DE2839881A1 - Ultraschall-abtasteinrichtung - Google Patents

Description

PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 43OO ESSEN - ■ ΛΜ RUHrRSTElN 1 · TFL.: (02 O1) 4126 Seite -/£ - S 479

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j NACH<5EREICHt|

SECOND FOUNDATION 6325 DeSoto Avenue, Suite D, Woodland Hills, Kalifornien 91367, V.St.A.

Ultra scha11-Abta steinrichtung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Ultraschall-Abtasteinrichtung, insbesondere eine solche zur Erzeugung von Sektorabtastungen in einem abzutastenden Objekt.

Dynamische Querschnittsechografie (DCE) ist eine übliche Methode zur Erzeugung seguentieller, zweidimensionaler Bilder von Querschnittsscheiben der menschlichen Anatomie mit Hilfe von Ultraschallstrahlung bei einer Bildfrequenz, die die dynamische Sichtbarmachung sich bewegender Organe ermöglicht. Die DCE verwendenden Einrichtungen werden in der Regel DCE-Abtaster genannt und senden und empfangen kurze Ultraschall-" impulse in Form von schmalen bzw. scharfen Bündeln oder Linien. Die Amplitude bzw. Stärke des reflektierten Signals als eine Funktion der Zeit, die unter Verwendung einer Sollschallgeschwindigkeit in eine Stellung umgesetzt wird, wird auf einer Kathodenstrahlröhre oder einer anderen geeigneten Einrichtung in einer Radar- oder Sonaranzeigen analogen Weise zur Anzeige gebracht. Wenn auch DCE zur Erzeugung von Bildern irgendeines Objekts oder Gegenstandes verwendet werden kann, dient sie häufig zur Sichtbarmachung des Herzens und der Hauptherzgefäße.

Bekannte DCE-Abtaster können nach der Geometrie ihres Sicht-

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feldes (lineare oder sektorförmige Abtastung), nach den zur Abtastung dieses Sichtfeldes^ dienenden Mitteln (mechanische oder elektronische Abtastung) und· danach klassifiziert werden, ob der Wandler den Patienten oder das Objekt durch ein Wasserbad oder durch direkten Kontakt mit der Objektoberfläche, z.B. der Haut eines Patienten unter Verwendung eines geeigneten Kontaktgels oder -Öls abtastet. Lineare Abtasteinrichtungen erzeugen eine Abtastung aus einer Gruppe von nominell parallelen Abtastzeilen, die gegeneinander um einen Zeilenabstand versetzt angeordnet sind, der etwa mit der vor allem von den Wandlern der Einrichtung bestimmten effektiven Breite jeder Zeile vergleichbar ist. Der von solchen Wandlern abgebildete Querschnitt ist daher angenähert rechteckig, wobei seine Breite vom Zeilenabstand und der Gesamtanzahl der Zeilen bestimmt ist, während seine Tiefe von der verwertbaren Eindringtiefe der Ultraschallstrahlung in den Körper und dem eindeutigen Abtastbereich der Einrichtung bestimmt. Lineare. Abtaster werden allgemein dort benutzt, wo ein relativ großer Bereich an Körperoberfläche zur Verfügung steht, um die interessierenden Teile der Anatomie erfassen zu können, so z.B. bei der Abtastung von Unterleibsorganen. Sektorabtaster erzeugen Abtastungen aus einem Fächer von divergierenden Linien, die gegeneinander winkelbeabstandet sind, jedoch- einander nominell an einem Punkte schneiden. Die Winkelabtastung, sei sie eben oder uneben, hängt von der Einrichtung ab und ist im wesentlichen vergleichbar mit der effektiven Winkelbreite jeder Zeile. Der von solchen Abtastern abgebildete Querschnitt ist daher angenähert keil- oder tortenförmig, d.h. er umfaßt etwa einen Winkelsektor, dessen gesamte Winkelbreite oder dessen Sektor-Abtastwinkel von dem Winkelabstand der Zeilen und der Gesamtanzahl der Zeile abhängig ist. Der Sektorradius wird von der verwertbaren Eindringtiefe der Ultraschallstrahlung in den Körper und dem eindeutigen Erfassungsbereich der Einrichtung bestimmt. Sektorabtastungen werden allgemein dort verwendet, wo" das anatomische Fenster oder der anatomische Bereich auf der Körperoberfläche als

