DE1573391B2 - Vorrichtung zur lagebestimmung einer ultraschallreflektierenden flaeche in einem koerper inhomogener struktur - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus einer von der Firma Siemens-Reiniger-Werke AG im jähre 1962 ausgegebenen Betriebsanleitung zum »Echo-Encephalograph«, Druckzeichen P 85-5/3967 d. ist es bekannt, zur Ermittlung der Lage einer in einem Körper befindlichen ultraschallreflektierenden 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 Reflexionszacke kann als seitliche Versetzung der zu messenden Ebene gegenüber einer Mittellage zwischen den beiden Prüfköpfen aufgefaßt werden. Bei dieser bekannten Anordnung besteht jedoch die Schwierigkeil, daß ein Springer, der Reflexionszacke auch von elektrischen oder räumlichen Unsymmetrien des Meßsystems selbst herrühren kann, so daß die Messung keine sichere Aussage ermöglicht.

Um diese Schwierigkeit zu beheben, ist es ferner aus Acta Psychiat. Scand., Bd. 35, 1960, S. 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 müssen bei vollständiger Symmetrie des Systems und mittlerer Lage der zu 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 Durchschallungsimpulses versetzt, so bedeutet dies, daß sich die zu messende Fläche nicht in der Mitte zwischen den beiden Ultraschallwandlern befindet. Das in dieser Literaturstelle beschriebene Verfahren arbeitet jedoch manuell, wobei die drei verschiedenen Impulsarten zeitlich nacheinander aufgezeichnet, etwa photographiert, und die so gewonnenen Bilder anschließend verglichen werden. Bei einer derartigen zeitlich nacheinander erfolgenden Durchmessung mit den verschiedenen Impulsarten besteht die Gefahr, daß sich die Ultraschallwandler während der Messung an dem zu messenden

Körper verschieben und damit wieder das Ergebnis verfälschen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für eine VorrichtungnachdemOberbegriff des Anspruchs 1 eine Umschaltung zu schaffen, bei der die beiden Wandler in rascher Folge zyklisch derart geschaltet werden, daß jeweils nacheinander Echoimpulse des einen Wandlers, Echoimpulse des anderen Wandlers und Durchschallungsimpulse gewonnen werden und die so gewonnene Gesamtimpulsfolge zum unmittelbaren visuellen Vergleich der drei Impulsarten auf einem Oszilloskop sichtbar gemacht werden kann.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Anspruch 1 gekennzeichnet. Der Vorteil der erfindungsgemäßen Umschaltung besteht darin, daß etwaige räumliche oder sonstige Änderungen innerhalb des Meßsystems während der Messung durch entsprechende Verschiebungen in dem kontinuierlich aufgezeichneten Oszilloskopbild sichtbar werden, so daß die Brauchbarkeit der Messung sofort offenkundig wird und bei Fehlverhalten sofort Abhilfe geschaffen werden kann.

Aus der französischen Patentschrift 13 64 279 ist zwar eine Umschalteinrichtung in Verbindung mit einem Ultraschallsystem bekannt, bei der zyklisch nacheinander auf drei Betriebszustände geschaltet wird. Bei dieser Einrichtung wird jedoch in jedem Betriebszustand jeweils ein anderer Ultraschallgeber und -empfänger mit einem Sichtgerät gekoppelt, so daß die dort beschriebene Schaltung nicht für den Zweck der vorliegenden Erfindung geeignet ist, bei der es darauf ankommt, zwei Ultraschallwandler zyklisch auf drei verschiedene Betriebszustände zu schalten.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Die Erfindung ist nachstehend an Hand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Ultraschalluntersuchungsgerätes zur Messung der seitlichen Verschiebung einer Schädelmittellinie in Frontansicht,

Fig. 2 die elektrische Anordnung des Ultraschalluntersuchungsgerätes nach Fig. 1 in Blockschaltbilddarstellung,

Fig. 3 Impulsdiagramme zur Veranschaulichung verschiedener, an bestimmten Punkten der Schaltung nach F i g. 2 auftretender Pulse bzw. Signale,

Fig.4 Beispiele für einige mit dem Ultraschalluntersuchungsgerät nach Fig. 1 und 2 erhaltene typische Oszillogramme,

F i g. 5 eine abgeänderte Ausführungsform des Gerates nach F i g. 1 in Blockschaltbilddarstellung,

Fig.6 einige Pulsdiagramme zur Veranschaulichung der an bestimmten Punkten der Schaltung nach Fig. 5 auftretenden Pulse bzw. Signale.

Gemäß F i g. 1 bis 4 ist die vorliegende Erfindung insbesondere bei einem Ultraschalluntersuchungsgerät 10 zur Untersuchung der inneren Struktur eines Werkstückes anwendbar. Obgleich dieses Untersuchungsgerät 10 zur Untersuchung einer breiten Vielfalt unterschiedlicher Werkstückarten verwendbar ist, dient es im vorliegenden Fall insbesondere zur Untersuchung eines menschlichen Kopfes 12, vorzugsweise zur Anzeige der Symmetrie des Gewebes, welches die Mittellinie 14 in dem Kopf 12 bildet.

Wie sich am besten aus F i g. 1 ergibt, ist das Ultraschalluntersuchungsgerät 10 in einem Gehäuse 16 mit einer Frontplatte 20 enthalten. Die verschiedenen elektronischen Kreise, weiche in dem Untersuchungsgerät 10 enthalten sind, befinden sich innerhalb des Gehäuses 16. Eine Mehrzahl von Steuerhandhaben 18 ist an der Frontplatte 20 angebracht und ermöglicht eine Handjustierung der verschiedenen Schaltelemente oder eine anderweitige Steuerung des Untersuchungsgerätes 10. Es sind geeignete Ableseelemente vorgesehen, um die Art der Signale visuell anzuzeigen und/oder aufzuzeichnen. Im vorliegenden Fall umfaßt das Anzeigeelement eine übliche Kathodenstrahlröhre 22. Der Bildschirm der Röhre 22 kann an der Frontplatte 20 angeordnet sein, so daß er durch eine Bedienungsperson gut beobachtet werden kann. Zusätzlich kann eine Kamera vorgesehen sein, um den Bildschirm der Röhre 22 zu photographieren und auf diese Weise eine dauernde Aufzeichnung des Oszillogramms zu schaffen.

Ein Paar Ultraschallsonden oder Umsetzer 24, 26 ist akustisch mit gegenüberliegenden Seiten des Werkstücks, d. h. im vorliegenden Fall mit dem Kopf 12 eines Patienten gekoppelt. Die Sonden oder Umsetzer 24, 26 sind mit dem Untersuchungsgerät 10 durch eine oder mehrere elektrische Leitungen, beispielsweise ein Paar von Koaxialkabeln 30 verbunden. Die Sonden 24, 26 sind von einem üblichen Typ und umfassen ein Hauptelement, beispielsweise in Form eines piezoelektrischen Kristalls. Ein derartiger Kristall strahlt Ultraschallenergie ab, wenn er durch ein elektrisches Signal von UltraschailiYequenz erregt wird. Wenn umgekehrt der Kristall durch die Ultraschallenergie mechanisch erregt ist, erzeugt er ein entsprechendes elektrisches Signal. Im vorliegenden Fall sind die Sonden oder Umsetzer 24, 26 als zwei getrennte und besondere Einheiten veranschaulicht. Auf Wunsch können indessen die Umsetzer zu einem Sondenaufbau kombiniert werden, um die Sonden in richtiger Lage an entgegengesetzten Seiten des Kopfes zu halten.

