DE10347079A1 - Ultrasound coupler for ultrasonic device, e.g. for bone examination, has electroacoustic transducers coupled to side of elongate waveguide for generating and detecting ultrasound waves - Google Patents

Ultrasound coupler for ultrasonic device, e.g. for bone examination, has electroacoustic transducers coupled to side of elongate waveguide for generating and detecting ultrasound waves Download PDF

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Abstract

The coupler includes an elongate ultrasound waveguide (2) coupled to an electroacoustic transducer (4) for producing and/or detecting ultrasound. The transducer is coupled to the side of the waveguide. Several electroacoustic transducers may be coupled to the side of the waveguide, adjacent transducers having the same polarization direction, and arranged equidistantly along the length direction of the waveguide. An independent claim is included for an ultrasound technique for examining an object under test.

Description

Die Erfindung betrifft eine Koppleranordnung zur Ein- und/oder Auskopplung von Ultraschallwellen, insbesondere in einem Ultraschallgerät, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein Ultraschallverfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 23.The The invention relates to a coupler arrangement for coupling and / or decoupling ultrasonic waves, in particular in an ultrasound device, according to the preamble of the claim 1 and an ultrasonic method according to the preamble of the claim 23rd

Aus US 3 584 327 und US 3 825 887 sind Koppleranordnungen bekannt, die in einem Ultraschallgerät eingesetzt werden können, um Ultraschallwellen in ein Mess- oder Bearbeitungsobjekt einzukoppeln. Diese bekannten Koppleranordnungen weisen zur Führung der einzukoppelnden Ultraschallwellen einen Wellenleiter mit zahlreichen Fasern auf, wobei der Ultraschall an einer Stirnfläche des Wellenleiters von einem elektroakustischen Wandler in die einzelnen Fasern des Wellenleiters eingekoppelt wird. In dem Wellenleiter werden die eingekoppelten Ultraschallwellen dann in Form der einfachsten Mode zu dem distalen Ende des Wellenleiters weitergeführt und dort in das Mess- oder Bearbeitungsobjekt eingekoppelt.Out US 3,584,327 and US 3,825,887 Coupler arrangements are known which can be used in an ultrasonic device to couple ultrasonic waves into a measurement or processing object. These known coupler arrangements have a waveguide with numerous fibers for guiding the ultrasonic waves to be injected, wherein the ultrasound is coupled in at an end face of the waveguide by an electroacoustic transducer into the individual fibers of the waveguide. In the waveguide, the coupled-in ultrasonic waves are then continued in the form of the simplest mode to the distal end of the waveguide, where they are coupled into the measurement or processing object.

Nachteilig an diesen bekannten Koppleranordnungen ist der schlechte Wirkungsgrad bei der Einkopplung der Ultraschallwellen von dem elektro-akustischen Wandler in den Wellenleiter, so dass sich bei Frequenzen oberhalb von 100 kHz nur relativ niedrige Ultraschallleistungen in den Wellenleiter einkoppeln lassen.adversely in these known coupler arrangements, the poor efficiency in the coupling of the ultrasonic waves of the electro-acoustic Transducer in the waveguide, so that at frequencies above of 100 kHz, only relatively low ultrasonic powers in the waveguide can be coupled.

Weiterhin ist aus DE 199 21 279 C1 ein chirurgisches Ultraschallgerät zur Knochenbearbeitung bekannt, bei dem während der Bearbeitung eines Knochens Ultraschallwellen in den Kno chen eingestrahlt werden und die zurück gestreute oder reflektierte Ultraschallstrahlung ausgewertet wird, um die Beschaffenheit des Knochenmaterials zu beurteilen.Furthermore, it is off DE 199 21 279 C1 a surgical ultrasonic device for bone processing is known, in which during the processing of a bone ultrasonic waves are radiated into the bone Chen and the backscattered or reflected ultrasonic radiation is evaluated to assess the nature of the bone material.

Nachteilig an diesem bekannten chirurgischen Ultraschallgerät ist die relativ geringe Aussagekraft bei der Auswertung der zurück gestreuten oder reflektierten Ultraschallstrahlung, da als Modell eine homogene Struktur des untersuchten Knochenmaterials vorausgesetzt wird. Viele Messobjekte, wie beispielsweise Knochen, besitzen jedoch eine komplizierte heterogene Struktur, was die Auswertung der zurück gestreuten und reflektierten Ultraschallwellen erschwert.adversely in this known surgical ultrasound device is the relatively low significance in the evaluation of the back scattered or reflected ultrasonic radiation as a model homogeneous structure of the examined bone material presupposed becomes. However, many measurement objects, such as bones, have a complicated heterogeneous structure, resulting in the evaluation of the backscattered and reflected ultrasonic waves difficult.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, die eingangs beschriebenen bekannten Koppleranordnungen für Ultraschallgeräte dahingehend zu verbessern, dass auch bei höheren Frequenzen von beispielsweise mehr als 100 kHz befriedigende Ultraschallleistungen in ein Mess- oder Bearbeitungsobjekt eingekoppelt werden können, wobei vorzugsweise verschiedene Schwingungsmoden oder unterschiedliche Arten von Wellen einsetzbar sind.Of the The invention is therefore based on the object described above known coupler arrangements for ultrasound equipment to improve that even at higher frequencies of, for example more than 100 kHz satisfactory ultrasonic power in a measuring or processing object can be coupled, preferably different Vibration modes or different types of waves can be used.

Weiterhin liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Ultraschallverfahren zu schaffen, das auch bei der Untersuchung von Messobjekten mit komplizierten heterogenen inneren Strukturen befriedigende Ergebnisse liefert.Farther The invention is based on the object, an ultrasonic method to create, even in the investigation of measurement objects with complicated heterogeneous internal structures provides satisfactory results.

Diese Aufgaben werden durch eine Koppleranordnung gemäß Anspruch 1 und ein Ultraschallverfahren gemäß Anspruch 23 gelöst.These Tasks are achieved by a coupler arrangement according to claim 1 and an ultrasonic method according to claim 23 solved.

Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass die kleine Stirnfläche des Wellenleiters bei der herkömmlichen Koppleranordnung in axialer Richtung nur eine geringe akustische Last für den elektro-akustischen Wandler bildet, was zu der ineffektiven Einkopplung der auf die einfachste Schwingungsmode beschränkten Ultraschallwellen führt.The The invention is based on the recognition that the small end face of the Waveguide in the conventional Coupler arrangement in the axial direction only a small acoustic load for the electro-acoustic transducer forms, resulting in the ineffective coupling the limited to the simplest vibration mode ultrasonic waves leads.

Die Erfindung umfasst deshalb die allgemeine technische Lehre, den elektro-akustischen Wandler seitlich an den Wellenleiter anzukoppeln, wodurch die effektive Kontaktfläche zwischen dem Wandler und dem Wellenleiter im Vergleich zu der Stirnfläche des Wellenleiters wesentlich vergrößert werden kann.The The invention therefore comprises the general technical teaching, the electro-acoustic Coupling transducer laterally to the waveguide, whereby the effective contact area between the transducer and the waveguide compared to the end face of the Waveguide can be significantly increased.

Die seitliche Ankopplung des elektro-akustischen Wandlers ermöglicht nicht nur eine Vergrößerung der effektiven Kontaktfläche, sondern erlaubt auch eine Verbesserung des Kopplungsfaktors, da eine zweidimensionale Ankopplung möglich ist.The Lateral coupling of the electro-acoustic transducer does not allow only an enlargement of the effective contact area, but also allows an improvement of the coupling factor, as a two-dimensional coupling possible is.

In einer Variante der Erfindung sind entlang dem Wellenleiter mehrere elektro-akustische Wandler jeweils seitlich an den Wellenleiter angekoppelt, wodurch die eingekoppelte Ultraschallleistung weiter erhöht werden kann.In A variant of the invention are several along the waveguide electro-acoustic transducers each side of the waveguide coupled, whereby the coupled ultrasonic power can be further increased can.

In einer Ausführungsform dieser Variante weisen die benachbarten Wandler jeweils die gleiche Polarisationsrichtung auf und sind in Längsrichtung des Wellenleiters äquidistant in einem Abstand angeordnet, der im Wesentlichen gleich der Wellenlänge der Ultraschallwellen in dem Wellenleiter ist. Diese Anordnung der einzelnen Wandler in einem vorgegebenen Abstand ist erforderlich, damit sich die von den einzelnen Wandlern eingekoppelten Ultraschallwellen in dem Wellenleiter positiv überlagern und nicht auslöschen.In an embodiment In this variant, the adjacent transducers each have the same direction of polarization on and are in the longitudinal direction of the Waveguide equidistant arranged at a distance that is substantially equal to the wavelength of the Ultrasonic waves in the waveguide is. This arrangement of the individual Transducer at a given distance is required for it to move the ultrasonic waves coupled in by the individual transducers in the waveguide positively overlay and do not obliterate.