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Zugang zu dem interessierenden anatomischen Teil relativ klein ist, so.z.B. beim Herzen eines Erwachsenen, beim Gehirn und beim Auge.

Auf die Entwicklung von DCE-Sektorabtastern wurde umfangreiche Arbeit verwandt. Zu bekannten, direkt applizierbaren Sektorabtastern gehören phasengesteuerte Gruppenabtaster und mechanische Abtaster. Bei phasengesteuerten Gruppenabtastern, beispielsweise denjenigen in den Artikeln von M.G. Maginness u.a. "State-of-the-art in Two-dimensional Ultrasonic Tranducer Array Technology", Medical Physics, VoI 3, Nr. 5, Sept./Okt. 1976, Von Ramm u.a. "Cardiovascular Diagnosis in the Real Time Ultrasound Imaging", Acoustical Holography, Vol. 6, 1975 und J. Kisslo u.a. "Dynamic Cardiac Imaging Using a Phased-Array Transducer System", veröffentlicht von Duke University, Durham, North Carolina, findet ein großes Linearfeld (16-60 Elemente) von kleinen Wandlern Verwendung, bei dem eine veränderliche Zeit— (Phasen-) Verzögerung zwischen den Elementen des Feldes sowohl beim Senden als auch beim Empfang des Ultraschallsignals vorgesehen ist und die Strahlrichtung durch die Größe der Zeitverzögerung zwischen den Einzelelementen bestimmt wird. Beim Sektorabtasten unter Verwendung von phasengesteuerten Gruppenabtastern wird die Abtastung ohne mechanische Bewegung des Wandlerfeldes vorgenommen, welch letzteres in stationärem Kontakt beispielsweise mit der Haut des Patienten bleibt. Solche phasengesteuerten Gruppenabtaster haben jedoch einige für die Praxis schwerwiegenden Nachteile. Einer dieser Nachteile liegt in der relativ komplizierten Ausbildung des Multi-Element-Wandlerfeldes und insbesondere in der Kompliziertheit der zur Steuerung des Elektronenstrahls erforderlichen Sende/Empfangselektronik, die zu einem relativ hohen Kostenaufwand von phasengesteuerten Gruppenabtastern führt. Außerdem ist die Qualität des Ultraschallstrahlbündels bei phasengesteuerten Gruppen— abtastern in Bezug auf die Seitenauflösung, die Seitenecho-