Wie sich am besten aus Fig. 2 ergibt, kuppeln die Koaxialkabel 30 die Sonden oder Umsetzer 24, 26 mit getrennten Kanälen 32, 34 in dem Untersuchungsgerät 10. Der Eingang zu jedem Kanal 32, 34 umfaßt einen Pulsgeber und Empfänger 36, 38. Diese Pulsgeber und Empfänger 36, 38, welche von üblichem Typ sein können, liefern elektrische Signale für die Umsetzer 24, 26 jedesmal dann, wenn ein Triggersignal an einem Eingang 40, 42 vorliegt. Jedesmal, wenn der Pulsgeber und Empfänger einen Umsetzer beaufschlagt, vibriert der Umsetzer mechanisch und strahlt einen kurzen Ultraschallimpuls ab. Normalerweise liegt dieser Ultraschallimpuls in der Größenordnung einiger Mikrosekunden oder darunter sowie in einem Frequenzbereich von etwa 0,2 bis 25 MHz.

Wenn an den Steuereingängen 40, 42 keine Signale vorliegen, halten die Pulsgeber und Empfänger 36, 38 die Umsetzer in einem Bereitschafts- oder »Horch«-Zustand. Wenn Ultraschallenergie während dieses Zeitintervalls auf einen Umsetzer fällt, wird ein entsprechendes elektrisches Signal erzeugt und den Pulsgebern und Empfängern 36,38 zugeführt.

Um die Betriebsweise der Pulsgeber und Empfänger 36,38 sowie die Einstelleinrichtung und Synchronisation des Untersuchungsgerätes 10 zu steuern, ist ein Zeitgeber 44 vorgesehen. Dieser Zeitgeber 44 kann ein freilaufender Typ sein, welcher geeignete Zeitgeberoder Uhrimpulse mit einer im wesentlichen konstanten Frequenz erzeugt. Beispielsweise kann der Zeitgeber 44 ein Multivibrator mit einer Frequenz in der Größenordnung von etwa 1 KHz sein. Die Zeitimpulse weisen normalerweise Rechteckform ähnlich dem Puls B von F i g. 3 auf.

Der Ausgang des Zeitgebers 44 ist über einen Steuereingang 46 mit einem Wählgatter 48 verbunden. Dieses Gatter 48 umfaßt rechte und linke Steuereingänge 50, 52 sowie rechte und linke Signalausgänge 54, 56. Die rechten und linken Ausgänge 54, 56 sind mit den Steuereingängen 40, 42 der Pulsgeber und Empfänger 36, 38 gekoppelt. Das Gatter 48 kann von üblicher Ausführung sein. Wenn ein Tastsignal dem rechten Steuereingang 50 zugeführt wird, läuft der Zeitgeberimpuls unmittelbar durch das Gatter 48 zu dem rechten Ausgang 54 und von dort zu dem rechten Pulsgeber und Empfänger 36. Somit bewirkt ein Signal an dem rechten Steuereingang 50, daß der rechte Umsetzer 24 Ultraschallimpulse synchron mit den Zeitgeberimpulsen abstrahlt. Unter diesen Bedingungen wird keine Energie von dem linken Umsetzer 26 abgestrahlt.

Wenn ein Tastsignal an dem linken Steuereingang 52 vorliegt, sendet der rechte Umsetzer 24 nicht. Die Zeitgeberimpulse laufen nun jedoch durch das Gatter 48 zu dem linken Ausgang 56 sowie zu dem Steuereingang 42 an dem linken Pulsgeber und Empfänger 38. Somit bewirkt ein Signal an dem linken Steuereingang, daß der rechte Umsetzer 26 Ultraschallenergie abstrahlt. Das Wählgatter 48 kann im wesentlichen üblich ausgebildet sein und beispielsweise ein »Oder«-Gatter umfassen, wobei die Zeitgeberimpulse entweder an dem rechten Ausgang 54 oder dem linken Ausgang 56, nie jedoch gleichzeitig an beiden Ausgängen vorliegen.

Wenn die Zeitgeberimpulse durch das Gatter 48 zu den Steuereingängen 40, 42 verlaufen, setzt jeder der Zeitgeberimpulse die Pulsgeber 36, 38 augenblicklich in Betrieb und bewirkt, daß ein kurzer Ultraschallimpuls übertragen wird. Wie nachfolgend noch erläutert wird, kann das Untersuchungsgerät 10 in verschiedenen Betriebsarten verwendet werden. Bei einer Betriebsart wird die übertragene Energie von einer Seite, beispielsweise der rechten Sonde 24 abgestrahlt, läuft unbehindert durch das Werkstück und wird an der anderen Seite, beispielsweise durch die linke Sonde 26, empfangen. Bei einer anderen Betriebsart werden Energieimpulse von einer Sonde 24 in das Werkstück gestrahlt, und die reflektierten Echosignale werden durch die gleiche Sonde 24 aufgenommen. Bei einer dritten Betriebsart überträgt die andere Sonde 26 die Energieimpulse und nimmt die Echosignale auf.

Wenn das Untersuchungsgerät 10 dauernd in einer einzigen Betriebsart arbeiten soll, kann eine der mit »1«, »2«, »3« bezifferten Drucktasten an der Frontplatte 20 von Hand gedrückt werden. Wenn eine Automatiktaste 60 gedrückt ist, schaltet das Untersuchungsgerät selbsttätig zwischen den verschiedenen Betriebsarten in einem vorgegebenen Turnus um. Während jeder Betriebsart überträgt der gerade aktive Umsetzer eine Anzahl von Impulsen, bevor das Untersuchungsgerät 10 auf die nächste Betriebsart in dem Turnus umschaltet.

Der Ausgang jedes Pulsgebers und Empfängers 36,38 ist mit einem Begrenzer 62, 64 in dem gleichen Kanal zusammengeschaltet. Dieser Begrenzer kann von üblicher Ausbildung sein und begrenzt die Amplitude des durchlaufenden Signals. Der hohe Energiewert, welcher während der Übertragung des anfänglichen Impulses vorliegt, wird infolgedessen nicht das Untersuchungsgerät 10 überlasten oder blockieren. Andererseits laufen verhältnismäßig schwache, seitens des Umsetzers aufgenommene Signale ohne wesentliche Schwächung durch den Begrenzer.

Der Begrenzer 62 für den rechten Kanal 32 ist unmittelbar mit einem rechten Gatter 66 gekoppelt, während der Begrenzer für den linken Kanal 34 unmittelbar mit einem linken Gatter 68 gekoppelt ist. Diese beiden Gatter 66, 68 können im wesentlichen identisch und von üblicher Ausbildung sein. Jedes Gatter 66, 68 umfaßt einen Signaleingang 70-72, einen Steuereingang 74-76 sowie einen Signalausgang 78-80. Wenn ein Steuersignal, beispielsweise eine positive Spannung, dem Steuereingang 74 oder 76 zugeführt wird, öffnet das Gatter 66 oder 68 und ermöglicht, daß

ίο Videosignale von dem Begrenzer 62, 64 von dem Eingang 70 oder 72 durch das Gatter 66 oder 68 zu dem Signalausgang 78 oder 80 laufen. Wenn indessen eine negative Spannung an dem Steuereingang vorliegt, schließt das Gatter und blockiert das Durchlaufen irgendwelcher Signale.