Vorzugsweise erzeugen die Wandler in dem Wellenleiter Ultraschallwellen einer ersten Schwingungsmode mit einer ersten Wellenlänge und einer ersten Frequenz sowie Ultraschallwellen einer ersten oder zweiten Schwingungsmode mit einer zweiten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Frequenz größeren zweiten Frequenz, wobei die Anzahl der Wandler kleiner oder gleich dem halben Quotienten aus der zweiten Frequenz und der ersten Frequenz ist. Diese Begrenzung der Anzahl der Wandler ist sinnvoll, da die Gesamtlänge der in einer Reihe entlang dem Wellenleiter angeordneten Wandler eine halbe Wellenlänge der ersten Schwingungsmode im Wellenleiter nicht überschreiten sollte.Preferably, the transducers in the waveguide generate ultrasonic waves of a first mode having a first wavelength and a second mode first frequency and ultrasonic waves of a first or second vibration mode having a second wavelength and a second frequency greater than the first frequency, wherein the number of transducers is less than or equal to half the quotient of the second frequency and the first frequency. This limitation on the number of transducers makes sense since the total length of the transducers arranged in a row along the waveguide should not exceed half the wavelength of the first oscillation mode in the waveguide.

Die vorstehend beschriebene Erzeugung von Ultraschallwellen mit unterschiedlichen Schwingungsmoden und Frequenzen ist vorteilhaft, da die verschiedenen Schwingungsmoden und Wellenlängen mit unterschiedlichen physikalisch bedingten Vorteilen verbunden sind, die miteinander kombiniert werden können.The above-described generation of ultrasonic waves with different Vibration modes and frequencies is advantageous because the different Vibration modes and wavelengths associated with different physical benefits are that can be combined with each other.

So können die Ultraschallwellen der ersten Schwingungsmode beispielsweise in Form der symmetrischen So-Mode der Lamb-Welle (Dehnungswelle) eine Frequenz im Bereich von 200 kHz bis 0,9 MHz aufweisen. Vorteilhaft an Ultraschallwellen mit einer derart niedrigen Frequenz unterhalb der Grenzfrequenz des Messobjekts ist die Tatsache, dass diese sich in der festen Phase des Messobjektes ausbreiten und aufgrund der relativ großen Wellenlänge eine entsprechend große Eindringtiefe aufweisen. Nachteilig an der relativ großen Wellenlänge derartiger Ultraschallwellen ist demgegenüber, dass die Ortsauflösung entsprechend gering ist, während die Todzone, in der durch Überlagerung des empfangenen und ausgesendeten Ultraschallsignals eine Ermittlung von Grenzflächen unmöglich ist, relativ groß ist.So can the ultrasonic waves of the first vibration mode, for example in the form of the symmetric So mode of the Lamb wave (strain wave) a frequency ranging from 200 kHz to 0.9 MHz. Advantageous to ultrasonic waves with such a low frequency below the cutoff frequency the object of measurement is the fact that these are fixed in the Phase of the measurement object spread and due to the relatively large wavelength one correspondingly large Have penetration depth. A disadvantage of the relatively large wavelength of such By contrast, ultrasonic waves that the spatial resolution is correspondingly low while the death zone, in which by overlay the received and transmitted ultrasonic signal a determination of interfaces impossible is relatively large.

Demgegenüber können die sich in der flüssigen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der ersten oder zweiten Schwingungs mode beispielsweise eine Frequenz im Bereich von 0,9 MHz bis 3 MHz und eine entsprechend kleinere Wellenlänge aufweisen, so dass sich diese Ultraschallwellen nur in der flüssigen Phase des Messobjekts ausbreiten können und eine geringere Eindringtiefe aufweisen. Dem steht als Vorteil gegenüber, dass die Todzone kleiner und die Ortsauflösung aufgrund der geringeren Wellenlänge entsprechend größer ist.In contrast, the yourself in the liquid Phase propagating ultrasonic waves of the first or second mode vibration For example, a frequency in the range of 0.9 MHz to 3 MHz and have a correspondingly smaller wavelength, so that these ultrasonic waves only in the liquid phase of the measurement object can spread and have a lower penetration depth. This is an advantage over that the death zone smaller and the spatial resolution due to the lower wavelength is correspondingly larger.

Hierbei verstehen wir unter der Grenzfrequenz des Messobjekts einen solchen Wert der Frequenz, unterhalb dessen die Ausbreitung der Ultraschallwellen durch die feste Phase ermöglicht wird, und oberhalb dessen die Fortpflanzung der Ultraschallwellen durch die erste Phase gesperrt wird. In diesem Fall werden die Ultraschallwellen durch die Oberfläche der festen Phase in die flüssige Phase abgestrahlt, in der sie sich ausbreiten und weitere werden gestreut.in this connection we understand one below the cut-off frequency of the DUT Value of the frequency below which the propagation of the ultrasonic waves enabled by the solid phase and, above that, the propagation of the ultrasonic waves is blocked by the first phase. In this case, the ultrasonic waves through the surface the solid phase into the liquid Radiated phase in which they spread and become more scattered.

Durch eine Kombination der sich in der festen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen mit den sich in der flüssigen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen können somit die Vorteile der großen Eindringtiefe mit den Vorteilen einer kleineren Todzone und einer größeren Ortsauflösung kombiniert werden.By a combination of ultrasonic waves propagating in the solid phase with oneself in the liquid Phase propagating ultrasonic waves can thus have the advantages of great penetration combined with the advantages of a smaller dead zone and a larger spatial resolution become.

In einer anderen Variante der Erfindung weisen die entlang dem Wellenleiter angeordneten Wandler dagegen jeweils entgegengesetzte Polarisationsrichtungen auf und sind in Längsrichtung des Wellenleiters äquidistant in einem Abstand angeordnet, der im Wesentlichen gleich der halben Wellenlänge der Ultraschallwellen in dem Wellenleiter ist. Auch hierbei ist die Anordnung der Wandler in einem vorgegebenen Abstand wichtig, damit sich die von den einzelnen Wandlern in den Wellenleiter eingekoppelten Ultraschallwellen in dem Wellenleiter positiv überlagern und nicht auslöschen.In Another variant of the invention, along the waveguide arranged transducers, however, in each case opposite polarization directions on and are in the longitudinal direction of the waveguide equidistant arranged at a distance that is substantially equal to half wavelength the ultrasonic waves in the waveguide is. Again, this is the arrangement of the transducers at a given distance important, so that the coupled from the individual transducers in the waveguide Superimposing ultrasonic waves in the waveguide positive and not cancel.

Auch in dieser Variante der Erfindung ist es vorteilhaft, wenn die Wandler in dem Wellenleiter Ultraschallwellen einer ersten Schwingungsmode mit einer ersten Wellenlänge und einer ersten Frequenz sowie Ultraschallwellen einer der ersten oder zweiten Schwingungsmode mit einer zweiten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Frequenz größeren zweiten Frequenzen zeugen, wobei die Anzahl der Wandler vorzugsweise kleiner oder gleich dem Quotienten aus der zweiten Frequenz und der ersten Frequenz ist.Also In this variant of the invention, it is advantageous if the transducers in the waveguide ultrasonic waves of a first vibration mode with a first wavelength and a first frequency and ultrasonic waves of one of the first or second vibration mode having a second wavelength and one opposite the first frequency larger second Generate frequencies, the number of transducers preferably smaller or equal to the quotient of the second frequency and the first Frequency is.

Die Erzeugung der Ultraschallwellen der ersten Schwingungsmode mit der ersten Frequenz und der ersten oder zweiten Schwingungsmode mit der zweiten Frequenz erfolgt vorzugsweise durch einen elektro-akustischen Wandler. Hierzu weist der elektro-akustische Wandler vorzugsweise eine Piezokeramik auf, die zur Erzeugung der Ultraschallwellen mit der ersten Frequenz zu Quer-Dehnungsschwingungen anregbar ist und zur Erzeugung der Ultraschallwellen mit der zweiten Frequenz zu Dicken-Dehnungsschwingungen anregbar ist.The Generation of the ultrasonic waves of the first vibration mode with the first frequency and the first or second vibration mode with the second frequency is preferably by an electro-acoustic Converter. For this purpose, the electro-acoustic transducer preferably a piezoceramic, which is used to generate the ultrasonic waves the first frequency is excitable to transverse strain oscillations and for generating the ultrasonic waves at the second frequency Thickness-extensional vibrations can be excited.

Es ist jedoch alternativ auch möglich, dass der Wandler Ultraschallstrahlung breitbandig in das Mess- oder Bearbeitungsobjekt einkoppelt, wobei sich die Ultraschallwellen erst in dem Mess- bzw. Bearbeitungsobjekt aufgrund der Interaktion zwischen der eingekoppelten breitbandigen Ultraschallstrahlung und dem Mess- bzw. Bearbeitungsobjekt ausbilden.It however, it is also possible as an alternative that the transducer ultrasonic radiation broadband in the measuring or Coupled processing object, wherein the ultrasonic waves first in the measurement or processing object due to the interaction between the coupled broadband ultrasonic radiation and form the measurement or processing object.

