DE3039523C2

DE3039523C2 - Gerät zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen nach der B-Modus-Sektorabtastung

Info

Publication number: DE3039523C2
Application number: DE3039523A
Authority: DE
Inventors: Otaro Hino Tokyo Ando; Toshitaka Hachioji Tokyo Suwaki
Original assignee: Olympus Optical Co Ltd
Current assignee: Olympus Corp
Priority date: 1979-10-24
Filing date: 1980-10-20
Publication date: 1987-01-02
Also published as: DE3039523A1; GB2063474A; GB2063474B; FR2467583A1; US4391282A; FR2467583B1

Description

Betätigungsbereich des Endoskops vorgesehener Betätigungshandgriff 9 gedreht wird. Am distalen Endbereich 5 ist ein Beobachtungsfenster 11 neben einem Beleuchtungsfenster 13 vorgesehen. Das Beleuchtungsfenster 13 ist über eine weiter unten im einzelnen beschriebene Lichtführung, die sich durch den einschiebbaren Bereich 3, den Betätigungsbereich 7 und ein Schutzrohr 15 erstreckt, mit einer hier nicht gezeigten Lichtquelle optisch verbunden, um die Innenseite des Zöloms zu beleuchten. Das Beobachtungsfenster 11 ist durch eine weiter unten im einzelnen beschriebene Bildführung, die sich durch den einschiebbaren Bereich 3 und den Betätigungsbereich 7 erstreckt, mit einem Beobachtungsbereich 17 optisch verbunden, der mit einem Okular versehen ist. Durch das Beobachtungsfenster wird djs Bild des Zöloms beobachtet, welches mit der genannten Beleuchtungsoptik beleuchtet ist.

Beim vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Endoskop 1 in der Nähe desjenigen Bereichs des distaien Endes, an dem das BeubaCmüfigsiensier !! und das Beleuchtungsfenster 13 vorgesehen ist, mit einem Hüllbereich 19 versehen. Dieser Hüllbereich 19 umschließt einen weiter unten im einzelnen erläuterten Ultraschallschwinger, der ortsfest angeordnet und so betätigbar ist, daß er einen Ultraschallstrahl aussendet und empfängt, sowie einen Ultraschallreflexionsspiegel, der dem Ultraschsllschwinger gegenüber und drehbar angebracht ist.

Außerdem ist in der Nähe des Ultraschallreflexionsspiegels eine Drehscheibe, die gemeinsam mit dem Uitraschallreflexionsspiegel drehbar ist, und ein Drehwinkelfühler angeordnet, welcher so betätigbar ist. daß er den Drehwinkel der Drehscheibe feststellt, um die Abtastposition des Ultraschallstrahls zu bestimmen.

Im Betätigungsbereich 7 ist eine Antriebseinrichtung zum Drehen des Ultraschallwellenreflexionsspiegels gemeinsam mit der Drehscheibe vorgesehen. Die Antriebseinrichtung ist mit dem Ultraschalireflexionsspiegei und der Drehscheibe über ein flexibles Kraftübertragungsglied verbunden, welches sich durch den einschiebbaren Bereich 3 erstreckt.

Außerdem ist das Endoskop 1 außen mit einer Signalverarbeitungsschaltung 21 versehen, mit der die Übertragung und der Empfang des vom Ultraschallschwinger im Endoskop 1 ausgesendeten Ultraschallstrahls ebenso wie die Umdrehung der Antriebseinrichtung gesteuert wird und mit der außerdem das vom Ultraschallschwinger empfangene Signal und die vom Drehwinkelfühler abgegebene Winkelinformation verarbeitet wird. Die Signalverarbeitungsschaltung 21 ist mit einer Kathodenstrahlröhre 23 eines Überwachungsgeräts verbunden, um eine Ultraschallabbildung wiederzugeben.

Fig. 2 zeigt im einzelnen ein Ausführungsbeispiel eines distalen Endbereichs des einschiebbaren Bereichs einer Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhie gemäß der Erfindung, wie sie in F i g. 1 gezeigt ist. In F i g. 3 ist im einzelnen der Ultraschallreflexionsspiegel. die Drehscheibe, der Drehwinkelfühler, die Antriebseinrichtung und das Kraftübertragungsglied gezeigt. Durch den flexiblen, einschiebbaren Bereich 3 erstreckt sich eine Lichtführung 25. die Beleuchtungslicht weiterleitet, sowie eine Bildführung 27, die eine Abbildung der Leibeshöhle eines Körpers überträgt. Das lichtabgebende Ende der Lichtführung 25 liegt dem Beleuchtungsfenster !3 gegenüber, welches aus Glas besteht und in den einschiebbaren Bereich 3 so eingepaßt ist, daß die Innenseite der Leibeshöhle beleuchtet werden kann. Die Abbildung der beleuchteten Leibeshöhle kann mit bloßem Auge durch das Beobachtungsfenster 11 am Beobachtungsbereich 17 betrachtet werden, der ein Glas. Prisma 29, eine Bildformoptik 31 und die Bildführung 27 aufweist. Die Oberflächen des Beobachtungs- und Belcuchlungsfensters 11 bzw. 13 können mit Wasser oder dgl. gewaschen und gesäubert werden, welches z. B. durch eine Wasserleitung 33 zugeführt wird, die sich durch den einschiebbaren Bereich 3 ίο erstreckt.

Der einschiebbare Bereich 3 ist an seinem distalen Ende mit dem Hüllbereich 19 versehen, der einen Ultraschallschwingcr 35, welcher ortsfest angeordnet ist und einen Ultraschallstrahl aussendet und empfängt, sowie einen Ultraschallrefltxionsspiegel 37 umschließt, der dem Ultraschaüschv.'ir.ger 35 gegenüber drehbar angebracht ist. Eingangs- und Ausgangssignale des Ultraschallschwingers 35 werden von der Signalverarbeitungsschaltung 21 empfangen bzw. in diese durch ein Signalkabel 39 eingegeben, '.velchcs sich durch den einschiebbaren Bereich 3 erstreckt. Diejenige Oberfläche des Ultraschallreflexionsspiegels 37, die dem Ultraschallschwinger 35 gegenüberliegt, ist um 45° gegenüber der senkrechten Oberfläche des Ultraschallschwingers 35 geneigt, um eine Sektorabtastung des vom Ultraschallschwinger 35 abgegebenen Ultraschallstrahls in einer Richtung im wesentlichen rechtwinklig zur Längsrichtung des einschiebbaren Bereichs 3 zu bewirke λ wie durch einen Pfeil A in F i g. 2 angedeutet.

Das reflektierte Echo fällt mit Hilfe des Ultraschallreflexionsspiegels 37 auf den Ultraschallschwinger 35 zurück. Der Ultraschallreflexionsjpiegel 37 ist an einer Welle 47 befestigt, die mit Dichtungsmaterial 41 und Lagern 43,45 drehbar abgestützt ist. Mit der Welle 47 ist eine Drehscheibe 49 einstückig ausgebildet, die dazu dient, den Drehwinkel des Ultraschallreflexionsspiegels 37. d. h. die Sektorabtastposition des Ultraschallstrahls festzustellen.