Die beiden Steuereingänge 74, 76 für die beiden Gatter 66, 68 sind mit zwei getrennten Ausgängen 114, 115 von einem Ringzähler oder Schieberegister 116 gekoppelt. Das Register 116, welches von üblicher Ausbildung sein kann, ist mit einer Gattersteuerung oder einer Zähleinrichtung 60 gekoppelt und wird von dieser betätigt. Die Zähleinrichtung 86 kann von üblicher Ausbildung sein und zählt die Zeitgeberimpulse um einen vorbestimmten Faktor herab, irgendwo in dem Bereich von etwa 5 bis 10. Im vorliegenden Fall zählt die Zähleinrichtung 86 um 5 herab.

Jedesmal, wenn die gewählte Zahl von Zeitgeberimpulsen auftritt (im vorliegenden Fall 5 Impulse) kehrt die Zähleinrichtung 86 ihren Zustand um und beginnt eine neue Zählung. Somit befinden sich die Signale an dem Ausgang 88 in Form einer Reihe von Rechteckimpulsen, welche die Intervalle definieren, wenn das Untersuchungsgerät in seinen verschiedenen Betriebsarten arbeitet. Die Rechteckimpulse weisen eine Zeitdauer gleich dem Zeitintervall auf, welches zum Auftreten von fünf Zeitgeberimpulsen notwendig ist. Da das Untersuchungsgerät 10 lediglich in drei besonderen Betriebsarten arbeitet, löscht sich bei Vollendung des dritten Intervalls, d. h. zum Beginn des vierten Intervalls, der Zähler 86 selbst und kehrt in die Grundstellung zurück, welche während des ersten Intervalls vorlag. Gemäß den Impulsdiagrammen H und / von F i g. 3 befinden sich die Eingänge 74, 76 um 180° außer Phase miteinander. Folglich öffnen und schließen die Gatter 66,64 synchron und entgegengesetzt zueinander.

Die Ausgänge 78,80 der beiden Gatter 66,68 sind mit dem Eingang eines Videoverstärkers 89 durch einen Empfänger 90 gekoppelt. Der Empfänger 90 kombiniert die getasteten HF-Signale des rechten und linken Kanals 32, 34 und zeigt diese Signale an, so daß ein Video- oder Einzelsignal gebildet wird. Der Videoverstärker 89 verstärkt dann wirksam die Größe des kombinierten Videosignals auf einen günstigeren Wert. Der Ausgang des Videoverstärkers 89 ist mit einem Signalumwandler 92 gekoppelt. Dieser Umwaneler 92 umfaßt verschiedene Funktionen. Da jede Funktion von einfacher und üblicher Art ist, erscheint der Umwandler 92 in der Zeichnung lediglich in Form eines Blocksymbols, um die Erläuterung zu vereinfachen. Der Umwandler 92 weist drei besondere Ausgänge 94,96,98 auf und hält jeden Ausgang 94, 96, 98 auf einem unterschiedlichen Gleichspannungspotential, welches sich von den Potentialen an den anderen Ausgängen unterscheidet.

Der Umwandler 92 ist auch in der Lage, das Videosignal in drei getrennte, jedoch im wesentlichen gleiche Videosignale aufzuspalten. Jedes der aufgespalteten Videosignale ist mit den Ausgängen 94, 96, 98

gekoppelt und wird dem Gleichspannungssignal an dem entsprechenden Ausgang zugefügt.

Somit liegen im wesentlichen identische Videosignale an jedem der Ausgänge 94, 96, 98 vor, mit der Ausnahme, daß der Gleichstromdurchschnittswert für jedes Signal etwas unterschiedlich gegenüber den beiden anderen Signalen ist.

Aus nachfolgend erläuterten Gründen erwies es sich als günstig, daß bei dem UmWandler 92 auch die Polung eines oder mehrerer der aufgespalteten Videosignale umgekehrt wird, bevor diese ihren entsprechenden Gleichstromsignalen zugeführt werden. Beispielsweise können die mit dem ersten und dritten Ausgang 94 bzw. 98 gekoppelten Videosignale umgewandelt werden.

Das Signal an dem ersten Ausgang 94 ist ein Verbundsignal mit einem ersten Gleichspannungspegel und einer umgewandelten Videokomponente. Das Signal an dem zweiten Ausgang 96 ist ebenfalls von zusammengesetztem Aufbau mit einem Gleichspannungspegel, welcher sich von dem ersten Pegel unterscheidet, und einem Videobestandteil, welcher nicht umgekehrt ist. Das dritte Ausgangssignal 98 umfaßt einen dritten Gleichspannungspegel, welcher sich von beiden vorangehenden Gleichspannungspegeln unterscheidet, und einen umgekehrten Videobestandteil.

Jeder der Ausgänge 94, 96, 98 des Signalumwandlers wird mit dem Signaleingang eines üblichen Gatters 100, 102, 104 gekoppelt. Jedes dieser Ausgangsgätter 100, 102, 104 umfaßt einen Steuereingang und einen Signalausgang 106. Wenn ein Signal von positiver Polung dem Steuereingang zugeführt wird, öffnet das Gatter und läßt Signale zu dem Ausgang 106 durch. Wenn indessen der Steuereingang negativ gehalten wird, schließt das Gatter und blockiert den Durchlaß irgendwelcher Signale. Der Ausgang 106 der Gatter 100, 102, 104 ist mit der Vertikalablenkung in der Kathodenstrahlröhre 22 mittels eines Verstärkers 108 gekoppelt.

Jeder der zu den Gattern 100, 102, 104 verlaufenden Steuereingänge ist mit den Ausgängen 110, 112, 114 eines Ringzählers des Schieberegisters 116 gekoppelt. Der Steuereingang 118 zu dem Register 116 ist mit dem Ausgang 88 der Gattersteuerung oder Zähleinrichtung 86 gekoppelt, um ein Signal gemäß dem Impulsdiagramm C von F i g. 3 aufzunehmen.

Der Ringzähler 116 ist durch ein Rechtecksignal gemäß dem Impulsdiagramm C gesteuert und ist dementsprechend mit der Zähleinrichtung 86 und den anderen Teilen des Untersuchungsgerätes 10 synchronisiert.

Der Ringzähler 116 spricht auf einen Rechteckimpuls in der Leitung C (Fig.2) an und erzeugt getrennte Signale an den Ausgängen 110, 112, 114. Die Signale sind alle im wesentlichen identisch miteinander und umfassen einen positiven Impuls. Jeder positive Impuls ist ein Zeitintervall lang und wird von den anderen positiven Impulsen verschoben. Dies kann mit beliebigen bekannten Elementen erfolgen.