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pegel und die Möglichkeit des Auftretens von Nebenzipfeln im Vergleich zu derjenigen von Einzelwandlerabtastern schlecht, insbesondere dann, wenn -die Strahlrichtungswxnkel größer als 30 von der Normalen des Wandlers entfernt liegen, wodurch die brauchbaren Abtastwinkel auf etwa 60 selbst dann beschränkt sind, wenn der Strahl über diese Grenze hinaus gesteuert werden könnte. Eine andere Beschränkung bekannter phasengesteuerter Gruppenabtaster und aller Direktkontaktabtaster besteht darin, daß der.abgetastete Bereich um das Zentrum der Wandleroberfläche insbesondere auf der Haut oder der Oberfläche des Objekts und daher außerhalb des Patienten oder Objekts zentriert ist, so daß bei einigen Anwendungsfällen nahe Strukturen nicht ausreichend aufgelöst werden,, während bei anderen Anwendungsfällen anatomische Strukturen das Sichtfeld der Abtasteinrichtung begrenzen können. Dies gilt vor allem bei der kardialen Abtastung, bei der das Ultraschall-Zutrittsfenster zum Herzen allgemein zwischen den zweiten und fünften Rippen gerade links des Brustbeins liegt. In diesem Falle begrenzen die Rippen das sichtbare Abtastfeld besonders bei korpulenten erwachsenen Patienten, bei denen die Rippen nahe der Patientenhaut liegen, so daß das Wandlerfenster nicht in der vorgesehenen Weise in den Interkostalraum gedrückt werden kann. Um das Störproblem durch die Rippen zu vermeiden, würde es notwendig sein, das Zentrum der Sektorabtastung etwas in den Patienten hinein zu verlegen, und zwar in oder nahe dem.Raum zwischen den störenden Rippen. Die Begrenzungen des Abtastwinkelsektors durch Rippen oder Strahl-Steuerbegrenzungen auf Werte wesentlich unter 90 können in vielen Fällen eine Sichtbarmachung der gesamten Längsabmessung des Herzens verhindern und die Diagnosemoglichkeit der DCE bei Herzuntersuchungen sowie bei anderen Untersuchungen ernsthaft beeinträchtigen.

Eine weitere Beschränkung herkömmlicher phasengesteuerter Gruppenabtaster besteht darin, daß sie nur in einer Seiten-

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richtung, nämlich in der Ebene der Abtastung eine dynamische Bereichsfokussierung erfahren können. Eine zweidimensionale Fokussierung würde eine zweidimensionale Matrix oder ein zweidimensionales Feld von phasengesteuerten Wandlerelementen erforderlich machen und geht über den derzeit verfügbaren Stand der Technik hinaus.

Eine andere Klasse von Sektorabtastern sind mechanischer Natur und können in zwei Gruppen eingeteilt werden, nämlich Abtasteinrichtungen mit oszillierenden Wandlern und Abtasteinrichtungen mit rotierenden Wandlern. Eine Oszillationswandler-Abtasteinrichtung ist beispielsweise von J. Griffith u.a. "A Sector Scanner for Real Time Two-Dimensional Echocardiography", Circulation, Vol. XLIX, Juni 1974 beschrieben, bei der ein einzelner Wandler um eine Achse schwingt, die nominell in der Frontebene durch das Zentrum des Wandlers läuft, wobei ein geeigneter Winkelfühler zur Überwachung der Winkel-Istlage des Wandlers dient. Kontakt mit dem Patienten wird durch Verwendung eines Gels aufrechterhalten, und im Betrieb müssen Gewebeteile des Patienten der Bewegung des im wesentlichen starren Wandlers folgen. Während das von Griffith beschriebene System auf direktem Kontakt mit dem Patienten beruht, gibt es auch Oszillationswandler—Abtasteinrichtungen mit indirektem Kontakt bzw. Kontakt über ein Wasserbad. Diese sind beispielsweise von A. Ashberg "Ultrasonic Cinematography of the Living Heart", Ultrasonics, April 1967 beschrieben. Dabei werden die Innenstrukturen des menschlichen Herzens unter Verwendung der Ultrascha 11-Puls-Echomethode und eines optischen Ultraschall-Spiegelsystems untersucht, welch letzteres in einem Wassertank angeordnet ist, dessen eine Wand aus einer gegen die Brustwand des Patienten gedrückten dünnen Gummimembran besteht, durch die Ultraschallenergie ohne weiteres eindringen kann. Diese mechanischen Sektorabtaster haben ebenfalls eine Reihe von Beschränkungen .und Nachteile, die ihren Einsatz einschränken. Die beiden oben angegebenen mechanischen