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehscheibe 49 an einer ihrer beiden Oberflächen mit einem streifenförmigen reflektierenden Bereich 51 versehen, der sich in radialer Richtung der Drehscheibe 49 erstreckt, wie F i g. 3 zeigt. Der mit dem reflektierenden Bereich 51 versehenen Oberflächenseite der Drehscheibe 49 gegenüber sind die jeweiligen Enden eines Paares optischer Fasern 53,4, 53ß angeordnet, deren andere Enden sich durch den einschiebbaren Bereich 3 erstrecken und einem Lichtabgabeelement 55Λ bzw. einem Lichtempfangselement 55ß gegenüberliegen, die im Betätigungsbereich 7 des Endoskops vorgesehen sind. Der Hüllbereich 19 ist von einem Ballon 57 aus Gummi, organischem Harz oder dgl. bedeckt. Die Öffnung des Ballons 57 ist am distalen Endbereich 5 des einschiebbaren Bereichs 3 z. B. mittels eines O-Ringes 59 hermetisch abgedichtet. Der einschiebbare Bereich 3 ist mit Wasserzufuhr- und -abfuhrleitungen 63Λ 63ß versehen, die mit dem Inneren 61 des Ballons 57 in Verbindung stehen und wahlweise ein ultraschallwellenübertragendes Medium, z. B. Wasser oder dgl- ins Innere 61 des Ballons 57 leiten.

Im Betätigungsbereich 7 des Endoskops ist nicht nur das Lichtabgabeelement 55Λ und das Lichtempfangselement 55Z? angeordnet sondern auch ein Motor 65 und ein Winkeldetektor 67, z. B. ein kodierter Drehgeber oder dgl, der jedesmal wenn der Motor 65 um einen gegebenen Winke! gedreht wird, einen Impuls erzeugt, wie F i g. 3 zeigt Die Umdrehung des Motors 65 wird über Zahnräder 69Λ 695 an den Winkeldetektor 67

weitergegeben. Der Winkeldetektor 67 ist außerdem mittels eines flexiblen Kraftübertraeungsgliedes 71, beispielsweise eines schraubenlinienförmig gewundenen Drahts oder dgl., der sich durch den einschiebbaren Bereich 3 erstieckt, mit dem Ultraschallreflexionsspiegel 37 verbunden, der vom Motor 65 über die Zahnräder 69/4, 69ß und das Kraftübertragungsglied 71 in Umdrehung versetzt wird. Bei dem so aufgebauten Gc'.it fällt das vom Lichtabgabeelement 55/4 ausgesendete Licht durch die optische Faser 53/4 auf eine der Oberflächen der Drehscheibe 49. Mit Hilfe des Ultraschallreflexionsspiegels 37 und der Drehscheibe 49, die als Ganzes vom Motor 65 über die Zahnräder 694, 69ß und das Kraftübertragungsglied 71 gedreht werden, fällt nur dann ein starkes reflektiertes Licht auf das Lichtempfangselement 55ß, wenn der reflektierende Bereich 51, der auf einer der Oberflächen der Drehscheibe 49 vorgesehen ist, in solche Stellung gelingt, daß er den optischen Fasern 53-4, 53ß gegenüberliegen, die beide im Betätigungsbereich 7 des Endoskops vorgesehen sind.

Wenn das Kraftübertragungsglied 71 gebogen oder gedreht wird, besteht die Tendenz, daß es mit der l.ichtführung 25, der Bildführung 27 oder dgl. in Berührung gelangt und diese beschädigt. Um eine solche Beschädigung der Lichtführung 25, der Bildführung 27 oder dgl. zu vermeiden, erstreckt sich beim vorliegenden Ausführungsbeispiel das Kraftübertragungsglied 71

ίο durch ein flexibles Rohr bzw. einen Schlauch 72, der z. B. aus Teflon (Wz) (Polytetrafluorethylen) hergestellt ist.

Das vom Lichtabgabeelement 55/4 ausgesendete Licht fällt, durch die optische Faser 53-4 übertragen, auf die Abschrägung 52 an der Drehscheibe 49 und wird dort reflektiert. Das reflektierte Licht fällt, durch die optische Faser 53ß übertragen, auf das Lichtempfangselement 55S. Da die Abschrägung 52 in ihrer Gestalt verjüngt ist, ändert sich beim Drehen der Drehscheibe 49 und folglich des Ultraschallreflexionsspiegels 37

liegt. L/d<tii Λαιιιι αιή

i^tiiiit-ιιιμ- l\j -~vL/3iaiiu z.vm3v_iicii

fangselement 555 ein Abtaststartsignal abgegeben werden, welches die Sektorabtaststartposition des Ultraschallstrahls, d. h. den absoluten Drehwinkel der Drehscheibe 49 darstellt.

Zwischen dem Ultraschallreflexionsspiegel 37 und dem Winkeldetektor 67, die ihren Antrieb vom Motor 65 über das Kraftübertragungsglied 71 erhalten, ergibt sich eine Abweichung aufgrund des Spiels in der Drehrichtung des Kraftübertragungsgliedes 71 im Vergleich zum Ruhestand. Das Ausmaß dieser Abweichung ändert sich entsprechend der Belastung des K'-ftübertragungsgliedes 71 aufgrund der Drehgeschwindigkeit des Motors 65, des Ausmaßes der Abbiegung des einschiebbaren Bereichs 3 sowie von Reibung an verschiedenen Stellen. Wenn man davon ausgeht, daß ein unregelmäßiges Ausmaß an Abweichung, welches während einer Umdrehung des Motors 65 erzeugt wird, bei der Messung eines relativen Drehwinkels ausgehend vom Abtaststartsignal, welches vom Lichtempfangselement 55S abgegeben und vom Winkeldetektor 67 festgestellt wird, außer acht gelassen werden kann, ist es möglich, eine wahre Winkelinformation zu erhalten, die die absolute Richtung des Ultraschallstrahls zeigt. Eine solche Messung ist außerordentlich wirksam als Mittel ium Feststellen der absoluten Richtung des Ultraschallstrahls bei einem Ultraschalldiagnosegerät für das Zölom, welches einen flexiblen einschiebbaren Bereich hat, bei dem das Ausmaß des Abbiegens bei der Benutzung zweckmäßig abgeändert werden kann.

Fig.4 zeigt im einzelnen ein anderes Ausführungsbeispiel des distalen Endbereichs des einschiebbaren Bereichs einer Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle gemäß der Erfindung, wie sie in Fig. 1 gezeigt ist In F i g. 5 ist im einzelnen der Ultraschallreflexionsspiegel, ein weiteres Ausführungsbeispiel der Drehscheibe gemäß F i g. 2 und 3, ein Drehwinkelfühler und ein Kraftübertragungsglied gezeigt

Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Drehscheibe 49 an einer ihrer Oberflächen mit einer verjüngten Neigung bzw. Abschrägung 52 versehen, die einem Sektorabtastbereich (ca. 69°) des Ultraschallstrahls entspricht und so behandelt ist daß sie eine totale Reflexion bewirkt Der Abschrägung 52 gegenüber sind die Enden eines Paares optischer Fasern 53-4, 535 angeordnet deren andere Enden sich durch den einschiebbaren Bereich 3 erstrecken und dem Lichtabgabeelement 55/4 bzw. dem Lichtempfangselement 55ß Stirnfläche der optischen Faser 53/4 und der Stirnfläche der optischen Faser 53ß, auf die Licht auffällt, einerseits, und der Abschrägung 52 andererseits, und ruft eine entsprechende Änderung der auf das Lichtempfangselement 55ß auftreffenden Lichtmenge hervor. Folglich kann anhand des Ausganges des Lichtempfangselements 55ßeine Winkelinformation erhalten werden, die den Drehwinkel der Drehscheibe 49 und folglich des ültraschallreflexionsspiegels 37 wiedergibt.