Zusätzlich zu einem positiven Rechteckimpuls weist jedes Signal einen negativen Teil mit einer doppelt so langen Dauer wie der positive Impuls auf. Jeder negative Teil tritt synchron zu den positiven Impulsen in den anderen Signalen auf. Auf diese Weise werden die Rechteckimpulse an den Ausgängen 110, 112, 114 aufeinanderfolgend voneinander verzögert, wobei die positiven Impulse in einer vorgegebenen Folge auftreten. Die positiver. Impulse gemäß den Impulsdiagrammen D, E, F nach F i g. 3 erscheinen relativ zueinander gestaffelt und sind somit voneinander zeitlich auseinanderliegend, wobei nirgends eine Überlappung auftritt.

Wenn der Rechteckpuls D positiv ist, sind das zweite und dritte Ausgangsgatter 102 bzw. 104 geschlossen, während das erste Gatter 100 geöffnet ist. Das Signal an dem ersten Ausgang 94 läuft dann durch das Gatter 100 zu dem Ausgang 106. Dieses Signal weist den ersten Gleichspannungspegel und ein umgekehrtes Videosignal auf. Dieses Signal entspricht dem ersten Intervall in dem Impulsdiagramm G von Fig.3. Wenn der Rechteckpuls F positiv wird, öffnet das zweite Gatter 102 und läßt das Signal an dem Ausgang % zu dem Ausgang 106 durch. Dieses Signal weist den zweiten Gleichspannungspegel mit dem darauf überlagerten Videosignal auf. Dieses Signal entspricht dem zweiten Intervall auf der Leitung G von Fig. 2. Wenn der Rechteckimpuls £ positiv wird, öffnet das dritte Gatter 104, und das Signal des Ausgangs 98 wird mit dem Ausgang 106 gekoppelt. Dieses Signal weist den dritten Gleichspannungspegel mit einem umgekehrten Videosignal auf. Dieses Signal entspricht dem dritten Intervall auf der Leitung G (Fig. 2). Die Ausgänge 106 der verschiedenen Ausgangsgatter 100, 102, 104 sind direkt mit dem Verstärker 108 verbunden. Die Vertikalablenkung des Oszillographen 22 wird durch eine Treppensignalleitung G beaufschlagt. Die ersten drei Intervalle auf der Leitung G umfassen sowohl Gleichspannungsals auch Videosignale, wogegen die letzten drei Intervalle lediglich Gleichspannungssignale umfassen. Dieser Zustand liegt vor, wenn keine Echos aufgenommen werden.

Die beiden Steuereingänge 50,52 für das Wählgatter 48 sind mit dem Schieberegister 116 so gekoppelt, daß das Wählgatter 48 die Impulse 36, 38 in den beiden Kanälen 32, 34 synchron zu den drei Ausgangsgattern 100, 102, 104 steuert. Im vorliegenden Fall wird dies durch direkte Verbindung des Ausgangs 112 mit dem linken Eingang 52 bewirkt. Die anderen beiden Ausgänge 110,114 werden mit dem rechten Eingang 50 mit Hilfe eines »Oder«-Gatters 120 gekoppelt.

Wenn das erste oder zweite Ausgangsgatter 100 bzw. 102 offen ist, beaufschlagt der rechte Pulsgeber 36 die rechte Sonde 24 zur Übertragung von Impulsen in das Werkstück. Wenn das dritte Ausgangsgatter 104 offen ist, beaufschlagt der linke Pulsgeber 38 die linke Sonde 26. Wenn das erste Ausgangsgatter 100 und das dritte Ausgangsgatter 104 offen sind, befindet sich das Gatter 68 in dem linken Kanal 34 in geöffnetem Zustand. Wenn das mittlere Ausgangsgatter 102 offen ist, befindet sich das Gatter 66 in dem rechten Kanal 32 in geöffnetem Zustand.

Um das Untersuchungsgerät 10 zur Ultraschalluntersuchung eines Werkstücks, insbesondere zur Bestimmung der Symmetrielage der Kopfmittellinie 14, zu verwenden, kann das Gerät 10 nach Anlegung der beiden Umsetzer oder Sonden 24, 26 an gegenüberliegenden Seiten des Kopfes des Patienten eingeschaltet werden. Die beiden Sonden 24, 26 sind vorzugsweise etwas vor den Ohren des Patienten angeordnet, um Ultraschallenergie in den Kopf einzustrahlen. Vorzugsweise sind die Sonden 24, 26 einander zugewendet, so daß ihre örtlichen Energieverteilungskurven im wesentlichen koaxial sind.

Normalerweise wird die Automatiktaste 60 gedruckt, wobei das Untersuchungsgerät selbsttätig arbeitet. Gleichzeitig werden die verschiedenen Steuerhandhaben 18 eingestellt, um ein geeignetes Schirmbild an dem

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Oszillographen 22 zu erhalten.

Bei automatischem Betrieb liefert der Zeitgeber 44 eine Reihe von Zeitgeberimpulsen zu dem Wählgatter 48 sowie zu der Gattersteuerung oder Zähleinrichtung 86. Die Zähleinrichtung 86 zählt die Anzahl von Zeitgeberimpulsen und erzeugt einen Rechteckpuls mit einer Frequenz, deren Wert von der Zeitgeberfrequenz auf irgendeinen vorbestimmten Wert reduziert ist. Im vorliegenden Fall kehrt der Rechteckpuls an dem Ausgang 88 (Impulsdiagramm C von Fig.3) seine Polung immer nach Auftreten von 5 Zeitgeberimpulsen um. An dem Ende des dritten Intervalls sowie am Beginn des vierten Intervalls kehrt der Zähler in die Stellung an dem Beginn des ersten Intervalls zurück.

Die Zähleinrichtung 86 ist mit dem Eingang 118 gekoppelt und liefert den Rechteckpuls (Pulsdiagramm C von Fig. 3) zu dem Ringzähler 116. Der Ringzähler 116 erzeugt eine Reihe von Rechteckimpulsen ähnlich den Diagrammen D₁ E, F von Fig.3 an den Ausgängen 110,112,114. Diese Rechteckpulse öffnen und schließet! die rechten und linken Gatter 66, 68 sowie die verschiedenen Ausgangsgatter 100, 102, 104. Der Ringzähler 116 liefert den Rechteckpuls an dem Ausgang 112 direkt zu dem Eingang 52 des Wählgatters 48 und die Rechteckpulse an den Ausgängen UO, 114 indirekt über das »Oder«-Gatter 120 zu dem Eingang 50. Das Wählgatter 48 betätigt die rechten und linken Pulsgeber 36, 38 entsprechend den Rechteckimpulsen des Ringzählers 116.

Anfänglich erregt der rechte Impulsgeber 36 die rechte Sonde 24 und bewirkt, daß eine Reihe von Ultraschallimpulsen in das Innere des Patientenkopfes abgestrahlt wird. Zumindest ein Teil dieser Energie läuft völlig durch den Kopf zu der gegenüberliegenden Seite, wo eine Aufnahme durch die linke Aufnahmesonde 26 erfolgt. Die seitens der linken Sonde 26 aufgenommene Energie erzeugt ein entsprechendes HF-Signal in dem linken Impulsgeber 38. Diese HF-Signale laufen durch den Begrenzer 64 zu dem linken Gatter 68.