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Sektorabtaster werden ebenso wie die phasengesteuerten Gruppenabtaster durch Rippeneinflüsse gestört. Die in direktem Kontakt mit der Patientenhaut arbeitenden mechanischen Sektorabtaster haben nur einen begrenzten Abtastwinkel aufgrund des bei Bewegung aufrechtzuerhaltenden Kontakts. Der Abtastwinkel ist in den meisten Fällen auf Werte zwischen 30 und 45 beschränkt. Ein beiden vorgenannten mechanischen Sektorabtastern anhaftender Nachteil besteht darin, daß ihre Winkelfrequenz ungleichmäßig.ist, denn das Wandler- oder Spiegelsystem muß am Ende jedes AbtastSchwenks die Richtung umkehren, so daß die Zeilendichte an den Rändern des Sektors, also dort, wo sie am wenigsten erwünscht ist, am höchsten ist, und im Mittelbereich des Sektors, d.h. im Zentrum des interessierenden Bereichs am niedrigsten ist. Außerdem führt der Richtungswechsel bei der Abtastung dazu, daß in der Nähe des Umkehrpunkts an jedem Ende eine Zone zweimal in sehr kurzen zeitlichen Abständen abgetastet, danach jedoch während der Dauer von nahezu zwei Zyklen nicht abgefragt wird. Nur der Mittelpunkt der Abtastzone wird im konstanter Abtastfrequenz abgetastet. Ein weiterer Nachteil der mit direktem. Kontakt arbeitenden Oszillationswandler-Abtasteinrichtungen resultiert aus der Wandlerbewegung selbst, denn er führt zu Unannehmlichkeiten für den Patienten und die Bedienungsperson infolge der spürbaren Schwingungen des Wandlers und zu mechanischer Abnutzung der bewegten Wandlerteile, auf die beträchtliche Kräfte wirken.

Ein weiterer Nachteil der mit direktem Kontakt arbeitenden Abtastgeräte, einschließlich der phasengesteuerten Gruppenabtaster erwächst aus Nahfeld-Ungleichmäßigkeiten in der sogenannten Fresnelzone des Wandlers oder der Wandlergruppe. Bekanntlich treten im akustischen Druckfeld starke Schwingungen, einschließlich einer Reihe von Extremstellen und Nullpunkten innerhalb einer Distanz D = r /λ von der Oberfläche des Wandlers außen auf, wobei r der effektive Radius des Wandlers oder des Wandlerfeldes und λ die Wellen-

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länge ist. Da diese Zone, durch starke Amplituden Schwankungen sowohl seitlich als auch in der Reichweite charakterisiert ist, werden die Zielpositionen und die Stärken bzw. Amplituden falsch angezeigt,- wenn eine Sektorabtastung in dieser Zone durchgeführt wird. Bei einem typischen Ver-■ hältnis von Wandlerradius zu Wellenlänge von 7,5 und typischen Wellenlängen von 0,7 mm, erstreckt sich die Länge D der Fresnelzone bis 3,5 cm vor den Wandler und erfaßt damit häufig Teile des Körpers, die von diagnostischem Interesse sind.

Eine andere Art von mechanischem Sektorabtaster ist der Rotationsabtaster, wie er von Barber u.a. im Artikel "Duplex Scanner II: For Simultaneous Imaging of Artery Tissues and Flow", IEEE, 1974 Ultrasonics Symposium Proceedings, und von Daigle u.a. in "A Duplex Scanning System for Pediatric Cardiology", Proceedings 1st Meeting of World Federation for Ultrasound in Medicine and Biology, 1976 beschrieben ist. Bei diesem Rotationsabtaster wird eine Gruppe von auf einem Rotor angebrachten Wandlern über eine Wassersäule mit einem Patienten gekoppelt, die von der Hautoberfläche durch eine dünne elastische Membran getrennt ist. Wenn auch der von Barber angegebene Wasserbad-Rotationsabtaster, der "Duplex Echo-Doppler Scanner" genannt wird, einen stationären Kontakt mit dem Patienten ermöglicht und einen gleichmäßigen Strahlabstand oder eine gleichmäßige Zeilendichte sowie eine gleichmäßige Abtastung gewährleistet, ist eine Anwendung für die Kardialabtastung bei Erwachsenen ernsthaft durch die Tatsache beschränkt, daß das Zentrum oder die Achse des Sektorabtasters von der Hautoberfläche um eine Distanz beabstandet ist, die gleich der Summe aus Rotationsradius und Länge der Wassersäule ist, woraus ein ernsthaftes Rippen-Störproblem erwächst·. Das von Barber u.a. angegebene Gerät ist daher insbesondere für die paediatrische Kardiologie bestimmt, wo keine ernsthafte Störungen durch Rippen zu befürchten sind.