Wenn der Ausgang des Lichtempfangselements 55ß nichtlinear ist, kann er leicht mit Hilfe einer geeigneten Korrekturschaltung linear gemacht werden. Soll eine digitale Winkelinformation erhalten werden, so kann die in der oben beschriebenen Weise erhaltene analoge Winkelinformation mittels eines Analog-Digital-Umsetzers in einen Digitalwert umgewandelt werden.

F i g. 6 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer Signalverarbeitungsschaltung 21 gemäß Fig. 1.
Das vom in F i g. 3 gezeigten Lichtempfangselement 55S abgegebene Abtaststartsignal wird an eine Verzögerungsschaltung 73 angelegt und um ein? gegebene Zeit verzögert und dann zum Einstellen an ein Flip-Flop 75 weitergegeben, welches bewirkt, daß eine Torschaltung 77 geöffnet wird. Die Verzögerungsschaltung 73 hat außerdem die Aufgabe, eine Feineinstellung zu bewirken, damit die Richtung der auf der Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes angezeigten Abtastlinie mit der wahren Richtung des Ultraschallstrahls in Übereinstimmung gebracht wird.

Der vom Winkeldetektor 67 gelieferte Impuls gelangt über die Torschaltung 77 an einen Zähler 79, der die Aufgabe hat, anhand eines im Zähler eingestellten Wertes einen Sektorwinkel zu bestimmen, der auf der Kathodenstrahlröhre 23 angezeigt wird. Wenn der Zähler bis zu dem eingestellten Wert Impulse zählt, bewirkt er eine Rückstellung des Flip-Flops 75, wodurch die Torschaltung 77 geschlossen wird. Aufeinanderfolgende Zählwerte des Zählers 79 werden in Dauerspeicher 81Λ bzw. 81B eingegeben, um Adressen zu spezifizieren. Aufgabe der Dauerspeicher 81 A, 815 ist es, im voraus Digitalwerte entsprechend sin θ und cos θ in Abhängigkeit vom Ablenkwinkel θ des Ultraschallstrahls zu speichern und als Ausgabe einen Funktionswert der durch den Ausgang des Zählers 79 spezifizier- ten Adressen abzugeben. Der Ausgang der Dauerspeicher 81A, 81 B wird an einen Digital-Analog-Umsetzer 83/4 bzw. 83ß angelegt und in analoge Spannungswerte £"sin θ bzw. fcos θ umgewandelt die dann an analoge

Datenübertragungssteuereinheiten oder Multiplexer 85/4 bzw. 85Ö weitergegeben werden. Die Ausgänge der Digital-Analog-Umsetzer 83/4,83ß ändern nicht ständig ihre Spannung sondern entsprechen den Ausgängen von sin Θ-cos Θ-Funktion-Potentiometern, die bereits früher als Winkeldetektor eingesetzt wurden. Die analogen Multiplexer 85/4, 85ß erhalten außerdem von einem Sägezahngenerator 87 Sägezahnwellen, welche sie mit den Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer 83/4, 83B multiplizieren, um Ablenkungssignale für die Kathodenstrahlröhre 23 zu erzeugen. Diese Ablenkungssignale werden an X- bzw. K-Achsenanschlüsse der Kathodenstrahlröhre 23 angelegt, deren Z-Achsenanschluß den Ausgang des Ultraschallschwingers 35 erhält, der verstärkt und festgestellt wird, damit eine Helligkeitsmodulation vorgenommen werden kann, so daß auf der Kathodenstrahlröhre 23 eine Ultraschall-Schichtaufnahme wiedergegeben werden kann.

Wenn das Winkelauflösungsvermögen des Winkeldeicktors 57 nicht ausreicht, wird der von ihm gelieferte Ausgang über einen in F i g. 6 strichpunktiert gezeigten Frequenzmultiplexer 89 an die Torschaltung 77 gelegt. Der Frequenzmultipiexer 89 besteht aus einer phasenstarren Schleife 91, an der Pulse anliegen, die der Winkeldetektor 67 liefert, sowie einem Frequenzteiler 93, der die Frequenz des Ausganges der phasenstarren Schleife 91 in V/v teilt und den Ausgang derselben einem die Phase feststellenden Eingangsanschluß der phasenstarren Schleife 91 zuführt. Durch Anwendung dieser Maßnahme ist sichergestellt, daß das Winkelauflösungsvermögen auf einen Wert erhöht wird, der im wesentlichen /V-mal größer ist als das Winkelauflösungsvermögen des Winkeldetektors 67 selbst. Außerdem bietet dies den bedeutenden Vorteil, daß eine Abbildung mit sehr dünner Abtastliniendichte erhalten werden kann.

Fig. 7 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Signalverarbeitungsschaltung21 gemäß Fig. 1.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird die dem vom Winkeldetektor 67 gelieferten Ablenkungswinkel des Ultraschallstrahls gemäß Fig.3 proportionale Spannung über einen Analog-Digital-Wandler 78 an den Zähler 79 angelegt. Im Zähler 79 entspricht der vom Analog-Digital-Wandler 78 gelieferte gesamte digitale Ausgang dem absoluten Wert der analogen Ausgangsspannung des Winkeldetektors 67, aber der am wenigsten signifikante Bitausgang des Analog-Digital-Umsetzers 78 wird geändert, wenn der Ablenkungswinkel des Ultraschallstrahls um einen konstanten Winkel geändert wird. Folglich ist es bei Benutzung nur des am wenigsten signifikanten Bitausgangs des Analog-Digital-Umsetzers 78 möglich, den Impuls zu erhalten, der nur der Winkeländerung des Ultraschallstrahls, unabhängig vom Ausmaß der Abweichung des Winkeldetektors 67 von der praktischen Richtung des Ultraschallstrahls entspricht. Der erhaltene Impuls wird dann vom Zähler 79 in der oben anhand von F i g. 6 erläuterten Weise gezählt

F i g. 8 zeigt ein weiteres Ausführunssbeispie! der Signalverarbeitungsschaltung 21 gemäß F i g. 1.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Motor 65 von einer elektrischen Quelle 95 so erregt, daß er mit gleichbleibender Geschwindigkeit gedreht wird. Wie oben schon beschrieben, wird die Umdrehung des Motors 65 über das Kraftübertragungsglied 71 an die Drehscheibe 49 und den Ultraschallreflexionsspiegsl 37 übertragen, um sowohl die Drehscheibe 49 als auch den Ultraschallreflexionsspiegel 37 mit gleichbleibender Geschwindigkeit zu drehen.

Der Drehwinkel der Drehscheibe 49 und damit des Uliraschallr--"exio ^Spiegels 37 wird mit dem oben erwähnten Winkeldetektor 67 einschließlich des Lichtempfangselements 55,4 festgestellt, um ein Signal zu erzeugen, welches einem Drehwinkel θ des Ultraschallreflexionsspiegels 37 entspricht. Das entstehende Signal wird an einen sin Θ-Genei ator 97 und einen cos θ-Generator 99 anglegt, die ein sin Θ- bzw. ein cos Θ-Signal erzeugen.