Der Rechteckpuls der Gattersteuerung oder Zähleinrichtung 86 hält dieses Gatter 68 offen, wobei HF-Signale von dem linken Kanal 34 in den Empfänger 90 laufen können. Während dieses Intervalls ist das rechte Gatter 66 geschlossen gehalten. Obgleich folglich ein gewisser Teil der übertragenen Energie zu der rechten Sonde reflektiert wird, sind während des rechten Impulses 36 erzeugte resultierende Signale auf den rechten Kanal 32 beschränkt. Somit werden lediglich solche HF-Signale, welche aus völlig durch den Kopf laufenden Ultraschallsignalen herrühren, dem Empfänger 90 zugeführt.

Die durchlaufenden Videosignale werden in dem Videoverstärker 89 verstärkt und dem Signalumwandler 92 zugeführt. Der Signalumwandler 92 kombiniert dieses Videosignal mit drei getrennten Gleichspannungssignalen und leitet diese Signale den drei Ausgängen 94, 96, 98 zu. Wie vorangehend erwähnt, werden die Videosignale an dem ersten und dritten Ausgang 94 bzw. 98 umgekehrt.

Das Signal des Ringzählers oder Schieberegisters 116 hält die zweiten und dritten Gatter 102, 104 während des durchgehenden Übertragungsintervalls geschlossen. Gleichzeitig hält das Signal das erste Gatter 100 offen.

Die in der linken Sonde 26 erzeugten und durch das linke Gatter 68, den Videoverstärker 89 sowie den Signalumwandler 92 übertragenen Signale laufen durch das Ausgangsgatter 100 zu dem Vertikalverstärker 108 und von dort zu dem Ablenksystem der Kathodenstrahlröhre 22. Wie vorangehend beschrieben (s. erstes Zeitintervall des Diagramms G von F i g. 3) umfaßt das Videosignal einen ersten Gleichspannungspegel. Dieser bewirkt, daß die seitens eines Horizontalablenkgenerators 122 erfolgende Abtastung des Oszillographen 22 längs einer ersten Horizontallinie auftritt. Die entstehende Anzeige 124 ist in den oberen Kurven jedes der Oszillogramme nach F i g. 4 zu erkennen. Diese Anzeige 124 umfaßt eine erste Markierung oder einen Zacken

ίο 124a an der linken Seite des Bildschirms und einen zweiten Zacken 1246 an der rechten Seite. Der erste Zacken 124a entspricht der einleitenden Übertragung von Ultraschallenergie, während der zweite Zacken der Aufnahme der Ultraschallenergie nach ihrem Durchlauf durch den Kopf entspricht. Der Abstand zwischen diesen Zacken 124a, 1246 entspricht der Breite des Kopfes.

Nachdem die gewünschte Zahl von Zeitgeberimpulsen durch die Zähleinrichtung 86 gezählt wurde, kehrt sich die Zähleinrichtung 86 selbst um. wie dies in dem zweiten Intervall gemäß dem Diagramm Cveranschaulicht ist. Die Signale an den Ausgängen der Ringzähler 116 ändern sich dann und schließen das linke Gatter 104 während das rechte Gatter 102 geöffnet wird. Während dieses Intervalls setzt der rechte Pulsgeber 36 die Erregung der rechten Sonde 24 fort. Obgleich Ultraschallenergie auch weiterhin völlig durch den Kopf des Patienten verläuft, blockiert das linke Gatter 68 jegliche durchlaufenden Übertragungssignale, welche den linken Kanal 34 verlassen. Die durch die rechte Sonde 24 aufgenommenen Signale erzeugen indessen Signale, welche durch das rechte Gatter 66 zu dem Empfänger 90. dem Videoverstärker 89 und dem Signalumwandler 92 verlaufen.

Das reflektierte Videosignal wird mit den drei Gleichspannungspegein kombiniert und erscheint an den drei Ausgängen 94, 96, 98. Der Ringzähler 116 hält nun die ersten und dritten Gatter 100, 104 geschlossen, während das zweite oder rechte Ausgangsgatter 102 geöffnet ist. Während dieses rechten Reflexionsintervalls werden die Videosignale mit dem zweiten Gleichspannungspegel der Vertikalablenkung der Kathodenstrahlröhre 22 zugeführt. Da dieses Signal einen zweiten Gleichspannungspegel aufweist, tritt die seitens des Generators 122 erzeugte Horizontalablenkung auf einer zweiten Linie auf. Dementsprechend ist das entstehende Bild 126 gegenüber dem ersten Bild 124 vertikal abgelenkt. Das Bild 126 ist in der zweiten Linie jedes Oszillogramms von F i g. 4 dargestellt und umfaßt zwei Zacken 126a, 1266.

Der erste Zacken 126a entspricht dem Augenblick, in welchem Ultraschallenergie anfänglich ausgesendet wird, während der zweite Zacken 126ndem Augenblick entspricht, in dem das Echo aufgenommen wird. Der Abstand zwischen diesen beiden Zacken 126a, 1266 entspricht somit dem doppelten Abstand der Seite des Kopfes zu der Echoquelle.

Nachdem die erforderliche Anzahl von Zeitgeberimpulsen die Zähleinrichtung 86 erreicht hat, erzeugt der Ringzähler 116 eine Reihe von Signalen an ihren Ausgängen 110,112,114, welche bewirken, daß der linke Impulsgeber und Empfänger 38 eingeschaltet und der rechte Impulsgeber und Empfänger 36 unwirksam gemacht wird.

Während dieser Betriebsart ist das rechte Gatter 66 geschlossen, das linke Gatter 68 offen. Im Ergebnis erzeugt eine von innerhalb des Kopfes reflektierte Ultraschallenergie Videosignale, welche durch den

linken Kanal 34 zu dem Empfänger 90 sowie dem Videoempfänger 89 geführt werden. Das Videosignal wird dann mit den drei Gleichspannungspegeln kombiniert und liegt an den drei Ausgängen 94, 96, 98 vor. Während dieser Betriebsart schließt das Schieberegister 96 die ersten und zweiten Gatter 100, 102 und öffnet das dritte oder linke Gatter 104. Das Videosignal mit dem dritten Gleichspannungspegel läuft dann durch den Verstärker 108 zu dem Vertikalablenksystem in der Kathodenstrahlröhre.

Da dieses Signal einen dritten Gleichspannungspegel aufweist, ist das entstehende Bild 128 gegenüber dem ersten und zweiten Bild 124 bzw. 126 vertikal versetzt. Dieses Bild 128 umfaßt auch einen Zacken 128a entsprechend der anfänglichen Übertragung von Energie in die linke Seite des Kopfes und einen zweiten Zacken 1286 entsprechend dem Empfang des Echos. Der Abstand zwischen den beiden Zacken 128a, 1280 stellt somit die Lage der Echoquelle dar.

Nach Vollendung des vorangehenden Zyklus fährt das Untersuchungsgerät 10 fort, den Turnus weiterzuführen, solange das Gerät eingeschaltet und die Automatiktaste gedruckt ist.