Eine weitere Beschränkung aller bekannten mechanischen Ab-

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tasteinrichtungen besteht darin, daß sie keine gleichzeitige M-Moden- oder Dopplerabtastung einer gewählten Zeile des abgetasteten Sektors bei Freguenzen ermöglichen, die zu Messungen der Herzklappen-' und Herzwandbewegungen geeignet sind. Während jede Zeile der Sektorabtastung eines mechanischen Abtastgeräts mit der Bildfreguenz der Sektor— abtastung selbst abgetastet werden kann, also typischerweise mit 20 bis 45 Bildern pro Sekunde, und auf einer M-Moden-Anzeige angezeigt werden kann, ist diese Frequenz zu· klein, · da mindestens 300 Bilder pro Sekunde erforderlich sind, um rasche Bewegungen, z.B. die.Bewegung der Herzklappe (mitral valve) auflösen zu können. Vorhandene M-Moden-Einzelstrahlechokardiografische Abtastungen werden mit Bildfrequenzen über 1000 Bilder pro Sekunde durchgeführt. Selbst wenn derartig hohe Bildfrequenzen von einem mechanischen Abtaster erreicht werden könnten, so wäre die zweifelsfreie Zone oder die brauchbare Eindringtiefe entsprechend einer Bildfrequenz von 300 oder mehr Bildern pro Sekunde der 80 bis 100 eine Sektorabtastung üblicherweise bildenden Zeilen kleiner als 2 cm und daher total unbrauchbar. Eine Möglichkeit, eine Dopplerabtastung bei einem mechanischen Abtastgerät zu realisieren, ist bei dem von Barber angegebenen Rotationsabtaster gezeigt, bei dem ein Hilfswandler im gepulsten Dopplerbetrieb arbeitet und die Gewinnung von Information über Blut-Strömungsgeschwindigkeiten und die Bewegung von Kardialstrukturen im wesentlichen gleichzeitig (innerhalb von weniger als einer Millisekunde) mit der Echoamplituden— information ermöglicht. Die Dopplerabtastung bei dem von Barber angegebenen Gerät ist jedoch nicht um denselben Punkt wie die Echoabtastung zentriert, da der Wandler gegenüber dem Echoabtastkopf seitlich versetzt angeordnet ist. Daher ist der Eintrittspunkt des Dopplerstrahlbündels und das entsprechende Abtastvolumen verschieden von dem Eintrittspunkt des Echoschallstrahlbündels und des diesem zugeordneten Abtastvolumen, wodurch sowohl Zugriffs- als auch Interpretationsprobleme bezüglich der Zeilengleichheit erwachsen.

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Die Bilderzeugungsmöglichkeiten derzeitiger Ultraschall— abtaster sind darüberhinaus durch das Vorhandensein von