In diesem Fall breiten sich der unterhalb der Grenzfrequenz niederfrequente Teil des breitbandingen Spektrums (durch) in der festen Phase und der oberhalb der Grenzfrequenz hochfrequente Teil dieses breitbandigen Spektrums in der flüssigen Phase des Messobjekts aus.In In this case, the low-frequency propagate below the cut-off frequency Part of the broadband spectrum (through) in the solid phase and the above the cutoff frequency high-frequency part of this broadband Spectrum in the liquid Phase of the DUT off.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist der Wellenleiter der Koppleranordnung mehrere Fasern auf, wobei die Wandler jeweils seitlich an die einzelnen Fasern oder Gruppen von Fasern angekoppelt sind. Bei einer derartigen mehrfaserigen Ausbildung des Wellenleiters kommt der Vorteil der erfindungsgemäßen seitlichen Ankopplung der Wandler besonders zum Tragen, da die Stirnfläche der einzelnen Fasern des Wellenleiters mit dem Radius quadratisch abnimmt, während die Mantelfläche der einzelnen Fasern mit dem Radius nur linear abnimmt. Auch bei sehr dünnen Fasern reicht die Mantelfläche der Fasern also meist noch aus, um die gewünschte Ultraschallleistung in die Fasern einzukoppeln, wohingegen die Stirnfläche der Fasern aufgrund des geringen Radius hierzu nicht mehr ausreicht.In a preferred embodiment According to the invention, the waveguide of the coupler arrangement has several Fibers, the transducers each side of the individual Fibers or groups of fibers are coupled. In such a mehrfaserigen training of the waveguide comes the advantage of lateral according to the invention Coupling of the transducer particularly for carrying, since the face of the individual fibers of the waveguide with the radius decreases quadratically, while the lateral surface the individual fibers with the radius decreases only linearly. Also at very thin Fibers reaches the lateral surface the fibers so mostly still to the desired ultrasonic power coupled into the fibers, whereas the end face of the fibers due to the small radius is no longer sufficient.

Bei einer erfindungsgemäßen Koppleranordnung mit einem mehrfaserigen Wellenleiter kann die seitliche Ankopplung von elektroakustischen Wandlern an die einzelnen Fasern des Wellenleiters aus Platzgründen schwierig sein. Vorzugsweise stehen die einzelnen Fasern des Wellenleiters deshalb am proximalen Ende des Wellenleiters bezüglich der Längsrichtung des Wellenleiters sternförmig ab, so dass die proximalen Enden der einzelnen Fasern des Wellenleiters gut zugänglich sind und eine einfache Ankopplung von elektro-akustischen Wandlern ermöglichen.at a coupler arrangement according to the invention with a multi-fiber waveguide, the lateral coupling of electroacoustic transducers to the individual fibers of the waveguide for reasons of space to be difficult. Preferably, the individual fibers of the waveguide stand therefore at the proximal end of the waveguide with respect to the longitudinal direction of the waveguide star shape off so that the proximal ends of each fiber of the waveguide easily accessible are and a simple coupling of electro-acoustic transducers enable.

Darüber hinaus besteht im Rahmen der Erfindung die Möglichkeit, dass die einzelnen Fasern des Wellenleiters mindestens teilweise unterschiedliche Schallausbreitungsgeschwindigkeiten aufweisen. Dies kann beispielsweise vorteilhaft sein, wenn die einzelnen Fasern unterschiedliche Längen haben, damit die am distalen Ende des Wellenleiters von den einzelnen Fasern abgegebenen Ultraschallwellen die gewünschte Phasenbeziehung zueinander aufweisen. Darüber hinaus kann der Wellen leiter durch eine geeignete Bemessung der Schallausbreitungsgeschwindigkeit in einzelnen Fasern des Wellenleiters auch die Funktion einer akustischen Linse übernehmen, so dass die am distalen Ende des Wellenleiters abgegebene Ultraschallstrahlung in einem vorgegebenen Fokuspunkt fokussiert wird.Furthermore exists within the scope of the invention, the possibility that the individual Fibers of the waveguide at least partially different sound propagation velocities exhibit. This can be advantageous, for example, if the individual Fibers of different lengths have so that the at the distal end of the waveguide of the individual Fibers emitted ultrasound waves the desired phase relationship to each other exhibit. About that In addition, the wave conductor by a suitable design of the Sound propagation velocity in individual fibers of the waveguide also assume the function of an acoustic lens, so that the at the distal End of the waveguide emitted ultrasonic radiation in a given Focus point is focused.

Bei einem Einsatz der erfindungsgemäßen Koppleranordnung in einem Ultraschallgerät zur Materialbearbeitung kann der Wellenleiter ein distales Ende aufweisen, das bezüglich der Längsrichtung des Wellenleiters rotationssymmetrisch geformt ist, wie es beispielsweise bei der eingangs zitierten Veröffentlichung DE 199 21 279 C1 der Fall ist.When using the coupler arrangement according to the invention in an ultrasound device for material processing, the waveguide may have a distal end which is rotationally symmetrical with respect to the longitudinal direction of the waveguide, as in the case of the cited publication DE 199 21 279 C1 the case is.

Es besteht jedoch alternativ auch die Möglichkeit, dass das distale Ende des Wellenleiters sphärisch, konisch oder konkav geformt ist. Die Erfindung ist jedoch hinsichtlich der Formgebung des distalen Endes des Wellenleiters nicht auf die vorstehend erwähnten Geometrien beschränkt, sondern auch in anderer Weise realisierbar.It Alternatively, there is also the possibility that the distal Spherical end of waveguide, is conical or concave shaped. However, the invention is in terms of the shaping of the distal end of the waveguide not on the mentioned above Limited geometries, but also feasible in other ways.

Weiterhin ist zu erwähnen, dass bei der erfindungsgemäßen Koppleranordnung zwischen dem Wandler und dem Wellenleiter bzw. den einzelnen Fasern des Wellenleiters als Koppelmittel vorzugsweise ein Silberleitkleber oder eine Anpassungsschicht angeordnet ist.Farther is to mention that in the coupler arrangement according to the invention between the transducer and the waveguide or the individual fibers the waveguide as coupling agent preferably a silver conductive adhesive or an adaptation layer is arranged.

Darüber hinaus ist zu erwähnen, dass der Wandler beispielsweise aus zwei oder mehr Teilen bestehen kann, zwischen denen der Wellenleiter oder eine oder mehrere Fasern des Wellenleiters angeordnet sind, wobei zwischen den Teilen des Wandlers und den Fasern des Wellenleiters bzw. dem Wellenleiter ein Berührungskontakt besteht, so dass Schwingungen von dem Wandler auf den Wellenleiter bzw. dessen Fasern übertragen werden können. Beispielsweise können die Teile des Wandlers plan parallele Platten sein, zwischen denen der Wellenleiter bzw. Fasern des Wellenleiters eingepresst sind.Furthermore is to mention that the converter consist for example of two or more parts can, between which the waveguide or one or more fibers the waveguide are arranged, wherein between the parts of the Transducer and the fibers of the waveguide or the waveguide a touch contact exists, allowing vibrations from the transducer to the waveguide or its fibers transmitted can be. For example can the parts of the converter are plan parallel plates between which the waveguide or fibers of the waveguide are pressed.

Alternativ ist auch möglich, dass der Wandler den Wellenleiter bzw. einzelne Fasern des Wellenleiters ringförmig umgibt, wobei der Wandler in mehrere Segmente aufgeteilt sein kann, die über den Umfang des Wellenleiters verteilt angeordnet sind.alternative is possible, too, that the transducer, the waveguide or individual fibers of the waveguide annular surrounds, wherein the converter can be divided into several segments, the above the circumference of the waveguide are distributed.

Ferner ist darauf hinzuweisen, dass der Wellenleiter wahlweise aus einem flexiblen Material oder aus einem starren Material, wie beispielsweise Aluminium, Aluminiumoxid, Titanium, Edelstahl oder anderen Metallen oder Oxiden, bestehen kann.Further It should be noted that the waveguide optionally from a flexible material or of a rigid material, such as Aluminum, alumina, titanium, stainless steel or other metals or oxides.

Darüber hinaus ist die Erfindung nicht auf die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Koppleranordnung als eigenständiges Bauteil beschränkt. Vielmehr umfasst die Erfindung auch ein Ultraschallgerät, insbesondere ein medizinisches Diagnose- oder -therapiegerät oder ein Materialbearbeitungs- oder -prüfgerät einer derartigen Koppleranordnung. Diesbezüglich wird beispielhaft auf einen möglichen Einsatz der erfindungsgemäßen Koppleranordnung in einem chirurgischen Werkzeug hingewiesen, wie es in der bereits eingangs zitierten Veröffentlichung DE 199 21 279 C1 beschrieben ist.Moreover, the invention is not limited to the above-described coupler arrangement according to the invention as an independent component. Rather, the invention also encompasses an ultrasound device, in particular a medical diagnostic or therapeutic device or a material processing or testing device of such a coupler arrangement. In this regard, reference is made by way of example to a possible use of the coupler arrangement according to the invention in a surgical tool, as described in the publication already cited above DE 199 21 279 C1 is described.

Weiterhin umfasst die Erfindung auch ein Ultraschallverfahren, das beispielsweise unter Verwendung der vorstehend beschriebenen erfindungsgemäßen Koppleranordnung durchgeführt werden kann.Farther For example, the invention also includes an ultrasound method using the above-described coupler arrangement according to the invention carried out can be.