Der Ausgang des Drehwinkelfühlers in Form des Winkeldetektors 67 wird außerdem an eine Komparatorschaltung 101 einer Ultraschallwellensende- und -empfangssignalverarbeitungsschaltung 103 angelegt, zu der der Ultraschallschwinger 35 gehört, um jedesmal, wenn die Drehscheibe 49 und folglich der Ultraschallreflexionsspiegel 37 um einen gegebenen Winkel θ_υ gedreht worden ist^einen Impuls zu erzeugen. Der auf diese Weise erzeugte Impuls wird an einen Triggerimpulsgenerator 105 angelegt, welcher einen Triggerimpuls erzeugt, der an einen Sägezahngenerator iö? angelegt wird, um eine Sägezahnwelle der Größe At zu erzeugen, wobei A eine Konstante und f der Ablauf der Zeit ab Erzeugung des Ultraschallimpulses ist. Diese Sägezahnwelle und die obenerwähnten sin Θ- und cos Θ-Signale werden an einen Wobbelgenerator 109 weitergegeben, der eine Multipliziereinrichtung aufweist, um ein sägezahnwellenartiges Ablenksignal und Austastsignal für die Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes zu erzeugen. Diese Ablenk- und Austastsignale liegen über einen Verstärker 111 an X- bzw. V-Achsenanschlüssen der Kathodenstrahlröhre 23

an.

Der vom Triggerimpulsgenerator 105 abgegebene Triggerimpuls liegt außerdem an einem Hochfrequenzimpulsgenerator 113 an, der einen Hochfrequenzimpuls erzeugt, welcher einem Kraftverstärker 115 eingegeben wird, um verstärkt zu werden und dann über einen Umschaltkreis 117 an den Ultraschallschwinger 35 weitergegeben zu werden. Auf diese Weise wird die Abtastung des Ultraschallreflexionsspiegels 37 mit der Ablenkung in der Kathodenstrahlröhre 23 synchronisiert.
Die vom Ultraschallschwinger 35 ausgesendete Ultraschalwelle wird vom Körper reflektiert und erneut zum Ultraschallschwinger 35 zurückgegeben, wo sie in ein elektrisches Signal umgewandelt wird. Dies Signal liegt über den Umschaltkreis 117 an einem Hochfrequenzverstärker 119 an, der das Signal verstärkt.

Das verstärkte Signal wird an eine Detektorschaltung 121 weitergegeben, die das Signal feststellt und das festgestellte Signal an einen Verstärker 123 weitergibt, der es verstärkt und dann an den Z-Achsenanschluß der Kathodenstrahlröhre 23 als Helligkeitsmodulationssignal anlegt. Der Umschaltkreis 117 schützt den Hochfrequenzverstärker 119 davor, daß er dem Unterschied zwischen der elektrischen Antriebskraft des Ultraschallschwingers 35 und der elektrischen Kraft susgesetzt wird, die die vom Körper reflektierte

fei Ultraschallwelle erzeugt. Auf diese Weise ist es möglich, das Sektorabt...--.bild durch poiarc Koordinaten ?*?i-ipiT> Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 23 st-.^b-Men.

F i g. 9 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel der Signalverarbeitungsschaltung 21 gemäß F ig. 1.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das vom Winkeldetektor 67 einschließlich des Lichtempfangselements 55S gelieferte analoge Drehwinkelsigna! an einen Verstärker 125 angelegt, der das Signal verstärkt und

aann an einen Analog-Digital-Umsetzer 127 weitergibt, wo es in einen digitalen Wert umgewandelt wird. Der daraus resultierende digitale Wert wird in Festwertspeicher 129, 131 eingegeben, um deren Adressen zu spezifizieren. Aufgabe der Festwertspeicher 129, 131 ist es, im voraus digitale Werte zu speichern, die sin Θ und cos Θ in Abhängigkeit vom Ablenkungswinkel θ des Ultraschallreflcxionsspiegels 37 d. h. des Ultraschallstrahls entsprechen, und als Ausgänge die Funktionswerte der Adressen zu liefern, die vom Ausgang des Analog-Digital-Umsetzers 127 spezifiziert wurden. Die die oben genannten Funktionswerte darstellenden digitalen Werte werden an Digital-Analog-Umsetzer 133, 135 angelegt, um in analoge Spannungswerte E sin θ bzw. E cos θ umgewandelt und dann an analoge Multiplexer 137 bzw. 139 angelegt zu werden. In der Zwischenzeit wird z. B. das das am wenigsten signifikante Bit wiedergebende Signal des Ausganges des Analog-Digital-Umsetzers 127 an einen Sägezahngenei">!"r IAi anoplpoi Her pine entsprechende Sägezahnwelle erzeugt, die in die analogen Multiplexer 137, 139 eingegebe.: wird, welcl.e die Sägezahnwelle mit den Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer 133, 135 multiplizieren, um Ablenkungssignale zu erzeugen, Diese Ablenkungssignale werden an die X- bzw. y-Achsenanschlüsse der Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgeräts angelegt. Das weniger signifikante eine Bit-Ausgangssignal des Analog-Digital-Umsetzers 127 wird an den Triggerimpulsgenerator 105 oder den Hochfrequenzimpulsgenerator 113 der Ultraschallwellensende- und -empfangssignalverarbeitungsschaltung 103 gemäß Fig. 8 angelegt, die das Signal in der oben beschriebenen Weise behandelt, um ein Helligkeitsmodulationssignal zu erhalten, welches dann an den Z-Achsenanschluß der Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes angelegt wird, um die Sektorabtastabbildung des Ultraschallstrahls auf der Kathodenstrahlröhre in den polaren Koordinaten wiederzugeben.

Bei dem in Fig.5 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die Drehscheibe 49 mit der Abschrägung 52 versehen, um eine Änderung der Lichtmenge aufgrund einer Änderung des durchgelassenen Lichts festzustellen und ein analoges Drehwinkelsignal zu erhalten.

Gemäß einer Alternative kann aber auch die mit der gleichen Abschrägung 52 versehene Drehscheibe 49 einem Wirbelstromdetektor 143 gegenüber angeordnet werden, wie Fig. 1OA zeigt, um den Abstand zwischen der Abschrägung 52 und dem Wirbelstromdetektor 143 festzustellen und daraus ein analoges Drehwinkelsignal in der gleichen Weise wie gemäß F i g. 5 zu erhalten.

Fig. 1OB zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der in Fig.5 gezeigten Drehscheibe 49. In diesem Fall ist derjenige Bereich "?5 der Drehscheibe 43, der dein Sekiürabtastbereich de-, Ultraschallstrahls entspricht, so magnetisiert, daß die Magnetisierungsstärke sich kontinuierlich in Drehrichtung der Drehscheibe 49 ändert Diese Stärke der Magnetisierung wird dann mittels eines Magnetfühlers festgestellt, um das schon erwähnte analoge Drehwinkelsignal zu erhalten.

Außerdem kann bei der in Fig. 1OB gezeigten Drehscheibe 49 das Lichtreflexionsvermögen im erwähnten Bereich 145 konr,r,iiierik-h so fsandtrt sein, daß das oben envähr.-c analoge Drehv.inkeisigna! hier anhand der Stärke des reflektierten Lichts erhalten wird.