(echo artifacts)-

Echogeräten/beschränkt, welche die Qualität der vom sichtbargemachten Objekt reflektierten Signale verschlechtern und deren Interpretation erschweren. Solche Echoeinflüsse werden von Ultraschallenergie hervorgerufen, die von einem Detektor empfangen wird. Solche Energie wird von dem untersuchten Körper oder Target nicht direkt reflektiert. Bei einem System mit Spiegeln und Membranen, so z.B. bei dem . von Asberg beschriebenen System, werden die Echoeinflüsse teilweise durch Teilreflexion akustischer Impulse entlang der Bahn der gewünschten oder "Ziel-"Echos von den Membranen und Spiegeln hervorgerufen, bevor sie den Untersuchungskörper oder das Untersuchungstarget erreichen. Ein anderer Teil der Echoeinflüsse wird durch Teilreflexion akustischer Impulse von den Membranen und Spiegeln außerhalb der Rücklaufbahn der Targetechos entlang anderer Bahnen hervorgerufen. Ein weiterer Teil der Echoeinflüsse resultiert aus akustischer Streustrahlung, welche die Membranen oder Spiegel nicht trifft, sondern nur Reflexionssfcrahlung um den Abtaster hervorruft, von der ein Teil den Detektor erreicht und falsche Echos hervorruft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sektorabtasteinrichtung mit einem großen effektiven Sektor-Abtastwinkel zur Verfügung zu stellen, deren Abtastsektor-Fokuszentrum vor die Abtasteinrichtung gelegt werden kann, so daß die Störprobleme minimalisiert werden können. Der Sektorabtaster soll mit dem Objekt in stationärem Kontakt stehen und vibrationsfrei betrieben werden können. Insbesondere soll die Sektor-Abtasteinrichtung eine gleichmäßige Zeilendichte und Abtastfrequenz bei allen Winkeln, eine hohe Bildfrequenz und Strahlungs- und Empfangsstrahlenmuster hoher Güte haben. Außerdem soll die erfindungsgemäße Sektor-Abtasteinrichtung eine gleichzeitige M-Moden oder gepulste Dopplerabtastung einer gewählten Zeile der Sektor-

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abtastung bei hoher Bildgeschwindigkeit ermöglichen, die mit herkömmlichen M-Moden-Bildgeschwindigkeiten oder gepulsten Dopplersystemen vergleichbar ist. Die Echoeinflüsse sollen im wesentlichen beseitigt sein. Schließlich soll kein Teil des diagnostisch interessierenden Körpers in der Fresnelzone mit großen Schwankungen der akustischen Intensität liegen.

Die Ultraschall—Abtasteinrichtung zur Erzeugung einer_ Sektorabtastung in einem zu untersuchenden Objekt zeichnet sich zur Lösung dieser Aufgabe dadurch aus, daß ein oder mehrere Ultraschallwandler eine bezüglich eines Reflektors gebogene Bahn überstreichen, wobei der Reflektor so angeordnet ist, daß er die die Reflektoroberfläche abtastenden Ultraschallwellen von jedem der Wandler empfängt und an einem Punkt in einer vorgegebenen Entfernung vor dem Reflektor zum Konvergieren bringt. Generell werden die Ultraschallwellen an einem Punkt außerhalb der Abtasteinrichtung und innerhalb des Objekts gebündelt, um eine' Sektorabtastung im Objekt zu erzeugen, deren Zentrum im Konvergenzpunkt liegt. Bei einem Ausführungsbeispiel der Erfindung reflektiert der Reflektor die Ultraschallwellen nur teilweise, wobei ein zusätzlicher stationärer Wandler in solcher Anordnung vorgesehen ist, daß er den Reflektor durchstrahlende Ultraschallwellen erzeugt, die mit einer der Linien bzw. Zeilen der Sektorabtastung zusammenfallen, wodurch gleichzeitig eine M-Betrieb oder Pulsdoppler-Echoinformation in genauer Fluchtung mit den Sektor-Abtastzeilen bzw. —linien gewonnen wird. Dämpfungs—, Absorptions— und Antireflexionsmittel sind zur Unterdrückung von Echowirkungen vorgesehen.