Hierbei werden in einem Messobjekt Ultraschallwellen einer ersten Frequenz, die unterhalb der Grenzfrequenz des Messobjekts ist, und Ultraschallwellen einer zweiten Frequenz, die oberhalb der Grenzfrequenz des Messobjekts ist, erzeugt.in this connection ultrasonic waves of a first frequency, which is below the cutoff frequency of the measurement object, and ultrasonic waves a second frequency that is above the cutoff frequency of the DUT is generated.

Hierbei weisen die Ultraschallwellen der ersten Frequenz eine entsprechend größere Wellenlänge auf als die Ultraschallwellen der zweiten Frequenz. Durch diese Erzeugung von Ultraschallwellen unterschiedlicher Wellenlängen kann der Vorteil einer größeren Ortsauflösung der Ultraschallwellen mit der geringen Wellenlänge mit dem Vorteil einer größeren Eindringtiefe der Ultraschallwellen mit der größeren Wellenlänge kombiniert werden. In dem Messobjekt werden die Ultraschallwellen dann zurück gestreut und/oder reflektiert, wobei die zurück gestreuten bzw. reflektierten Ultraschallwellen detektiert und ausgewertet werden. Bei der Auswertung der zurück gestreuten bzw. reflektierten Ultraschallwellen können die Intensität und/oder die Laufzeit und/oder das Frequenzspektrum und/oder verknüpfte Informationen (z.B. STFA – Short-Time-Frequency-Analysis oder SSP – Split-Spectrum-Processing) der detektierten Ultraschallwellen ausgewertet werden.in this connection have the ultrasonic waves of the first frequency a corresponding larger wavelength as the ultrasonic waves of the second frequency. By this generation of ultrasonic waves of different wavelengths, the advantage of a larger spatial resolution of Ultrasonic waves with the short wavelength with the advantage of a larger penetration depth which combines ultrasonic waves with the longer wavelength become. In the measurement object, the ultrasonic waves are then scattered back and / or reflected, with the back scattered or reflected ultrasonic waves detected and evaluated become. In the evaluation of the backscattered or reflected Ultrasonic waves can be the intensity and / or the transit time and / or the frequency spectrum and / or associated information (e.g. STFA - Short-Time Frequency Analysis or SSP - Split Spectrum Processing) the detected ultrasonic waves are evaluated.

Hierbei kann die erste Frequenz der Ultraschallwellen beispielsweise im Bereich von 200 kHz bis 0,9 MHz liegen, während die zweite Frequenz der Ultraschallwellen beispielsweise im Bereich zwischen 0,9 MHz bis 3 MHz liegen kann. Diese Frequenzen haben sich bei der Untersuchung von Knochensubstanz (Spongiosa und Kortikalis) als vorteilhaft erwiesen. Im Rahmen der Erfindung können jedoch grundsätzlich auch andere von der Grenzfrequenz abhängige Frequenzen eingesetzt werden.in this connection For example, in the first frequency of the ultrasonic waves Range from 200 kHz to 0.9 MHz, while the second frequency of the ultrasonic waves for example, in the range between 0.9 MHz to 3 MHz. These frequencies have been found in the study of bone substance (Cancellous bone and cortex) proved to be beneficial. As part of the Invention can however basically also used other frequencies dependent on the cutoff frequency become.

In einer Variante der Erfindung werden die Ultraschallwellen gemeinsam durch eine breitbandige Ultraschallstrahlung in das Messobjekt eingekoppelt, wobei sich die Ultraschallwellen der ersten Frequenz und die Ultraschallwellen der zweiten Frequenz durch die Wechselwirkung der eingekoppelten breitbandigen Ultraschallstrahlung mit dem Messobjekt ausbilden. Vorzugsweise weist die eingekoppelte breitbandige Ultraschallstrahlung hierbei eine Mittenfrequenz auf, die größer ist als die Frequenz der sich in der flüssigen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen, also beispielsweise oberhalb von 3 MHz liegt. Die eingekoppelte Ultraschallfrequenz kann jedoch auch oberhalb der oberen Frequenz und/oder zwischen den Arbeitsfrequenzen liegen und beispielsweise 2 MHz betragen. Die Bandbreite sollte die zu unterscheidenden Frequenzen einschließen.In In a variant of the invention, the ultrasonic waves become common coupled by a broadband ultrasonic radiation in the measurement object, wherein the ultrasonic waves of the first frequency and the ultrasonic waves the second frequency due to the interaction of the coupled broadband Form ultrasonic radiation with the measurement object. Preferably has the coupled broadband ultrasonic radiation here a center frequency that is larger as the frequency of propagating in the liquid phase Ultrasonic waves, so for example above 3 MHz. The However, coupled ultrasonic frequency can also above the upper frequency and / or between the operating frequencies and for example, be 2 MHz. The bandwidth should be different Include frequencies.

In einer anderen Variante des erfindungsgemäßen Ultraschallverfahrens werden die sich in der festen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der ersten Frequenz und die sich in der flüssigen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der zweiten Frequenz dagegen getrennt voneinander durch Ultraschallstrahlung mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen in das Messobjekt eingekoppelt.In another variant of the ultrasonic method according to the invention the ultrasonic waves propagating in the solid phase of the first Frequency and in the liquid In contrast, phase propagating ultrasonic waves of the second frequency separated from each other by ultrasonic radiation with different Center frequencies coupled into the DUT.

Darüber hinaus ist vorzugsweise eine dynamische Fokussierung der in das Messobjekt eingekoppelten Ultraschallwellen vorgesehen, damit diese in dem Messobjekt auf einen vorgegebenen Brennpunkt fokussiert werden können. Hierzu wird vorzugsweise eine Vielzahl von Ultraschallwellen räumlich verteilt in das Messobjekt eingekoppelt, wobei die Phasenlage und/oder die Verzögerungszeit der einzelnen Ultraschallwellen getrennt voneinander eingestellt wird, um die räumliche Lage des Fokus der Ultraschallwellen in dem Messobjekt festzulegen. Hierzu kann beispielsweise die vorstehend beschriebene erfindungsgemäße Koppleranordnung mit einem mehrfaserigen Wellenleiter eingesetzt werden, wobei die einzelnen Fasern des Wellenleiters unabhängig voneinander angesteuert werden, um den Brennpunkt entsprechend festzulegen.Furthermore is preferably a dynamic focus of the in the measurement object coupled ultrasonic waves provided so that they in the Measuring object can be focused on a predetermined focus. For this is preferably a plurality of ultrasonic waves spatially distributed coupled into the measurement object, wherein the phase angle and / or the Delay Time the individual ultrasonic waves are set separately from each other is going to be the spatial Determine the position of the focus of the ultrasonic waves in the measurement object. For this purpose, for example, the above-described coupler arrangement according to the invention be used with a multi-fiber waveguide, wherein the individual fibers of the waveguide independently controlled to set the focus accordingly.

Vorzugsweise wird die räumliche Lage des Fokus der Ultraschallwellen in dem Messobjekt hierbei in Abhängigkeit von der Auswertung der Intensität und/oder der Laufzeit und/oder des Frequenzspektrums der detektierten Ultraschallwellen festgelegt. Hierbei ist es vorteilhaft, wenn die räumliche Lage des Fokus in Abhängigkeit von Verteilungsfunktion der Verzögerungszeiten der in jedem einzelnen Wellenleiter erzeugten und empfangenen Ultraschallwellen festgelegt wird. Vorzugsweise wird die räumliche Lage des Fokus im Messobjekt in Abhängigkeit von der Schallgeschwindigkeit ermittelt, die sich aus vorangegangenen Messungen oder der Literatur ergibt.Preferably becomes the spatial Location of the focus of the ultrasonic waves in the measurement object here in dependence from the evaluation of the intensity and / or the transit time and / or the frequency spectrum of the detected ultrasonic waves established. It is advantageous if the spatial Location of the focus in dependence of distribution function of the delay times the ultrasonic waves generated and received in each waveguide is determined. Preferably, the spatial position of the focus in the measurement object dependent on determined from the speed of sound, resulting from previous ones Measurements or the literature results.

Im Rahmen des erfindungsgemäßen Ultraschallverfahrens kann durch eine Auswertung der Intensität und/oder der Laufzeit und/oder der Verzögerungszeit und/oder des Frequenzspektrums der detektierten Ultraschallwellen die räumliche Lage einer Grenzfläche in dem Messobjekt ermittelt werden, wobei der Fokus der Ultraschallwellen in dem Messobjekt auf die Grenzfläche eingestellt wird.in the Frame of the ultrasonic method according to the invention can by an evaluation of the intensity and / or the duration and / or the delay time and / or the frequency spectrum of the detected ultrasonic waves the spatial Location of an interface be determined in the measurement object, wherein the focus of the ultrasonic waves in the measurement object is set to the interface.

Besonders vorteilhaft eignet sich das erfindungsgemäße Ultraschallverfahren zur Untersuchung eines Knochens mit einer Kortikalis und einer Spongiosa. Andere vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet oder werden nachstehend zusammen mit der Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Figuren näher erläutert. Es zeigen:Especially Advantageously, the ultrasonic method according to the invention is suitable for Examination of a bone with a cortex and cancellous bone. Other advantageous developments of the invention are characterized in the subclaims or will be discussed below together with the description of the preferred Embodiments of the Invention with reference to the figures explained. Show it:

1 eine erfindungsgemäße Koppleranordnung mit einem mehrfaserigen Wellenleiter für ein Ultraschallgerät, 1 a coupler arrangement according to the invention with a multi-fiber waveguide for an ultrasound device,

2 eine Aufsicht auf die Koppleranordnung aus 1, 2 a plan view of the coupler arrangement 1 .