Gemäß einer Alternative kann auch das Lichtdurchlärsigkeitsmaß des erwär.racü Bereichs 145 kontinuierlich geändert sein und dieser B~r-_:e^h 145 dem Lichtabgabe· und Lichtempfangseleme.it gegenüber angeordnet sein, um das schon erwännie analoge Drehwinkelsignal anhand der auf das Lichtempfangselement auf'^effuiden Liciumenge /r, irur.Ucn.

Fs si"d die verschiedensten Einrichtungen J^nkbar, iiiit ienen das den Ablenkungswinkel des Ultraschallstrahls wiedergebende analoge Drehwir,Kelsignal anhand der drehbaren Drehscheibe gemeinsam mit dem 'Jitraschallreflexionsspiegel erhalten werden kann.

to Solche Einrichtungen beruhen auf vier T'ätsfiche, daß br» Benutzung einer Drehscheibe mit Abschrägung die Änderung des Abstandes zwischen der Be/.ugsposition und einem erhabenen Bereich der Abschrägung festgestellt wird, um das analoge Drehwinkelsigi:al zu

ι; erhalten, und daß bei Benutzung einer flachen Drehscheibe die Informationsdichte sich kontinuierlich in Drehrichtung ändert, so daß die gewünschte Information mit Hilfe des Sensors festgestellt werden kann, um das analoge Drehwinkelsignal zu erhalten.

m Wie schon erwähnt, ist es möglich, das analoge Drehwinkelsignal anhand der drehbaren Scheibe gemeinsam mit dem Ultraschallreflexionsspiegel zu erhalten.

Gemäß einer Alternative kann aber auch Information, die den Drehwinkel wiedergibt, digital auf einem gewitschten Bereich der Drehscheibe aufgezeichnet sein und diese digitale Information abgelesen werden, um ein digitales Drehwinkelsignal (ein Impulssignal) zu erhalten.

F i g. 11 zeigt eine Drehscheibe 49, die in demjenigen Bereich, der dem Sektorabtastbereich entspricht, mit einer Anzahl von Schlitzen 147 versehen ist, welche den Drehwinkel wiedergeben und sich in radialer Richtung erstrecken. Den beiden Oberflächen der Drehscheibe ist einmal das Lichtabgabeelement 55Λ und einmal das Lichtempfangselement 55ß gegenüber angeordnet, so daß das durch die Schlitze 147 hindurchtretende Licht vom Lichtempfangselement 55ß empfangen wird, um das ge wünschte digitale Signal zu erhalten. Bei diesem Ausführungsbeispiel kann der durch die Schlitze 147 hindurchtretende Lichtfluß mittels einer Linse oder einer Faser in geeigneter V/eise konzentriert werden.

Die in der Drehscheibe 49 ausgebildeten Schlitze 147 können auch durch eine reflektierende Oberfläche ersetzt sein, die das in der oben beschriebei.~n Weise reflektierte Licht empfängt, um das gewünschte digitale Signal zu erhalten. Gemäß einer Alternative kann derjenige Bereich der Drehscheibe 49, der mit den Schützen 147 versehen ist, magnetisiert sein, und die Stärke der Magnetisierung läßt sich dann magnetise'·; feststellen, um das gewünscht: digitale Signal zu erhalten.

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiei der Signalverarbeitungsschaltung 21 gemäß F i g. 1, mit dem das digitale Winkelsignal (Impulssignal) so weiterverarbeitet werden kann, daß das Sektorabtastbild auf der Kathodenstrahlröhre 23 des Überwachungsgerätes abgebildet werden k<i.nn.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird ein Startimpuls.

der den Sektorabtastbeginn wiedergibt, an ein? Verzögerungsschaltung 149 angelegt, um den Impuls um eine gegebene Zeitspanne zu verrügfi^r:. Dann wird der I-npuis zum Einstellen an ein Hip-Flop 151 weiiergegeben, wodurch eine Torschaltung 153 geöffnet wird.

Die Verzögerungsschaltung 145 bewirkt erne Feineinstellung, um die Richtung der Abiastlinien, die au? aer Kathodenstreniröbre 23 ^ogebiidet werden, nut der; waiir-.;n RieiH., ogen des· UkraschalistruMs :r_: Überfein-

Stimmung zu bringen.

Ober die Torschaltung 153 wird ein Winkeldetektionsimpuls, der den Drehwinkel wiedergibt, in einen Zähler 155 eingegeben, der anhand des eingestellten Wertes den abzubildenden Sektorwinkel bestimmt. Wenn der Zähler 155 die Anzahl bis zum eingestellten Wert zählt, veranlaßt er das Flip-Flop 15t, die Verbindung aufzulösen, wodurch die Torschaltung 153 geschlossen wird. Aufeinanderfolgende Zählwerte des Zählers 155 werden an permanente Festwertspeicher 157 bzw. 159 angelegt, um deren Adressen zu spezifizieren. Die Festwertspeicher 157, 159 haben die Aufgabe, im voraus die Digitalwerte zu speichern, die sin θ bzw. cos θ in Abhängigkeit vom Ablenkungswinkel θ des Ultraschallstrahls entsprechen, und als Ausgänge die Funktionswerte der Adressen zu liefern, die vom Ausgang des Zählers 155 spezifiziert wurden. Die von oen Festwertspeichern 157, 159 gelieferten Ausgänge liegen an Digital-Analog-Umsetzern 161, 163 an, wo sie in analoge Spannungswerte E sin θ bzw. E cos θ umgewandelt werden, die dann an analoge Multiplexer 165 bzw. 167 weitergegeben werden. Die Ausgänge der Digital-Analog-Umsetzer 161, 163 ändern nicht ständig ihre Spannung sondern entsprechen den Ausgängen von sin Θ- bzw. cos Θ-Generator-Potentiometern, die schon früher als Winkeldetektor benutzt wurden.

Bei diesem Ausführungsbeispiel wird der Winkeldetektionsimpuls, den die Torschaltung 153 liefert, auch an einen Sägezahngenerator 169 angelegt, der eine Sägezahnwelle erzeugt, die an die analogen Multiplexer 165 bzw. 167 weitergegeben wird, welche die Sägezahnwelle mit den Ausgängen der Digital-Analog-Umsetzer 161, 163 multiplizieren, um Ablenkungssignale für die Kathodenstrahlröhre 23 zu erzeugen. Diese Ablenkungssignale liegen an den X- bzw. V-Achsenanschlüssen der Kathodenstrahlröhre 23 an.

Der von der Torschaltung 153 gelieferte Winkeldetektionsimpuls wird außerdem an den Hochfrequenzimpulsgenerator 113 der Ultraschallsende- und -empfangssignalverarbeitungsschaltung 103 gemäß Fig.8 angelegt, wo er die erwähnte Behandlung erfährt, wie beim schon vorher beschriebenen Ausführungsbeispiel, um ein Helligkeitsrnodulationssignal zu erhalten, welches dann an den Z-Achsenanschluß der Kathodenstrahlröhre 23 angelegt wird, um das Sektorabtastbild des Ultraschallstrahls in polaren Koordinaten abzubilden. Wenn das Winkelauflösungsvermögen für den Winkeldetektionsimpuls nicht ausreicht. A-ird dieser Impuls über einen Frequenzmultiplexer 171, der in Fig. 12 strichpunktiert gezeigt ist, an die Torschaltung 153 angelegt. Der Frequenzmultiplexer 161 weist eine phasenstarre Schleife 173 und einen Frequenzteiler 175 auf, welcher die Frequenz des Ausganges der phasenstarren Schleife 173 durch N teilt und den Ausgang, dessen Frequenz V/v beträgt, an den Phasendetektionseingangsanschluß der phasenstarren Schleife 173 anlegt, um auf diese Weise eine l'requenzmultiplikation durchzuführen. So wird das Winkelauflösungsvermögen im wesentlichen A/-mal größer, und infolgedessen kann eine Abbildung mit dünner Abtastliniendichte erhalten werden.