Aus den obigen Ausführungen ergibt sich, daß die erste oder durchlaufende Übertragung das obere Bild 124 erzeugt, während die rechte Übertragung nebst Reflexion das zweite Bild 126 und die linke Übertragung nebst Reflexion das dritte Bild 128 erzeugen. Der Ablenkgenerator 122 wird durch den Zeitgeber 44 getriggert, so daß die Abtastungen für alle drei Bilder 124, 126, 128 miteinander synchronisiert sind. Somit ist der erste Zacken 124a, 126a, 128a bei jedem Oszillogramm mit den entsprechenden Zacken der anderen Oszillogramme ausgerichtet.

Die Dicke des Kopfes bestimmt das erforderliche Zeitintervall für die Energie, um von einer Sonde zur anderen Sonde völlig durch den Kopf zu laufen. Dies wiederum bestimmt den Abstand zwischen den Zacken 124a, 1246. Die anderen Bilder werden durch Echos erzeugt, so daß der Abstand zwischen den Zacken 126a, 1266 und 128a, 1286 durch den doppelten Abstand zwischen der Seite des Kopfes und der Echoquelle bestimmt wird. Wenn Ultraschallenergie von einer Seite zu dem genauen Mittelpunkt und zurück zu der ersten Seite verläuft, hat sie den Gesamtabstand durchlaufen, welcher dem Gesamtabstand durch den Kopf entspricht. Wenn somit die Reflexion genau in dem Mittelpunkt des Kopfes erfolgt, befinden sich die Zacken 1266, 1286 beim zweiten und dritten Oszillogramm im wesentlichen in Ausrichtung mit dem zweiten Zacken 1246 in dem oberen Oszillogramm.

Wenn das Gerät 10 automatisch arbeitet, um die Symmetrie der Mittellinie 14 zu bestimmen, sind die beiden Sonden 24, 26 so angeordnet, daß sie sich miteinander während der Übertragung in Ausrichtung befinden und so angeordnet sind, daß Echos von der Mittellinie 14 aufgenommen werden. Normalerweise befindet sich die Mittellinie 14 in dem Mittelpunkt des Kopfes und in gleichem Abstand von den beiden Sonden 24,26. Dementsprechend sind die zweiten Zacken 1246, 1266,1286 miteinander gemäß dem obersten Gesamtoszillogramm von F i g. 4 in Ausrichtung.

Die Zacken sind in etwas idealisierter und vereinfachter Form dargestellt und in »vollkommener« Ausrichtung gezeigt.

Der menschliche Kopf stellt eine komplizierte Struktur dar, wobei zahlreiche Zwischenflächen vorliegen, welche Ultraschallenergie reflektieren können und Reflexionen bewirken. Infolgedessen kann das Oszillogramm zusätzliche Zacken enthalten. Auch die Mittellinie selbst ist sehr kompliziert aufgebaut und umfaßt normalerweise eine Vielzahl von Zwischenflächen und reflektierenden Flächen. Dies ergibt in Verbindung mit den Kennwerten des Untersuchungsgerätes normalerweise ziemlich breite Zacken 1266, 1286. Diese Zacken weisen häufig eine besondere Form ähnlich einem M auf, wie dies in den Zeichnungen veranschaulicht ist. Eine Überprüfung der Kenndaten der durch einen bestimmten Patienten erzeugten Zacken kann für die Bedienungsperson von beträchtlichem Wert zur Feststellung der Quelle der Echos sein. Andererseits werden durch die Erfindung zusätzliche und zuverlässigere Möglichkeiten zur Festlegung der Mittellinie erhalten. Es können auch beträchtliche Schwankungen in dem Aussehen der Zacken vorkommen.

Es ist auch möglich, daß die Mittellinie 14 etwas von einer wahren Mittelpunktslage aus verschoben ist, wobei dies indessen noch als normal anzusehen ist. Es können sich auch Unregelmäßigkeiten infolge Änderungen in der Lage der Sonden 24, 26 ergeben. Demgemäß erwies es sich als günstig, Markierungen in einem vierten Oszillogramm anzugeben, um die noch akzeptablen Toleranzen zu definieren. Diese Markierungen können durch Hinzufügung eines vierten Ausgangs an dem Umwandler 92 und sperrstufenmäßige Steuerung eines Signals mit einem vierten Gleichspannungspegel nebst darauf moduliertem Rechteckpuls sowie nachfolgende Einleitungen in einen Verstärker erhalten werden.

In dem Fall, daß die Mittellinie 14 von einer wahren Mittelstellung gegen eine Seite des Kopfes hin verschoben ist, unterscheidet sich die erforderliche Zeit zum Durchlauf der Ultraschallenergie von einer Seite der Mittellinie 14 und zurück beträchtlich von der Zeit, welche zum Durchlauf der Ultraschallenergie von der gegenüberliegenden Seite zu der Mittellinie 14 und zurück zu der gegenüberliegenden Seite erforderlich ist. Im Ergebnis werden die zweiten Zacken 1266, 1286 in den zweiten und dritten Oszillogrammen gegeneinander seitlich verschoben. Diese Verschiebung erfolgt in gleichen und entgegengesetzten Größen, da jede Abnahme an einer Seite eine identische Zunahme an der gegenüberliegenden Seite ergibt.

Die zweiten Zacken 1266' und 1286' in den zweiten und dritten Oszillogrammen liegen symmetrisch an den gegenüberliegenden Seiten des zweiten Zackens 1246 des ersten Gesamtoszillogramms. Die Bedienungsperson kann diese Oszillogramme leicht beobachten und schnell entscheiden, ob die Mittellinie 14 verschoben wurde oder nicht. Das Maß der Verschiebung kann durch Vergleich der Verschiebungen der Zacken 1266', 1286' erfolgen, wobei die Markierungen 130 unmittelbar unter den Oszillogrammen angeordnet sind.

Innerhalb des Gehirns kann eine große Anzahl von Zwischenflächen vorliegen, welche in der Lage sind, Ultraschallenergie zu reflektieren. Folglich ist es möglich, daß die von einer der Sonden empfangene Ultraschallenergie von einem Schirm reflektiert wird, welcher sich in dichtem Abstand zu der Mittellinie befindet. Beispielsweise kann Energie von einem Ventrikel reflektiert werden, welcher unmittelbar neben der Mittellinie liegt. Dies bewirkt, daß die entsprechende Oszillogrammkurve ähnlich dem zweiten Oszillogramm in dem dritten Gesamtoszillogramm (Fig.4) verkürzt wird.

Unter diesen Bedingungen liegen die zweiten Zacken

1266" und 1286" nicht symmetrisch zu dem zweiten Zacken in der Anzeige für den durchlaufenden Ultraschall. Dieser Zustand zeigt sich auch der Bedienungsperson an. Infolgedessen stellt die Bedienungsperson fest, daß die Mittellinie 14 nicht notwendigerweise verschoben ist, daß indessen eine »falsche Reflexionsschicht« die Quelle derartiger Echos sein kann. Dementsprechend kann die Bedienungsperson die Lage der Aufnahmesonden 24, 26 justieren, wobei die Ultraschallenergie die »falsche Reflexionsschicht« nicht umfaßt und in richtiger Weise auf die Mittellinie 14 fokussiert wird.