3a und 3b verschiedene Anordnungen von elektroakustischen Wandlern an dem Wellenleiter der Koppleranordnung, 3a and 3b various arrangements of electroacoustic transducers on the Wel conductor of the coupler arrangement,

4a bis 4d verschiedene Geometrien des distalen Endes der Koppleranordnung aus 1, 4a to 4d different geometries of the distal end of the coupler assembly 1 .

5a bis 5e verschiedene mögliche Anordnungen eines elektro-akustischen Wandlers an einer Faser des Wellenleiters der Koppleranordnung, 5a to 5e various possible arrangements of an electro-acoustic transducer on a fiber of the waveguide of the coupler arrangement,

6 eine erfindungsgemäße Koppleranordnung bei der Bearbeitung eines Knochens. 6 a coupler arrangement according to the invention in the processing of a bone.

Die 1 und 2 zeigen eine erfindungsgemäße Koppleranordnung 1 für ein Ultraschallgerät, um Ultraschallwellen in ein Messobjekt einzukoppeln oder aus dem Messobjekt auszukoppeln.The 1 and 2 show a coupler arrangement according to the invention 1 for an ultrasound device in order to couple ultrasound waves into a measurement object or to decouple them from the measurement object.

Hierzu weist die Koppleranordnung 1 einen mehrfaserigen Wellenleiter 2 auf, der aus zahlreichen Fasern 3 besteht, wobei an die proximalen Enden der einzelnen Fasern 3 des Wellenleiters 2 jeweils mehrere elektro-akustische Wandler 4 angekoppelt sind, die Ultraschallwellen in den Wellenleiter 2 einkoppeln.For this purpose, the coupler arrangement 1 a multi-fiber waveguide 2 on, made of numerous fibers 3 which is at the proximal ends of the individual fibers 3 of the waveguide 2 in each case several electro-acoustic transducers 4 are coupled, the ultrasonic waves in the waveguide 2 inject.

Die proximalen Enden der einzelnen Fasern 3 des Wellenleiters 2 stehen hierbei bezüglich der Längsachse des Wellenleiters 2 sternförmig ab, wie insbesondere aus 2 ersichtlich ist. Auf diese Weise wird zwischen den einzelnen Fasern 3 des Wellenleiters 2 am proximalen Ende des Wellenleiters 2 Platz für die Anbringung der elektro-akustischen Wandler 4 geschaffen.The proximal ends of the individual fibers 3 of the waveguide 2 stand here with respect to the longitudinal axis of the waveguide 2 star-shaped, as in particular from 2 is apparent. This way, between the individual fibers 3 of the waveguide 2 at the proximal end of the waveguide 2 Space for attaching the electro-acoustic transducer 4 created.

Von besonderer Bedeutung ist hierbei, dass die einzelnen elektro-akustischen Wandler 4 jeweils seitlich an die Mantelfläche der einzelnen Fasern 3 des Wellenleiters 2 angekoppelt sind. Diese seitliche Ankopplung der elektro-akustischen Wandler 4 bietet gegenüber einer herkömmlichen stirnflächenseitigen Ankopplung den Vorteil einer größeren Kontaktfläche zwischen den elektro-akustischen Wandlern 4 und den Fasern 3 des Wellenleiters 2, was zu einer effektiveren Einkopplung beiträgt und die Einkopplung einer größeren Ultraschallleistung ermöglicht.Of particular importance here is that the individual electro-acoustic transducer 4 each side of the lateral surface of the individual fibers 3 of the waveguide 2 are coupled. This lateral coupling of the electro-acoustic transducer 4 offers over a conventional end face side coupling the advantage of a larger contact area between the electro-acoustic transducers 4 and the fibers 3 of the waveguide 2 , which contributes to a more effective coupling and allows the coupling of a larger ultrasonic power.

Dies wird zusätzlich dadurch unterstützt, das an jede Faser 3 des Wellenleiters jeweils drei elektro-akustische Wandler 4 angekoppelt sind, was die Einkopplung größerer Leistungen ermöglicht.This is additionally supported by that to every fiber 3 of the waveguide three electro-acoustic transducer 4 coupled, which allows the coupling of larger power.

In dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel weist der Wellenleiter 2 an seinem distalen Ende eine sphärisch geformte Spitze 5 auf. Diese rotationssymmetrische Ausgestaltung der Spitze 5 ermöglicht eine Rotation des Wellenleiters 2 in einem Ultraschallgerät, wie es beispielsweise in der eingangs zitierten Veröffentlichung DE 199 21 279 C1 der Fall ist.In the embodiment shown here, the waveguide 2 at its distal end a spherically shaped tip 5 on. This rotationally symmetrical configuration of the tip 5 allows rotation of the waveguide 2 in an ultrasonic device, as for example in the cited publication DE 199 21 279 C1 the case is.

3a zeigt ein Ausführungsbeispiel einer möglichen Anordnung der elektro-akustischen Wandler 4 an dem proximalen Ende der einzelnen Fasern 3 des Wellenleiters 2. In diesem Ausführungsbeispiel weisen die einzelnen elektro-akustischen Wandler 4 jeweils die gleiche Polarisationsrichtung auf, wobei die elektro-akustischen Wandler 4 entlang der Faser 3 in einem konstanten Abstand zueinander angeordnet sind, der gleich der Wellenlänge λ der eingekoppelten Ultraschallwellen ist. Diese Anordnung der elektro-akustischen Wandler 4 entlang der Faser 3 in einem vorgegebenen Abstand ist wichtig, damit sich die von den elektro-akustischen Wandlern 4 eingekoppelten Ultraschallwellen positiv überlagern. 3a shows an embodiment of a possible arrangement of the electro-acoustic transducer 4 at the proximal end of the individual fibers 3 of the waveguide 2 , In this embodiment, the individual electro-acoustic transducers 4 in each case the same direction of polarization, wherein the electro-acoustic transducer 4 along the fiber 3 are arranged at a constant distance from each other, which is equal to the wavelength λ of the coupled ultrasonic waves. This arrangement of the electro-acoustic transducer 4 along the fiber 3 at a given distance is important to keep up with the electro-acoustic transducers 4 positively superimpose coupled ultrasonic waves.

3b zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer Anordnung von elektro-akustischen Wandlern 4' an einer Faser 3'. Dieses Ausführungsbeispiel stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 3a dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die lediglich zur Vermeidung von Wiederholungen durch einen Apostroph gekennzeichnet sind. 3b shows an alternative embodiment of an arrangement of electro-acoustic transducers 4 ' on a fiber 3 ' , This embodiment is largely consistent with that described above and in 3a illustrated embodiment, so that the same reference numerals are used for corresponding components, which are characterized only to avoid repetition by an apostrophe.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die einzelnen elektro-akustischen Wandler 4' abwechselnd unterschiedliche Polarisationsrichtungen aufweisen, wie aus den gegensätzlich ausgerichteten Pfeilen ersichtlich ist. Entsprechend sind die benachbarten elektro-akustischen Wandler 4' jeweils in einem Abstand zueinander angeordnet, der gleich der halben Wellenlänge (oder einem ganzzahligen Vielfachen davon) der in die Faser 3' eingekoppelten Ultraschallwellen ist. Diese Anordnung der elektro-akustischen Wandler 4' in einem vorgegebenen Abstand ist wiederum erforderlich, damit sich die von den einzelnen elektro-akustischen Wandlern 4' eingekoppelten Ultraschallwellen in der Faser 3' positiv überlagern und nicht auslöschen.A special feature of this embodiment is that the individual electro-acoustic transducer 4 ' have alternately different polarization directions, as can be seen from the oppositely directed arrows. Accordingly, the adjacent electro-acoustic transducers 4 ' each arranged at a distance from each other, which is equal to half the wavelength (or an integer multiple thereof) in the fiber 3 ' coupled ultrasonic waves is. This arrangement of the electro-acoustic transducer 4 ' At a given distance, in turn, it is necessary to keep up with the individual electro-acoustic transducers 4 ' coupled ultrasonic waves in the fiber 3 ' positively superimpose and not extinguish.

Die 4a bis 4d zeigen unterschiedliche Geometrien der Spitze 5 des Wellenleiters 2, wobei 4d die in 1 bereits gezeigte sphärische Geometrie der Spitze 5 wiedergibt.The 4a to 4d show different geometries of the top 5 of the waveguide 2 , in which 4d in the 1 Spherical geometry of the tip already shown 5 reproduces.