Die Signalverarbcitungsschaltung gemäß Fig. 12 ist nötig, um den Startimpuls für die Sektorabtastung zu benutzen. Dieser Startimpuls kann von einem Sensor erhalten werden, der der gleiche ist, wie er zum Erhalt des Winkeldetektionsimoulses benutzt wird. Hierzu wird z. B. das Aiisnuß der Reflexion. Transmission oder der Stärke der Magnetisierung desjenigen Bereichs der Drehscheibe, der dem Startimpuls entspricht, unterschiedlich gegenüber demjenigen Bereich gestaltet, der den Drehwinkel ergibt.

Es werden z. B. die in F i g. 11 gezeigten Schlitze 147, die den Startimpuls abgeben, in radialer Richtung verlängert und der von ihnen abgegebene Startimpuls von einem getrennten Meßfühler festgestellt, der ausschließlich für die Wahrnehmung dieses Startimpulses benutzt wird.

F i g. 13A zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel einer Einrichtung zum Erhalt eines Startimpulses, bei der eine Gruppe von Streifen verwendet ist, die gleichmäßige Abstände voneinander haben und Winkeldetektionsimpulse abgeben, sowie ein Streifen 177, der an einer Stelle angeordnet ist, die der Startposition entspricht, und der eine größere Breite hat.

F i g. 13B zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Einrichtung, mit der ein Startimpuls erhalten werden kann und bei der eine Gruppe von Streifen vorgesehen ist, die in gleichen Abständen voneinander angeordnet sind und Winkeldetektiorssirnpulse abgeben, wobei in einem Bereich, der der Startposition entspricht, die Streifen weggelassen sind.

Für das in Fig. 13A gezeigte Ausführungsbeispiel wird der Ausgang eines hier nicht gezeigten Meßfühlers, der die Streifen wahrnimmt, an einen monostabilen Multivibrator 179 und eine Verzögerungsschaltung 181 angelegt und der Ausgang der Verzögerungsschaltung 181 sowie ein + (?-Ausgang des monostabilen Multivibrators 179 gehen an eine UND-Schaltung 183.

Die vom hier nicht gezeigten Meßfühler erhaltenen Impulse entsprechen nach Höhe und Breite den Streifen gemäß Fig. 15A. Die + Q-Ausgangsimpulse des monostabilen Multivibrators 179 sind in F i g. 15B gezeigt. Die Ausgangsimpulse des Meßfühlers, die in Fig. 15A gezeigt sind, werden durch die Verzögerungsschaltung 181 geringfügig verzögert, so daß der Startimpuls gemäß F i g. 15C erhalten werden kann.

Beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 13B werden die von einem hier nicht gezeigten, die Streifen wahrnehmenden Meßfühler abgegebenen Ausgangsimpulse zu den in F i g. 16A gezeigten Impulsen.

Wenn die Impulse gemäß Fig. 16A an einen monostabilen Retrigger-Multivibrator angelegt werden kann ein Startimpuls gemäß Fig. 16B von dessen Ausgang erhalten werden.

Die Erfindung ist nicht auf die oben beschriebene Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern läßt sich in

so vieler Hinsicht abwandeln. Während z. B. bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen der Ultraschallschwinger 35 ortsfest angeordnet und der Ultraschallreflexionsspiegel 37 drehbar ist, um die Sektorabtastung des Ultraschall^r.trahis zu bewirken, kann auch der Ultraschallschwinger 35 unmittelbar gedieht werden um die SektoraUastung des Ultraschallschwingers zu erzielen.

Die Position für den Beginn der Sektorabtastung des Ultraschallstrahls, mit anderen Worten der absolute Winkel des Ultraschallstrahls wird bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen optisch festgestellt. Jedoch kann der absolute Winkel auch durch Schließen eines mechanischen Schalters festgestellt werden, der einen Rotor und eine Bürste aufweist.

Ferner läßt sich die Erfindung nicht nur an einei Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle mil flexiblem einschiebbaren Bereich sondern auch ar einem UltraschaiSdiagriosegcrä! verwirklichen, welche;

einen festen oder starren einschiebbaren Bereich aufweist oder bei dem eine Ultraschallstrahlabtasteinrichtung und deren Antriebseinrichtung im distalen Endbereich des einschiebbaren Bereichs umschlossen und unmittelbar miteinander verbunden sind oder bei dem der Ultraschallstrahl von der Oberfläche des Körpers eines Patienten ausgesendet wird.

Außerdem kann die WinkeUnformation an der Rückseite des Ultraschallreflexionsspiegels gebildet werden. In diesem Fall kann der Ultraschallreflexionsspiegel als Drehscheibe verwendet werden. Bei den hier beschriebenen Ausführungsbeispielen ist die Ultraschalldiagnosevorrichtung gemäß der Erfindung in ein Endoskop mit Bildführung eingebaut Gemäß einer Alternative kann jedoch die erfindungsgemäße Ultraschalldiagnosevorrichtung auch in ein Endoskop eingebaut sein, welches statt der Bildführung eine Festkörperkameravorrichtung aufweist In diesem Fall kann die optische Abbildung und die Ultraschallabbildung der Leibeshöhle getrennt oder wahlweise auf der Kathodenstrahlröhre des Überwachungsgerätes abgebildet werden.

Es ist nicht immer nötig, die Ultraschalldiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle gemäß der Erfindung in ein Endoskop einzubauen.

Bei der Ultraschalldiagnosevorrichtung mit flexiblem einschiebbarem Bereich ist wie schon erwähnt, die Antriebseinrichtung für die Abtastung mit der Ultraschallstrahlabtasteinrichtung über ein flexibles Kraftübertragungsglied verbunden und der Ultraschallstrahl wird mit konstanter Geschwindigkeit gedreht, um auf der Kathodenstrahlröhre in Sektorabtastung oder Radialabtastung eine Ultraschal]abbildung zu zeigen. Hierbei wird der Winkeldetektor nur zum Feststellen der Winkeländerung und der Detektor zum Wahrnehmen der Ausgangsposition für das Abtasten anstelle des herkömmlichen Winkeldetektors benutzt, mit dem der absolute Winkel festgestellt wird. Folglich kann auf der Kathodenstrahlröhre das Ultraschallbild entsprechend der tatsächlichen Ultraschallstrahlrichtung unabhängig vom Ausmaß der Abweichung der vom Winkeldetektor festzustellenden Richtung von der tatsächlichen Richtung des Ultraschallstrahls abgebildet werden. Wenn die Antriebseinrichtung für die Abtastung über eine starre Welle mit der Ultraschallstrahlabtasteinrichtung verbunden ist und die Sektorabtastung von Hand oder durch Hin- und Herdrehen durchgeführt wird, ist die Abtastgeschwindigkeit des Ultraschallstrahls nicht

to gleichbleibend. Selbst in diesem Fall können, wenn der Ubertragungsimpuls durch den vom Winkeldetektor gelieferten Ausgangsimpuls ausgelöst wird, mit der Erfindung auf der Kathodenstrahlröhre feine Abtastlinien in gleichbleibenden Intervallen angezeigt und folglich ein Ultraschallbild abgebildet werden, welches sich durch konstante Intervalle in der Abtastliniendichte auszeichnet In ähnlicher Weise kann mit der Erfindung ein solches Ultraschallbild mit Hilfe der Ultraschaildiagnosevorrichtung für die Leibeshöhle abgebildet ·· erden, die einen flexiblen einsetzbaren Bereich aufweist und bei der die Ultraschallabtasteinrichtung von Hand von außen über einen Draht oder dgl. angetrieben wird oder bei der die Sektorabtastung dadurch erfolgt, daß von der Oberfläche eines Körpers in die Leibeshöhle hinein Ultraschallinipulse ausgesendet werden.