Es ist nicht notwendig, drei getrennte Oszillogrammauswertungen zu erstellen. Beispielsweise können einfach die durchlaufende Übertragung und eine Reflexion verwendet werden, um eine Seitenverschiebung der Mittellinie festzustellen. Es ist auch möglich, lediglich zwei Reflexionssignale zu verwenden und zu beobachten, ob diese Oszillogramme sich in Ausrichtung befinden oder nicht. Gemäß F i g. 4 und den obigen Erläuterungen ist es indessen möglich; falsche Resultate, insbesondere während der Belastungen eines Notfalls zu vermeiden. Durch Verwendung aller drei Oszillogramme mit dem Erfordernis einer vollständigen Ausrichtung aller drei Zacken kann ein leicht auswertbares und sehr zuverlässiges Signal erhalten werden, welches anzeigt, ob die Mittellinie tatsächlich verschoben wurde oder nicht.

Auf Wunsch können die mit »1«, »2«, »3« bezeichneten Drucktasten 58 gedrückt werden, um zusätzliche Messungen und Untersuchungen durchzuführen, wenn dies erwünscht ist. Dies bewirkt, daß das Untersuchungsgerät entweder in der Betriebsart mit durchlaufendem Strahl, mit nach rechts oder mit nach links reflektiertem Strahl »verriegelt« wird. Die Sonden 24, 26 können dann so eingestellt werden, daß die verschiedenen Teile des Kopfes auf das Vorliegen von Anomalien, beispielsweise Tumore, subdurale Hämatomata u. dgl. untersucht werden können. Auch können die verschiedenen Abmessungen des Kopfes und/oder entsprechende Anomalien bestimmt werden.

Wenn zu irgendeinem Zeitpunkt eine Daueraufzeichnung der Meßergebnisse erfolgen soll, kann die Bedienungsperson ein Fußpedal 140 betätigen. Dies bewirkt ein Triggern des Verschlusses in einer auf den Bildschirm der Kathodenstrahlröhre fokussierten Kamera. Das erhaltene Bild ergibt eine dauernde Aufzeichnung für zukünftige Auswertung, oder die Photographic kann sorgfältig sowie in Ruhe durch die Bedienungsperson nach Schluß der Untersuchung studiert werden. Die Bedienungsperson kann aus der Photographic schnell die relative Lage der unterschiedlichen Teile der Oszillogramme, insbesondere die Zacken 1246, 1266, 128/? beobachten. Normalerweise befinden sich die Zacken 1266, 1286 in Ausrichtung mit dem Zacken 1246. Hierbei sind die Zacken 1266, 1286 wesentlich breiter als der Zacken 1246. Entsprechend ist unter dem Wort »ausgerichtet« zu verstehen, daß eine symmetrische Ausrichtung vorliegt, wobei die Mittellinie der M-förmigen Zacken mit der Mittellinie des Zackens 1246 ausgerichtet ist. In dieser Hinsicht ist festzustellen, daß die Bedienung des Untersuchungsgerätes und dessen verschiedene Funktionen alle automatisch gesteuert sind. Beide Hände der Bedienungsperson sind frei und können irgendwelche Funktionen, beispielsweise ein von Hand erfolgendes Ansetzen der Sonden 24, 26 durchführen, um sicherzustellen, daß die Sonden gegenseitig richtig orientiert und auf eine gewünschte Fläche gerichtet sind. Da die Kamera durch ein zweckmäßiges Fußpedal 140 zu betätigen ist, ergibt sich für die Bedienungsperson die Möglichkeit, ein Bild aufzunehmen, obgleich die Hände zum Halten der Sonden 24,26 dienen.

In bestimmten Fällen kann es günstig sein, die Ausführungsform nach Fig. 5 zu verwenden. Die in F i g. 5 veranschaulichte Schaltung 150 ist besonders zweckmäßig, wenn das Ausgangselement ein Meßinstrument oder eine ähnliche Einrichtung zusätzlich zu dem Oszillographen 22 oder wahlweise hierzu umfaßt. Die Schaltung ist auch zweckmäßig, wenn das Untersuchungsgerät unter einer breiten Vielfalt von Betriebsbedingungen zu verwenden ist, bei denen sich die Natur der Signale ändert, da die Schaltung die notwendigen Justierungen vermindert und eine Vereinheitlichung der Resultate erbringt.

Die Ausführungsform nach Fig. 5 umfaßt im wesentlichen alle Bauelemente der vorangehenden Ausführungsform. Zusätzlich ist jedoch eine automatische Verstärkungsregelung 152 vorgesehen. Die Verstärkungsregelung ist mit einem Steuereingang 153 für den Empfänger 90 gekoppelt, um dessen Verstärkung zu verändern und die Amplituden des Videosignals zu stabilisieren.

Die automatische Verstärkungsregelung 152 ist in Fig. 5 veranschaulicht. Der Empfänger 90, der Videoverstärker 89, der Ringzähler 116 sowie der Zeitgeber 44 sind im wesentlichen gleich wie bei der ersten Ausführungsform, wobei die Verbindung mit dem übrigen System im wesentlichen wie in F i g. 2 durchgeführt ist.

Der Signaleingang 154 eines Steuer- oder Sperrgatters 156 ist mit einem Ausgang des Videoverstärkers 89 gekoppelt. Das Gatter 156 nimmt somit alle in dem Verstärker 90 verstärkten Videosignale auf.

Der Steuereingang 158 zu dem Gatter 156 ist mit einem Ausgang 160 des Ringzählers 116 gekoppelt. Dieser Ausgang 160 kann einen Rechteckpuls 162 (F i g. 6B) zu dem Steuereingang 158 synchron mit Steuersignalen erzeugen, welche den Gattern 100, 102, 104, zugeführt werden. Dieser Rechteckpuls 162 hält das Gatter 156 geschlossen, wenn das Untersuchungsgerät 150 sich in der Betriebsart mit durchlaufendem Strahl befindet. Folglich sind die Videosignale 157T für die durchlaufende Übertragung durch das Gatter 156 vollständig blockiert.

Der Rechteckpuls 162 öffnet das Gatter 156, wenn das Untersuchungsgerät 150 entweder mit links oder rechts reflektiertem Echo arbeitet. Folglich liegt ein Videosignal 157 L oder 157/? an dem Ausgang 164 des Gatters 156 entsprechend dem Echo von der rechten oder linken Seite der Mittellinie vor.

Der Ausgang 164 des Sperrgatters 156 ist mit dem Signaleingang 166 eines Videogatters 168 gekoppelt. Das Videogatter 168 ist normalerweise geschlossen gehalten, so daß kein Signal durchlaufen kann. Der Steuereingang 170 ist mit einer geeigneten Steuerung gekoppelt, wobei das Gatter 168 synchron mit dem übrigen Untersuchungsgerät 150 arbeitet. Im vorliegenden Fall wird dies durch Kopplung des Eingangs 170 mit dem Zeigeber 44 seitens eines Verzögerungsgatters 172 bewirkt. Das Verzögerungsgatter 172 ist ein Verzögerungskreis, welcher auf die Zeitgeberimpulse anspricht und eine Reihe von Rechteckimpulsen 174 erzeugt. Jeder Rechteckimpuls beginnt eine vorbestimmte Zeit nach dem Beginn des entsprechenden Zeitgeberimpulses. Die zeitliche Verzögerung ist etwas geringer als die

erforderliche Zeit zur Aufnahme eines Echos von der Mittellinie.

