem nachgeordneten Programmier teil (13,14) besteht, der die Auslöseimpulse nach einem vorbestimmten Programm aus diesen Impulsen auswählt.
6. 6. Schnittbildgerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Geber (2) einen in einer vorbestimmten Lage des Schallkopfes (6) bzw. Schwingers, insbesondere nach jeder vollständigen Abtastung der Schnittfläche mit dem Schallbündel betätigten Rückstellschalter (11,12) aufweist, der den Programmierteil auf einen bestimmten Programmschritt ein- bzw. rückstellt.
7. 7. Schnittbildgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Programmierten aus einem Speicher (14) mit einer wenigstens der Anzahl der bei einem Abtastzyklus vom Impulsgeber (2,8 bis 10)

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   erzeugten Impulse entsprechenden Anzahl von Speicherplätzen "besteht, deren Ausgänge nach einem Schußplan programmiert sind, so daß nur die vorher ausgewählten Speicherplätze bei der Abfrage durch die vom Impulsgeber (ΊΟ) erzeugten Impulse einen Auslöseimpuls für das Gerät erzeugen.
8. 8. Schnittbildgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß zur Adressenbestimmung im Schußspeicher (14) ein vorgeordneter, von den vom Impulsgeber (10) erzeugten Impulsen betätigter und über den Rückstellimpuls rückstellbarer Zähler (13) vorgesehen ist.
9. 9· Schnittbildgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die den einzelnen durch den Schußplan bestimmten Abtaststellen im Objekt geometrisch zugeordneten Ablenkinformationen für die Basislinie des Bildschirmes in einem eigenen Speicher (18), einem sogenannten Geometriespeicher, gespeichert sind, der über die Auslöseimpulse auf die jeweilige Adresse einstellbar ist.
10. 10. Schnittbildgerät nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß zur Einstellung des Geometriespeichers (18) ein von den Auslöseimpulsen, einstellbarer und vom Rückstellimpuls rückstellbarer Zähler (17) vorgesehen ist.
11. 11. Schnittbildgerät nach einem der Ansprüche 4 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Schuß- und der Geometriespeicher (14,18) als fest vorprogrammierte Speicher (PROM) ausgebildet sind.
12. 12. Schnittbildgerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß Umschalter zur Einstellung auf geänderte Schuß- und Programmierpläne in anderen Abteilungen der fest vorprogrammierten. Speicher oder' gesonderten Speichern vorgesehen und vorzugsweise gemeinsam

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    mit Umschaltern für die Ablenkgeometrie oder die Abtasteinheit bei der Schnittbildmechanik betätigbar sind.
13. 13. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gerät für den Schuß- und den Geometrieplan Mikroprozessoren vorgesehen sind, die für bestimmte, sich bei verschiedenen Abtastungen ergebende Verhältnisse vorprogrammiert und mit Lagebzw. Geschwindigkeitsfühlern verbunden oder über Eingeber auf ein bestimmtes Programm einstellbar sind, so daß sie nach den jeweiligen Verhältnissen (Größe des Abtastbereiches, Anzahl der Zeilen pro Bild) den Schuß- bzw. Geometrieplan errechnen und Speicher für diesen Plan entsprechend vorprogrammieren.
14. 14. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 13₅ dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator aus einer Stroboskopscheibe (2) mit fotoelektrischer Abtasteinrichtung (9,10) besteht.
15. 15. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 13* dadurch gekennzeichnet, daß der Impulsgenerator aus einem Inkrementalmaßstab mit zugeordneter elektrischer, insbesondere fotoelektrischer Abtasteinrichtung besteht.
16. 16. Gerät nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Abtasteinrichtung Einrichtungen zur elektronischen Unterteilung der bei der Abtastung der Stroboskopscheibe bzw. des Maßstabes erhaltenen Impulsfolge aufweist.
17. 17. Gerät nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableseeinheit wenigstens einen über mehrere Öffnungen (8) bzw· Felder der Stroboskopscheibe (2) bzw. des Maßstabes reichendes Ableseraster (20a,21a) bzw. eine Ablesemaske aufweist, dem bzw. der ein einziger AuSiehmer (10) zugeordnet ist.

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