Bei der Ultraschalldiagnosevorrichtung ist der Ultraschallschwinger ortsfest angeordnet, während der Ultraschallreflexionsspiegel gedreht wird, um eine Sektorabtastung des Ultraschallstrahls zu bewirken, und der Drehwinkel der Drehscheibe, die gemeinsam mit dem Ultraschallreflexionsspiegel drehbar ist, wird festgestellt, um den Ablenkungswinkel des Ultraschallstrahls zu erhalten. Infolgedessen kann erfindungsgemäß der Ultraschallschwinger lange Zeit in stabilem Zustand benutzt werden, ohne daß dessen Verdrahtung beschädigt wird, und es kann eine exakte Winkelinformation erhalten und folglich auf der Kathodenstrahlröhre einen genaue Abbildung wiedergegeben werden.

Hierzu 10 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Gerät zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen nach der B-Modus-Sektorabtastung mit einer am distalen Ende eines Endoskops (1) angebrachten Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung (35,37), die über einen Motor (65) mit zugeordnetem Drehwinkeldetektor zum Erzeugen eines Drehwinkelsignals winkeldrehbar ist und mit einem Ablenksignalgenerator (21), der in Abgängigkeit vom Drehwinkelsignal ein mit der Verdrehung der Ultraschall-Sektorabtasteinrichtung (35, 37) synchrones Ablenksignal für einen Bildmonitor (23) liefert, dem das Ultraschall-Echosignal zur Darstellung der Schichtbildaufnahme zuführbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sektorabtasteinrichtung (35, 37) über eine flexible Welle (71) mit dem am äußeren Ende (7) des Endoskops (1) angebrachten Motor (65) antriebsmäßig verbunden ist und der Ultraschall-Sektorabta-Steinrichtung eine Einrichtung (49) zum Erzeugen eines der tatsächlichen Drehwinkelstellung der Sektor-Abtasteinrichtung (35, 37) entsprechenden Synchronisiersignals zugeordnet ist, mit dem im Ablenksignalgenerator (21) das Ablenksignal für den Bildmonitor (23) synchronisierter ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Selccorabtasteinrichtung einem feststehenden, am distalen Ende (5) des Endoskops (11) angeordneten Ultraschallwandler (35) und einen demgegenüber drehbar angeordneten und über dir. flexible Welle (71) angetriebenen Ultraschall-Retlektor (37) umfaßt.

3. Gerät nach Anspruch : oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einrichtung zum Erzeugen des Synchronisiersignales eine : jsammen mit der Ultraschall-Sektorabtasteinrichtung drehbares Drehteil (49) und einen daneben angeordneten zugehörigen Detektor (51) umfaßt.

4. Gerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (51) bei jeder Umdrehung des Drehteils (49) einen Startimpuls erzeugt, mit dem im Ablenksignalgenerator (21) aus den Drehwinkelsignalen des Drehwinkeldetektors (67) die damit synchronen Ablenksignale für den Bildmonitor (23) erzeugt werden.

5. Gerät nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehteil eine flache Scheibe (49) ist, die zusammen mit dem Ultraschall-Reflekior (37) verdrehbar ist.

6. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drehscheibe (49) mindestens ein lichtreflektierender Abschnitt (51) vorgesehen ist und der zugeordnete Detektor einen am äußeren Ende (7) des Endoskops (1) angeordneten Lichtgeber (55A) und einen Lichtempfänger (55b) aufweist, die jeweils über Lichtleiter (52/4, 53B) mit der am distalen Ende angeordneten Drehscheibe (49) optisch verbunden sind.

7. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) mindestens eine Abschrägung (52) aufweist und der zugehörige Detektor den Abstand gegenüber dieser Drehscheibe (49) feststellt.

8. Gerät nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) aus Metall besteht und der Detektor (8) ein Wirbelstromdetektor (143) ist.

9. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) aus magnetischem Material besteht und der Detektor ein Magnetfühler ist

10. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehscheibe (49) längs ihres Umfangs im gleichmäßigen Abstand aufgezeichnete und nur in einem Bereich unterbrochene Informationsaufzeichnungen (147) aufweist, die vom Detektor abgetastet werden.

11. Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Drehscheibe (49) Winkelinformationen aufgezeichnet sind, deren Aufzeichnungskonzentration sich kontinuierlich ändert, und der Detektor diese sich ändernde Aufzeichnungskonzentration abtastet

12. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Drehwinkeldetektor (67) ein optisch codierter Drehgeber ist

13. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Drehwinkeldetektor ein lineares Potentiometer und einen dessen Ana'iogwerte in einen digitalen Wert umsetzenden Analog-Digital-Wandler aufweist

14. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß der Ahlenksignalgenerator (21) einen Speicher (81A 815, 129, 131, 157, 159) aufweist, in welchem die dem Ablenkwinkel (Θ) des Ultraschall-Strahles entsprechenden Sinus- und Kosinus-Werte (sin Θ, cos Θ) gespeichert sind, die über die synchronisierten Signale des Drehwinkeldetektors (67) auslesbar sind und aus denen über Analog-Digital-Wandler (83A 83Ö, 85A 85ß, 133, 135, 137, 139, 161, 163, 165, 167) die Ablenksignale für den Bildmonitor (23) erzeugt werden.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenksignalgenerator (21) einen Zähler (79, 155) umfaßt, der über den Synchronimpuls des die tatsächliche Dt-ehwirtüc'stellung feststellenden Detektors (49, 51) gesteuert wird (über Flip-Flop 75,151) und der dann die Impulse des dem Motor zugeordneten Drehwinkeldetektors (67) zählt und über den dann der Speicher (81A 815,129,131, 157,159) gesteuert ist.

16. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Ablenksignalgenerator (21) einen monostabilen Multivibrator (179) und eine parallel dazu geschaltete Verzögerungsschaltung (181) aufweist, deren Ausgänge über eine UND-Schaltung (183) zusammengefaßt sind.

17. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Startimpulse mittels eines monostabilen retriggerbaren Multivibrators erzeugt werden.

18. Gerät nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschatl-Sektorabtasteinrichtung (35, 37) mit der Einrichtung (49, 51) zum Erzeugen des Synchronisiersignales in eher verformbaren Hülle (57) am distalen Ende des Endoskops (1) angeordnet sind, die mit einem ultraschallwellenübertragenden Medium gefüllt ist.