4a zeigt dagegen eine konkave Spitze 5', wohingegen die 4b und 4c kegelförmig spitz zulaufende Spitzen 5'' bzw. 5''' zeigen. Die Spitzen 5'' und 5''' in den 4b und 4c unterscheiden sich hierbei lediglich durch den jeweiligen Konuswinkel, wobei die Spitze 5''' spitzwinkliger zuläuft als die Spitze 5''. 4a on the other hand shows a concave tip 5 ' whereas the 4b and 4c tapered pointed tips 5 '' respectively. 5 ''' demonstrate. The tips 5 '' and 5 ''' in the 4b and 4c differ here only by the respective cone angle, the tip 5 ''' more acute than the tip 5 '' ,

5a zeigt einen Querschnitt aus 3a durch die Faser 3 im Bereich des elektro-akustischen Wandlers 4. Aus dieser Darstellung ist ersichtlich, dass der elektro-akustische Wandler 4 in diesem Ausführungsbeispiel aus zwei planparallelen Platten 6, 7 besteht, zwischen denen die Faser 3 eingepresst ist, wobei die planparallelen Platten 6, 7 des elektroakustischen Wandlers 4 auf der Mantelfläche der Faser 3 aufliegen. 5a shows a cross section 3a through the fiber 3 in the field of electro-acoustic transducer 4 , From this representation it can be seen that the electro-acoustic transducer 4 in this embodiment of two plane-parallel plates 6 . 7 between which the fiber exists 3 is pressed, wherein the plane-parallel plates 6 . 7 of the electroacoustic transducer 4 on the lateral surface of the fiber 3 rest.

Der Zwischenraum zwischen den planparallelen Platten 6, 7 ist hierbei durch einen Silberleitkleber 8 gefüllt. Anstelle des Silberleitklebers 8 kann jedoch auch eine andere Anpassungsschicht verwendet werden.The space between the plane-parallel plates 6 . 7 is here by a silver conductive adhesive 8th filled. Instead of the silver conductive adhesive 8th however, another adjustment layer may be used.

5b zeigt ein alternatives Ausführungsbeispiel einer möglichen Ankopplung, wobei dieses Ausführungsbeispiel weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 5a gezeigten Ausführungsbeispiel übereinstimmt, so dass zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 5a verwiesen wird und im Folgenden für entsprechende Bauteile dieselben Bezugszeichen verwendet werden, die lediglich zur Vermeidung von Verwechslungen durch zwei Apostrophe gekennzeichnet sind. 5b shows an alternative embodiment of a possible coupling, this embodiment being largely similar to that described above and in FIG 5a shown embodiment, so that to avoid repetition of the above description 5a and reference is made in the following for corresponding components, the same reference numerals, which are characterized only to avoid confusion by two apostrophes.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die Faser 3'' einen quadratischen Querschnitt aufweist, wodurch die effektive Kontaktfläche zwischen den planparallelen Platten 6'', 7'' und der Mantelfläche der Faser 3'' vergrößert wird, was zu einer effektiveren Einkopplung der Ultraschallwellen beiträgt.A special feature of this embodiment is that the fiber 3 '' has a square cross-section, whereby the effective contact area between the plane-parallel plates 6 '' . 7 '' and the lateral surface of the fiber 3 '' is increased, which contributes to a more effective coupling of the ultrasonic waves.

5c zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für die Ankopplung der elektro-akustischen Wandler 4 an die Faser 3 des Wellenleiters 2. 5c shows a further embodiment of the coupling of the electro-acoustic transducer 4 to the fiber 3 of the waveguide 2 ,

Hierbei weisen die elektro-akustischen Wandler 4 eine ringförmige Piezokeramik 9 auf, welche die Faser 3 hohlzylindrisch umgibt, wobei sich in dem Ringspalt zwischen der ringförmigen Piezokeramik 9 und der Faser 3 wiederum ein Silberleitkleber 10 befindet.Here are the electro-acoustic transducer 4 an annular piezoceramic 9 on which the fiber 3 hollow cylindrical surrounds, wherein in the annular gap between the annular piezoceramic 9 and the fiber 3 again a silver conductive adhesive 10 located.

Das in 5d dargestellte Ausführungsbeispiel einer möglichen Ankopplung der elektro-akustischen Wandler 4 an die Faser 3 stimmt weitgehend mit dem vorstehend beschriebenen und in 5c dargestellten Ausführungsbeispiel überein, so dass im Folgenden zur Vermeidung von Wiederholungen auf die vorstehende Beschreibung zu 5c verwiesen wird.This in 5d illustrated embodiment of a possible coupling of the electro-acoustic transducer 4 to the fiber 3 is largely consistent with that described above and in 5c illustrated embodiment, so that in the following to avoid repetition of the above description 5c is referenced.

Eine Besonderheit dieses Ausführungsbeispiels besteht darin, dass die ringförmige Piezokeramik in mehrere Segmente 11 unterteilt ist, die über den Umfang verteilt um die Faser 3 herum angeordnet sind.A special feature of this embodiment is that the annular piezoceramic into several segments 11 divided, which is distributed around the circumference around the fiber 3 are arranged around.

Ferner zeigt 5e ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine mögliche Ankopplung an die Faser 3, die hierzu mit einem Beschichtungsmaterial 12 aus einem piezoaktiven Material beschichtet ist.Further shows 5e another embodiment of a possible coupling to the fiber 3 for this purpose with a coating material 12 is coated from a piezoactive material.

Schließlich zeigt 6 den Wellenleiter 2 der in 1 dargestellten Koppleranordnung 1 bei der Bearbeitung eines Knochens 13, wobei der Knochen 13 eine im oberen Bereich dargestellte Spongiosa und eine im unteren Bereich dargestellte Kortikalis 14 aufweist. Aus der Darstellung der Spongiosa ist weiterhin ersichtlich, dass diese eine komplizierte heteroge ne innere Struktur aufweist und neben einer festen Phase 15 auch eine flüssige Phase 16 beinhaltet.Finally shows 6 the waveguide 2 the in 1 illustrated coupler arrangement 1 when working on a bone 13 where the bone 13 a cancellous bone shown in the upper part and a cortex shown in the lower part 14 having. From the representation of the spongiosa is further evident that this has a complicated heterogeneous ne internal structure and in addition to a solid phase 15 also a liquid phase 16 includes.

Über den Wellenleiter 2 werden hierbei Ultraschallwellen einer ersten Schwingungsmode mit einer ersten Frequenz und einer ersten Wellenlänge in den Knochen 13 eingekoppelt. Die Ultraschallwellen der ersten Frequenz im Bereich von 200 kHz bis 900 kHz breiten sich hierbei aufgrund ihrer relativ geringen Frequenz unterhalb der Grenzfrequenz des Messobjekts hauptsächlich in der festen Phase 15 aus und weisen aufgrund der relativ großen Wellenlänge eine entsprechend große Eindringtiefe auf.About the waveguide 2 In this case, ultrasonic waves of a first vibration mode with a first frequency and a first wavelength in the bone 13 coupled. The ultrasonic waves of the first frequency in the range of 200 kHz to 900 kHz, due to their relatively low frequency below the cutoff frequency of the measurement object, mainly propagate in the solid phase 15 and have due to the relatively large wavelength on a correspondingly large depth of penetration.

Über den Wellenleiter 2 werden auch hierbei Ultraschallwellen einer ersten oder zweiten Schwingungsmode mit einer zweiten Frequenz und einer zweiten Wellenlänge in den Knochen 13 eingekoppelt. Diese Ultraschallwellen der zweiten Frequenz liegen dagegen im Frequenzbereich von 0,9 MHz bis 3 MHz oberhalb der Grenzfrequenz und breiten sich hauptsächlich in der flüssigen Phase 16 aus. Allerdings haben die Ultraschallwellen der zweiten Frequenz aufgrund der kleineren Wellenlänge eine größere Ortsauflösung und eine kleinere Todzone.About the waveguide 2 In this case too, ultrasonic waves of a first or second oscillation mode having a second frequency and a second wavelength are introduced into the bone 13 coupled. By contrast, these ultrasonic waves of the second frequency lie in the frequency range from 0.9 MHz to 3 MHz above the cutoff frequency and propagate mainly in the liquid phase 16 out. However, due to the smaller wavelength, the ultrasonic waves of the second frequency have a larger spatial resolution and a smaller dead zone.

Die in dem Knochen 13 rückgestreuten oder reflektierten Ultraschallwellen werden von der Koppleranordnung 1 detektiert und anschließend ausgewertet, wobei eine multifrequente Auswertung sowohl der Ultraschallwellen der ersten Frequenz als auch der Ultraschallwellen der zweiten Frequenz den Vorteil der großen Eindringtiefe der sich in der festen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der ersten Frequenz mit dem Vorteil der großen Ortsauflösung der sich in der flüssigen Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der zweiten Frequenz miteinander kombiniert.The one in the bone 13 backscattered or reflected ultrasonic waves are from the coupler assembly 1 detected and then evaluated, with a multi-frequency evaluation of both the ultrasonic waves of the first frequency and the ultrasonic waves of the second frequency the advantage of large penetration depth of propagating in the solid phase ultrasonic waves of the first frequency with the advantage of large spatial resolution in the liquid phase propagating ultrasonic waves of the second frequency combined.