Jeder der Rechteckimpulse 174 hat eine Zeitdauer, welche in der gleichen Ordnung wie die erforderliche Zeitdauer für das Auftreten des Echosignals liegt. Somit wird zu jedem Zeitpunkt, wenn ein Echosignal 174L oder 174/? auftritt, ein Rechteckimpuls 174 an den Eingang 170 abgegeben, wobei das Gatter 168 öffnet und das Signal durchleitet. Zu allen anderen Zeiten verbleibt das Gatter 168 geschlossen, wobei keine Signale durchgelassen werden.

Der Signaleingang 176 für ein Spitzenvoltmeter und ein Filter 178 sind mit dem Signalausgang des Videogatters 168 gekoppelt. Das Voltmeter 178 spricht auf eine Maximal- oder Spitzenspannung an und erzeugt ein Gleichspannungssignal 180 entsprechend hierzu.

Ein Zeitgebereingang 182 ist mit dem Zeitgeber 44 gekoppelt, um von diesem Zeitgeberimpulse aufzunehmen, während ein Rückstelleingang 184 mit dem Videogatter 168 gekoppelt ist. An irgendeinem besonderen Punkt jedes Intervalls, beispielsweise am Ende des Betriebes mit durchlaufendem Ultraschall, wird das Voltmeter 178 als Ergebnis der Anlegung eines Signals an den Eingang 184 zurückgestellt. Nachfolgend hierzu wird ein neues Gleichspannungssignal 180' erzeugt, welches eine Amplitude entsprechend der Spitzenamplitude des Videosignals während des vorangehenden Intervalls aufweist.

Der Ausgang 186 des Voltmeters 178 ist mit einem Steuereingang 153 des Empfängers 90 gekoppelt. Dieser Eingang 153 dient zur Regelung der Verstärkung des Empfängers 90 entsprechend der Amplitude des an dem Eingang vorliegenden Signals.

Die Ausführungsform 150 wird im wesentlichen in gleicher Weise wie die eingangs beschriebene Ausführungsform verwendet. Während jedes Intervalls arbeitet das Untersuchungsgerät 150 in drei unterschiedlichen Betriebsarten, d. h. mit rechtem Echo, linkem Echo und durchlaufender Übertragung. Das aus der durchlaufenden Übertragung entstehende Videosignal wird durch das Sperrgatter 156 blockiert. Die Videosignale, entsprechend entweder den rechten oder linken

ίο Mittellinienechos oder beiden Echos, sind über die Gatter 156,168 mit dem Voltmeter 178 gekoppelt. Das Voltmeter erzeugt ein Gleichspannungssignal 180 entsprechend der Maximalamplitude des breitesten Videosignals. Dieses Gleichspannungssignal 180 wird dem Eingang 153 des Empfängers 90 zugeführt, wobei dessen Verstärkung justiert wird, um die Amplitude des Mittellinienvideosignals 157 im wesentlichen konstant zu halten.

Gemäß Fig.6E bleibt der Gleichspannungspegel über ein Zeitintervall im wesentlichen konstant. Wenn jedoch das nächste Zeitintervall beginnt, d. h. das rechte Echointervall, kann sich das Gleichspannungssignal 180' so ändern, daß die Verstärkung des Empfängers 90 neu justiert und die Videosignale auf einen bestimmten Pegel eingestellt werden. Die Amplitude der Oszillogramme an dem Oszillographen 22 werden auf diese Weise im wesentlichen konstant gehalten und sind leichter zu vergleichen. In dem Fall, daß die Ausgangselemente ein Anzeigeinstrument oder eine andere Auswerteeinrichtung enthalten, sind die dem Ausgang zugeführten Signale während aller Betriebsbedingungen gleichförmiger und können infolgedessen leichter ausgewertet werden.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

609 508/179

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Lagebestimmung einer ultraschallreflektierenden Fläche in einem Körper inhomogener Struktur mit zwei auf entgegengesetzten Seiten des Körpers anzusetzenden, impulsmäßig betriebenen Ultraschallwandlern, die wechselnd auf Senden und auf Empfang derart umschaltbar sind, daß die Vorrichtung nacheinander in einem ersten Betriebszustand arbeitet, in dem der eine Wandler sendet und den Echoimpuls von der zu bestimmenden Fläche empfängt, in einem zweiten Betriebszustand, in dem der andere Wandler sendet und den Echoimpuls von der zu bestimmenden Fläche empfängt, sowie in einem dritten Betriebszustand, in dem der eine Wandler sendet und der andere Wandler den durchschallten Impuls empfängt, sowie mit einer Auswerteinrichtung, an der die von den Wandlern jeweils empfangenen Impulse zum Vergleich dargestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß eine elektronische Umschalteinrichtung (48, 116) vorgesehen ist, die zyklisch nacheinander auf die drei Betriebszustände schaltet, und die ein von einem Taktgeber (44) synchronisiertes Wählgatter (48) mit zwei Steuereingängen (50, 52) und Ausgängen (54, 56) zur wechselnden, selektiven Beaufschlagung der Sendeeinrichtungen der Wandler (24, 26) sowie ein ebenfalls von dem Taktgeber synchronisiertes Schaltelement (116) mit drei zyklisch nacheinander aktivierten Steuerausgängen (110, 112, 114) umfaßt, von denen ein erster und ein zweiter Steuerausgang (110, 114) mit dem einen Steuereingang (50) des Wählgatters (48) und der dritte Steuerausgang (112) mit dem anderen Steuereingang (52) des Wählgatters (48) verbunden sind, und von denen der zweite Steuerausgang (114) die Empfangseinrichtung des einen Wandlers (24) und ein dem Signalzustand am ersten und dritten Steuerausgang (110, 112) entsprechendes Signal (von 115) die Empfangseinrichtung des anderen Wandlers (26) ansteuert.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Auswerteinrichtung ein Kathodenstrahloszilloskop ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Ausgänge der Empfangseinrichtungen der Wandler (24, 26) und das Kathodenstrahloszilloskop ein Signalwandler (92) eingeschaltet ist, der aus jedem von den Wandlern (24, 26) empfangenen Signal drei Ausgangssignale mit unterschiedlichen Gleichspannungspegeln erzeugt, und daß in jedem der drei Betriebszustände jeweils eines der drei Ausgangssignale dem Kathodenstrahloszilloskop (22) zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Ausgangssignale des Signalwandlers (92) drei verschiedene Gatterschaltungen (100, 102, 104) passieren, deren Steuereingänge an die Steuerausgänge (110, 112, 114) des Schaltelements (116) angeschlossen sind.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der drei Betriebszustände der Umschalteinrichtung (48, 116) eine der Dauer mehrerer aufeinanderfolgender Ultraschallimpulse entsprechende Dauer hat.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß dem Kathodenstrahloszilloskop (22) ein Empfangsverstärker (89, 90) mit automatischer Verstärkungsregelung (F i g. 5) vorgeschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Verstärkungsregelung auf ein in einem der drei Betriebszustände der Umschalteinrichtung (48,116) auftretendes, von den Wandlern (24, 26) empfangenes Signal als Bezugswert eingestellt ist.

7. Verwendung der Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6 als Enzephalograph zur Bestimmung der räumlichen Lage der Mittelsymmetrieebene des Gehirns.