19. Gerät nach Anspruch 18, dadurch gekennzeichnet, daß das ultraschallwellenübertragende Medium über Zu- und Ableitungen in die verformba-

re Hölle ein- bi*. üCfOhrbai ist.

Die Erfindung betrifft ein Gerät gemäß Oberbegriff des Haup'anspruchs.

Geräte dieser Art sind bekannt (SPIE₁ Vol. 96, Optical Instrumentation in Medicine V, 1976, S. 345—348). Bei diesem bekannten Gerät ist die Ultraschall-Sektorabta-Steinrichtung Ober eine starre Welle mit dem Motor verbünd*-:. ü;c Richtung des Ultraschallstrahles entspricht also immer exakt dem jeweils erzeugten Drehwinkelsignal. Ein Gerät dieser Art kann zwar zur medizinischen Diagnose von Organen benutzt werden, die von außen relativ leicht zugänglich sind, die starr mit dem Motor verbundene Abtasteinrichtung kann beispielsweise zur Prostatablasenuntersuchung in das Rektun· eingeführt werden, die bekannten Geräte sind jedoch nicht zum Einführen in Leibeshöhlen von größerer Tiefe geeignet, wie dies mit einem üblichen flexibbn Endoskop möglich ist Mit dem bekannten Gerät könnte deshalb nicht die Speisehöhl^ oder der Magen, das Herz, die Bauchspeicheldrüse oder dgl. untersucht werden.

Es ist auch bekannt, eine Ultraschall-Abtasteinrichtung am distalen Ende eines flexiblen Endoskops anzuordnen und die Abtasteinrichtung über eine flexible Weile vom äußeren Ende des Endoskops aus von Hand verdrehbar anzuordnen (DE-OS 23 05 501 bzw. DE-GM 69 42 159). Würde man eine solche bekannte Endoskop-Anordnung im Zusammenhang mit einem Gerät der zuerst erwähnten Art verwenden, also anstelle der bekannten starren Wellenverbindung eine flexible Antriebswelle für die Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung verwenden, so könnten zwar auch tiefer im Körper liegende Organe untersucht werden, es wäre jedoch keine Gewähr dafür gegeben, daß die erzeugten Ultraschall-Echosignale unter allen Umständen mit den Drehwinkelsignalen synchron sind, da je nach Belastung und Krümmung der flexiblen Welle des Endoskops und je nach der jeweiligen Drehgeschwindigkeit des Motors und der Reibung der bewegten Teile die Winkelstellung der Ultraschall-Abtasteinrichtung am distalen Ende des Endoskops gegenüber der eingegebenen Motorstellung <5 am äußeren Ende des Endoskops verschieden sein kann. Es wurden also in Abhängigkeit vor·, nicht bestimmbaren Einflüssen verschobene Schichtaufnahmen am Monitor entstehen, je nachdem wie das Endoskop gerade eingesetzt ist, und wie groß die Winkelabweichung so zwischen Antriebsmotor und Ultraschall-Abtasteinrichtung ist.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Gerät zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen nach der B-Modus-Sektorabtastung der eingangs erwähnten Art so weiterzubilden und zu verbessern, daß mit ihm auch Untersuchungen in relativ tiefen Leibeshöhlen mit einem flexiblen Endoskop durchführbar sind, ohne daß hierbei Bildverfälschungen zu befürchten sind.

Diese Aufgabe wird ausgehend von einem Gerät gemäß Oberbegriff des Hauptanspruchs durch dessen kennzeichnenden Merkmale gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die erfindungsgemäße Maßnahme, den Drehwinkeldetektor z'im Erzeugen eines der tatsächlichen Drehwinkelstellung der Sektor-Abtasteinrichiung entsprechenden Synchron^:-iersignals unmittelbar am distalen Ende (ies Endoskops anzubringen und der dort angeordneten Uitrascliall-Sekioi-Abiasieinrichtung zuzuordnen, ist immer eine: genaue Wjnkeb-'.ordnung zwischen Uitraschallstrahl una Drehwinkels!:·:^! b?.w. \bl-nksignal für den Bildmonitor gegeben, selbst wenn die zwischen Motor und Sektorabtasteinrichtung ^.geordnete flexible Welle, die beispi?!swc^;ss ein schraubenlinienförmig gewundener Draht sein kann, durch äußere Einflüsse beeinflußt wird und daher eine gewisse Winkelverschiebung zwischen Motorwelle und Antriebswelle der Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung entsteht, wie dies beispielsweise beim starker; .Abbiegen des Endoskops, bei starker Belastung der Welle, abhängig von der Drehgeschwindigkeit des Motors und der Reibung der bewegten Teile geschehen kann, wird immer das Ablenksignal für den Bildmonitor synchron mit dem jeweiligen Abstrahlwinkel des Uhraschallimpulses erzeugt und damit immer genaue und unverfälschte Bilder am Bildmonitor erzeugt.

Bei einer drehbaren Anordnung der Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung am distalen Ende eines Endoskops ist es schwierig;den drehbaru: Teilen die nötigen elektrischen Verbindungsleitungen zuzuführen. Wenn die ganze Abtasteinrichtung über die flexible Welle gedreht wird, müßten auch die entsprechenden elektrischen Zuleitungen drehbar ausgeführt sein, es bestünde die Gfciahr, daß diese sehr leicht beschädigt werden und durch äußere Einflüsse, beispielsweise durch von außen eintretende Flüssigkeiten, ein Kurzschluß entsteht. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird gemäß einer Weiterbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Ultraschall-Sektor-Abtasteinrichtung selbst feststehend am distalen Ende des Endoskops anzubringen und nur einen demgegenüber drehbar angeordneten und über die flexible Welle angetriebenen Ultraschall-Reflektor vorzusehen. Damit können die Zufuhrdrähte zu der Abtasteinrichtung im Endoskop fest verlegt werden und es braucht nur der Ultraschall-Reflektor über die Welle mechanisch gedreht zu werden.

Die Erfindung wird im folgenden anhand scnematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Geräts,

Fig. 2 bis 5 zeigen Details von möglichen Ausführungsbeispielen für die Anordnung der 'Jltrascball-Sektor-Abtasteinrichtung im Endoskop sowie des zugehörigen Antriebes,

F i g. 6 bis 9 zeigen Blockschaltbilder der zugehörigen Signalaufbereitungsschaltung des Geräts,

Fig. 1OA, 1OB und 11 zeigen weitere Details des Drehwinkeldetektcrs,

Fig. 12 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einsr Signalverarbeitungschaitung für die Auswertung von digitalen Drehwinkelsignalen,

Fig. 13A, 13B, 14, 15A, 15B, 15C, 16A und 16B zeigen zugehörige Einzelheiten.

F i g. 1 zeigt die Gesamtansicht eines erfindungsgemäßen Geräts zum Darstellen von Ultraschall-Schicht-Bildaufnahmen nach der B-Modus-Sektorabtastung. Das Gerät umfaßt ein für seitliche Betrachtung ausgelegtes Endoskop 1, das zur Ultraschalldiagnose in beliebige Leibeshöhlen eines Patienten eir.setzbar ist, wobei das erzeugte Ultraschallbild auf einem Bildmonitor 23 darstellbar ist.

Ein Ei, \>'.kop 1 hat einen flexiblen einschieb'-aren Bereich, einen distalen Endbereich 5, der in beliebiger Richtung frei biegbar ist, wenn ein an einem