Darüber hinaus ermöglicht der Einsatz der erfindungsgemäßen Koppleranordnung 1 bei einer Untersuchung bzw. bei einer Bearbeitung des Knochens 13 eine dynamische Fokussierung, indem die einzelnen Fasern 3 des Wellenleiters 2 unabhängig voneinander angesteuert werden, wie eingangs bereits ausführlich beschrieben wurde.In addition, the use of the coupler arrangement according to the invention makes it possible 1 during an examination or when working on the bone 13 a dynamic focusing, adding the individual fibers 3 of the waveguide 2 be driven independently of each other, as already described in detail above.

Die Erfindung ist nicht auf die vorstehenden beschriebenen bevorzugten Ausführungsbeispiele beschränkt. Vielmehr ist eine Vielzahl von Varianten und Abwandlungen möglich, die ebenfalls von dem Erfindungsgedanken Gebrauch machen und deshalb in den Schutzbereich fallen.The invention is not limited to the above described preferred embodiments. Rather, a lot of variants and modifications possible, which also make use of the idea of the invention and therefore fall within the scope.

Claims (33)

Koppleranordnung (1) zur Ein- und/oder Auskopplung von Ultraschallwellen, insbesondere in einem Ultraschallgerät, mit mindestens einem langgestreckten Wellenleiter (2) zur Führung der Ultraschallwellen und mindestens einem an den Wellenleiter (2) angekoppelten elektro-akustischen Wandler (4) zur Erzeugung und/oder Detektion der Ultraschallwellen, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4) seitlich an den Wellenleiter (2, 3, 3') angekoppelt ist.Coupler arrangement ( 1 ) for coupling and / or decoupling ultrasonic waves, in particular in an ultrasound device, with at least one elongate waveguide ( 2 ) for guiding the ultrasonic waves and at least one to the waveguide ( 2 ) coupled electro-acoustic transducer ( 4 ) for generating and / or detecting the ultrasonic waves, characterized in that the transducer ( 4 ) laterally to the waveguide ( 2 . 3 . 3 ' ) is coupled. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass entlang dem Wellenleiter (2) mehrere elektroakustische Wandler (4) jeweils seitlich an den Wellenleiter (2, 3, 3') angekoppelt sind.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 1, characterized in that along the waveguide ( 2 ) several electroacoustic transducers ( 4 ) each side of the waveguide ( 2 . 3 . 3 ' ) are coupled. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Wandler (4) jeweils die gleiche Polarisationsrichtung aufweisen und in Längsrichtung des Wellenleiters (3) äquidistant in einem Abstand angeordnet sind, der im wesentlichen gleich der Wellenlänge der Ultraschallwellen in dem Wellenleiter (3) oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the adjacent transducers ( 4 ) each have the same polarization direction and in the longitudinal direction of the waveguide ( 3 ) are arranged equidistantly at a distance substantially equal to the wavelength of the ultrasonic waves in the waveguide ( 3 ) or an integer multiple thereof. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (4) in dem Wellenleiter (3) Ultraschallwellen einer ersten Schwingungsmode mit einer ersten Wellenlänge und einer ersten Frequenz sowie Ultraschallwellen einer ersten oder zweiten Schwingungsmode mit einer zweiten Frequenz sowie Ultraschallwellen einer zweiten Schwingungsmode mit einer zweiten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Frequenz größeren zweiten Frequenz erzeugen, wobei die Anzahl der Wandler (4) kleiner oder gleich dem halben Quotienten aus der zweiten Frequenz und der ersten Frequenz ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 3, characterized in that the transducers ( 4 ) in the waveguide ( 3 ) Generate ultrasonic waves of a first oscillation mode having a first wavelength and a first frequency and ultrasonic waves of a first or second oscillation mode having a second frequency and ultrasonic waves of a second oscillation mode having a second wavelength and a second frequency which is greater than the first frequency, wherein the number of transducers ( 4 ) is less than or equal to half the quotient of the second frequency and the first frequency. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die benachbarten Wandler (4') jeweils entgegengesetzte Polarisationsrichtungen aufweisen und in Längsrichtung des Wellenleiters (3') äquidistant in einem Abstand angeordnet sind, der im wesentlichen gleich der halben Wellenlänge der Ultraschallwellen in dem Wellenleiter (3') oder einem ganzzahligen Vielfachen davon ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 2, characterized in that the adjacent transducers ( 4 ' ) each have opposite polarization directions and in the longitudinal direction of the waveguide ( 3 ' ) are arranged equidistantly at a distance substantially equal to half the wavelength of the ultrasonic waves in the waveguide ( 3 ' ) or an integer multiple thereof. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandler (4') in dem Wellenleiter (3') Ultraschallwellen einer ersten Schwingungsmode mit einer ersten Wellenlänge und einer ersten Frequenz sowie Ultraschallwellen einer ersten oder zweiten Schwingungsmode mit einer zweiten Wellenlänge und einer gegenüber der ersten Frequenz größeren zweiten Frequenz erzeugen, wobei die Anzahl der Wandler (4') kleiner oder gleich dem Quotienten aus der zweiten Frequenz und der ersten Frequenz ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 5, characterized in that the transducers ( 4 ' ) in the waveguide ( 3 ' ) Generate ultrasonic waves of a first oscillation mode having a first wavelength and a first frequency, and ultrasonic waves of a first or second oscillation mode having a second wavelength and a second frequency which is greater than the first frequency, wherein the number of transducers ( 4 ' ) is less than or equal to the quotient of the second frequency and the first frequency. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler eine Piezokeramik aufweist, die zur Erzeugung der Ultraschallwellen der ersten Schwingungsmode mit der ersten Frequenz zu Quer-Dehnungsschwingungen anregbar ist und zur Erzeugung der Ultraschallwellen der ersten oder zweiten Schwingungsmode mit der zweiten Frequenz zu Dicken-Dehnungsschwingungen anregbar ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transducer has a piezoceramic, which is excitable to generate the ultrasonic waves of the first vibration mode with the first frequency to transverse strain oscillations and for generating the ultrasonic waves of the first or second vibration mode with the second frequency Thickness-extensional vibrations can be excited. Koppleranordnung (1) nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz zwischen 200 kHz und 1 MHz und die zweite Frequenz zwischen 1 MHz und 3 MHz liegt.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of claims 4 to 7, characterized in that the first frequency between 200 kHz and 1 MHz and the second frequency between 1 MHz and 3 MHz. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (2) mehrere Fasern (3, 3') aufweist, wobei die Wandler (4, 4') jeweils seitlich an die einzelnen Fasern (3, 3') oder Gruppen von Fasern (3, 3') angekoppelt sind.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the waveguide ( 2 ) several fibers ( 3 . 3 ' ), wherein the transducers ( 4 . 4 ' ) each side of the individual fibers ( 3 . 3 ' ) or groups of fibers ( 3 . 3 ' ) are coupled. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasern (3) am proximalen Ende des Wellenleiters (2) bezüglich der Längsrichtung des Wellenleiters (2) sternförmig abstehen.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 9, characterized in that the individual fibers ( 3 ) at the proximal end of the waveguide ( 2 ) with respect to the longitudinal direction of the waveguide ( 2 ) protrude in a star shape. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Fasern (3) des Wellenleiters (2) mindestens teilweise unterschiedliche Schallausbreitungsgeschwindigkeiten aufweisen.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 9 or 10, characterized in that the individual fibers ( 3 ) of the waveguide ( 2 ) have at least partially different sound propagation velocities. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (2) ein distales Ende (5, 5', 5'', 5''') zur Materialbearbeitung aufweist, wobei das distale Ende (5, 5' , 5'', 5''') bezüglich der Längsrichtung des Wellenleiters (2) rotationssymmetrisch geformt ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the waveguide ( 2 ) a distal end ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' ) for material processing, wherein the distal end ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' ) with respect to the longitudinal direction of the waveguide ( 2 ) is rotationally symmetrical. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das distale Ende (5, 5', 5'', 5''') des Wellenleiters (2) sphärisch, konisch oder konkav geformt ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the distal end ( 5 . 5 ' . 5 '' . 5 ''' ) of the waveguide ( 2 ) is spherical, conical or concave. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem Wandler (4, 4') und dem Wellenleiter (3, 3') als Koppelmittel ein Silberleitkleber (10) oder eine Anpassungsschicht angeordnet ist.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that between the transducer ( 4 . 4 ' ) and the waveguide ( 3 . 3 ' ) as coupling agent a silver conductive adhesive ( 10 ) or an adaptation layer is arranged. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4, 4') zwei Teile (6, 7, 6'', 7'') aufweist, zwischen denen eine oder mehrere Fasern (3, 3'') des Wellenleiters (2) angeordnet sind.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transducer ( 4 . 4 ' ) two parts ( 6 . 7 . 6 '' . 7 '' ) between which one or more fibers ( 3 . 3 '' ) of the waveguide ( 2 ) are arranged. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4, 4') den Wellenleiter (3, 3') ringförmig umgibt.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the transducer ( 4 . 4 ' ) the waveguide ( 3 . 3 ' ) surrounds annularly. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass der Wandler (4, 4') mehrere Segmente (11) aufweist, die über den Umfang des Wellenleiters (3, 3') verteilt angeordnet sind.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 16, characterized in that the transducer ( 4 . 4 ' ) several segments ( 11 ), which extends over the circumference of the waveguide ( 3 . 3 ' ) are arranged distributed. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (2, 3, 3') aus einem starren Material besteht.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the waveguide ( 2 . 3 . 3 ' ) consists of a rigid material. Koppleranordnung (1) nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (2, 3, 3') mindestens teilweise aus Aluminium, Aluminiumoxid, Titanium, Edelstahl oder anderen Metallen oder Oxiden besteht.Coupler arrangement ( 1 ) according to claim 18, characterized in that the waveguide ( 2 . 3 . 3 ' ) consists at least partially of aluminum, aluminum oxide, titanium, stainless steel or other metals or oxides. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenleiter (2, 3, 3') aus einem flexiblen Material besteht.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the waveguide ( 2 . 3 . 3 ' ) consists of a flexible material. Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der elektro-akustische Wandler (4, 4') ein Piezoelement aufweist.Coupler arrangement ( 1 ) according to one of the preceding claims, characterized in that the electro-acoustic transducer ( 4 . 4 ' ) has a piezoelectric element. Ultraschallgerät, insbesondere medizinisches Diagnose- oder -therapiegerät oder Materialbearbeitungs- oder -prüfgerät mit einer Koppleranordnung (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche.Ultrasonic device, in particular medical diagnostic or therapeutic device or material processing or testing device with a coupler arrangement ( 1 ) according to any one of the preceding claims. Ultraschallverfahren zur Untersuchung eines Messobjekts (13) mit den folgenden Schritten: – Einkopplung von Ultraschallwellen einer ersten Schwingungsmode mit einer ersten Frequenz und einer ersten Wellenlänge in das Messobjekt (13), wobei die erste Frequenz kleiner als eine durch das Messobjekt (13) vorgegebene Grenzfrequenz ist, unterhalb derer sich in dem Messobjekt Ultraschallwellen im wesentlichen nur in einer festen Phase des Messobjekts (13) ausbreiten, – Erzeugung von Ultraschallwellen einer zweiten Frequenz in der flüssigen Phase des Messobjekts (13) durch eine Interaktion zwischen der festen Phase und einer flüssigen Phase des Messobjekts (13), – Detektion der aus dem Messobjekt (13) zurück gestreuten und/oder reflektierten und/oder verzögerten Ultraschallwellen mit der ersten Frequenz und/oder der zweiten Frequenz, – Auswertung der Intensität und/oder der Laufzeit und/oder des Frequenzspektrums und/oder der Verzögerungszeit der detektierten Ultraschallwellen der ersten Frequenz und/oder der zweiten Frequenz.Ultrasound method for the examination of a test object ( 13 ) with the following steps: coupling ultrasonic waves of a first oscillation mode with a first frequency and a first wavelength into the measurement object ( 13 ), wherein the first frequency is less than one through the measuring object ( 13 ) predetermined limit frequency is below which in the object of measurement ultrasonic waves substantially only in a solid phase of the test object ( 13 ), generation of ultrasonic waves of a second frequency in the liquid phase of the test object ( 13 ) by an interaction between the solid phase and a liquid phase of the measurement object ( 13 ), - Detection of the object to be measured ( 13 ) backscattered and / or reflected and / or delayed ultrasonic waves having the first frequency and / or the second frequency, - evaluation of the intensity and / or the transit time and / or the frequency spectrum and / or the delay time of the detected ultrasonic waves of the first frequency and / or the second frequency. Ultraschallverfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Frequenz zwischen 200 kHz und 0,9 MHz und die zweite Frequenz zwischen 0,9 MHz und 3 MHz liegt.Ultrasonic method according to claim 23, characterized that the first frequency between 200 kHz and 0.9 MHz and the second Frequency is between 0.9 MHz and 3 MHz. Ultraschallverfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in fester Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der ersten Frequenz und die sich in flüssiger Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der zweiten Frequenz gemeinsam durch eine breitbandige Ultraschallstrahlung in das Messobjekt (13) eingekoppelt werden, wobei sich die in fester Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der ersten Frequenz und die sich in flüssiger Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der zweiten Frequenz durch die Wechselwirkung der eingekoppelten breitbandigen Ultraschallstrahlung mit dem Messobjekt (13) ausbilden.Ultrasonic method according to claim 23 or 24, characterized in that the solid phase propagating ultrasonic waves of the first frequency and the propagating in the liquid phase ultrasonic waves of the second frequency together by a broadband ultrasonic radiation into the measurement object ( 13 ), wherein the ultrasonic waves propagating in the solid phase of the first frequency and the ultrasonic waves of the second frequency propagating in the liquid phase due to the interaction of the coupled broadband ultrasonic radiation with the test object ( 13 ) train. Ultraschallverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass die eingekoppelte breitbandige Ultraschallstrahlung eine Mittenfrequenz aufweist, die größer ist als die zweite Frequenz.Ultrasonic method according to claim 25, characterized in that that the coupled broadband ultrasonic radiation has a center frequency, which is bigger as the second frequency. Ultraschallverfahren nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass die sich in fester Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der ersten Frequenz und die sich in flüssiger Phase ausbreitenden Ultraschallwellen der zweiten Frequenz jeweils getrennt voneinander durch Ultraschallstrahlungen mit unterschiedlichen Mittenfrequenzen in das Messobjekt (13) eingekoppelt werden.Ultrasonic method according to claim 23 or 24, characterized in that the solid-phase propagating ultrasonic waves of the first frequency and the liquid-phase propagating ultrasonic waves of the second frequency are each separated from each other by ultrasound radiations having different center frequencies in the measuring object ( 13 ) are coupled. Ultraschallverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass eine Vielzahl von Ultraschallwellen räumlich verteilt in das Messobjekt (13) eingekoppelt werden, wobei die Verzögerungszeit und/oder die Phasenlage der einzelnen Ultraschallwellen getrennt voneinander eingestellt wird, um die räumliche Lage des Fokus der Ultraschallwellen in dem Messobjekt (13) festzulegen.Ultrasonic method according to one of claims 23 to 27, characterized in that a plurality of ultrasonic waves spatially distributed in the measurement object ( 13 ), wherein the delay time and / or the phase position of the individual ultrasonic waves is adjusted separately from one another in order to determine the spatial position of the focus of the ultrasonic waves in the measurement object ( 13 ). Ultraschallverfahren nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, dass die räumliche Lage des Fokus der Ultraschallwellen in dem Messobjekt (13) in Abhängigkeit von der Auswertung der Intensität und/oder der Laufzeit und/oder des Frequenzspektrums der detektierten Ultraschallwellen festgelegt wird.Ultrasonic method according to claim 28, characterized in that the spatial position of the focus of the ultrasonic waves in the measurement object ( 13 ) is determined as a function of the evaluation of the intensity and / or the transit time and / or the frequency spectrum of the detected ultrasonic waves. Ultraschallverfahren nach Anspruch 29, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Auswertung der Intensität und/oder der Laufzeit und/oder des Frequenzspektrums der detektierten Ultraschallwellen die räumliche Lage einer Grenzfläche in dem Messobjekt (13) ermittelt wird, wobei der Fokus der Ultraschallwellen in dem Messobjekt (13) auf die Grenzfläche eingestellt wird.Ultrasonic method according to claim 29, characterized in that by the evaluation the intensity and / or the transit time and / or the frequency spectrum of the detected ultrasonic waves, the spatial position of an interface in the measurement object ( 13 ), wherein the focus of the ultrasonic waves in the measurement object ( 13 ) is adjusted to the interface. Ultraschallverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen Ultraschallwellen jeweils über eine Faser eines mehrfaserigen Wellenleiters in das Messobjekt (13) eingekoppelt und/oder aus dem Messobjekt (13) detektiert werden, wobei die einzelnen Fasern des Wellenleiters jeweils getrennt mit mindestens einem elektroakustischen Wandler verbunden sind.Ultrasonic method according to one of claims 23 to 30, characterized in that the individual ultrasonic waves in each case via a fiber of a multi-fiber waveguide in the measurement object ( 13 ) coupled and / or from the measurement object ( 13 ) are detected, wherein the individual fibers of the waveguide are each separately connected to at least one electroacoustic transducer. Ultraschallverfahren nach Anspruch 31, gekennzeichnet durch folgende Schritte: – Ermittlung der Laufzeiten der Ultraschallwellen zwischen der Einkopplung in das Messobjekt (13) und der anschließenden Detektion, wobei die Laufzeit für die einzelnen Fasern des Wellenleiters getrennt ermittelt wird, – Ermittlung der Verteilungsfunktion der Laufzeiten für die einzelnen Fasern des Wellenleiters, – Einstellung des Fokus der eingekoppelten Ultraschallwellen in Abhängigkeit von der ermittelten Verteilungsfunktion.Ultrasonic method according to claim 31, characterized by the following steps: determination of the propagation times of the ultrasonic waves between the coupling into the measuring object ( 13 ) and the subsequent detection, wherein the transit time for the individual fibers of the waveguide is determined separately, - Determining the distribution function of the transit times for the individual fibers of the waveguide, - Adjusting the focus of the coupled ultrasonic waves as a function of the determined distribution function. Ultraschallverfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Messobjekt (13) ein Knochen mit einer Kortikalis und einer Spongiosa ist.Ultrasonic method according to one of claims 23 to 32, characterized in that the measuring object ( 13 ) is a bone with a cortex and cancellous bone.
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