Im folgenden wird die Erfindung beispielsweise anhand der Zeichnung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine'perspektivische Ansicht auf ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung, wobei 'die Sektorabtastung in dem zu untersuchenden. Objekt dargestellt ist;

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Fig. 2 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 2-2 der Fig. 1;

Fig. 3 eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie 3-3 der Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht, in der Reflexion und Konvergenz der durch die erfindungsgemäße Abtasteinrichtung' erzeugten Ultraschallwellen dargestellt ist;

Fig. 5 und 6 Querschnittsansichten durch alternative Ausführungsformen des Frontteils der Abtasteinrichtung gemäß Fig. 1, dargestellt entlang der Schnittlinie 2-2 in Fig. 1; und

Fig. 7 einen bei der erfindungsgemäßeη Einrichtung verwendeten Teilreflektor.

In Fig. 1 ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung .dargestellt. Der Ultraschallabtaster 10 weist eine Membran 12 auf, welche mit der Oberfläche 14 des zu untersuchenden Objekts, z.B. der Herzzone des menschlichen Körpers in Kontakt gebracht wird. Der untere oder frontseitige Abschnitt 16 des Abtasters 10 nimmt die bewegten Ultraschallwandler und den Reflektor auf, während der obere Abschnitt 18 des Abtasters 10 die Elektronik enthält. Ein Motor 20 ist auf der Oberseite des Abtasters 10 angeordnet und treibt die Wandler,und übei/ein Kabel 22 wird der elektrische Strom für die verschiedenen Elemente des Abtasters 10 zugeführt. ■ Wie in Fig. 1 gezeigt ist, konvergieren die vom Abtaster 10 abgegebenen Ultraschallwellen 24 an einem Punkt 26 außerhalb des Abtasters 10 zwischen den Rippen 28 der Brust eines Patienten und divergieren danach zur Erzeugung der eine Sektorabtastung der Herzzone hervorrufenden Ultraschallwellen 30. Die Ultraschallwellen 30 werden von verschiedenen Teilen der Herzzone reflektiert und von den erzeugenden ' " Wandlern aufgenommen und entsprechend der in der vorgenannten Literatur beschriebenen Puls-Echo-Methode verarbeitet.

In den Figuren 2 und 3 ist eine Gruppe von Ultraschallwandlern 32a-e gezeigt, die an einem von einer Welle 36 abgestützten

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Ring 34 befestigt sind. Die Welle 36 ist in Lagern 38 und 40 im unteren Abschnitt 16 und im oberen Abschnitt 18 des Abtasters 10 gelagert und wird, gesteuert über Leitungen 42, vom Motor 20 getrieben. Der Ring 34 rotiert in einer Ausnehmung 44, die von dem unteren oder Frontabschnitt und einer Trennplatte 46 gebildet wird, und ist in eine Flüssigkeit 48 eingetaucht. Die Flüssigkeit wird von einer Dichtung 50 und der Membran 12 in der Ausnehmung dicht abgeschlossen. Die Platte 46 ist für Ultraschallwellen .undurchlässig und weist eine Öffnung 52 für den Durchtritt der von den Wandlern 32a-e erzeugten und von einem mit der Trennplatte 46 verbundenen Spiegel 54 reflektierten Ultraschallwellen auf. Wie oben angegeben, wird ein Teil der Energie der Ultraschallwellen.von~der untersuchten Herzzone reflektiert, kehrt entlang derselben Bahn zu den. Ultraschallwandlern 32a-e zurück, wird aufgenommen und wie bei herkömmlichen Pulsechoinstrumenten zur Anzeige gebracht.

Die Wandler 32a-e sind an Leitungen 56a-e angeschlossen, welche durch den Ring 34 in die als Hohlwelle ausgebildete Welle 36 laufen und von dort mit Schleifringen 58, 60 verbunden sind, die auf einer mit der Welle 36 verbundenen und über den Wandlern 32a-e angeordneten Scheibe 62 angebracht sind. Die Schleifringe 58, 60 sind an den Mittellinien zwischen den Wandlern 32a-e geschnitten, so daß mit Leitungen 68 verbundene Bürsten 64, 66 bei Drehung der Welle 36 und der Scheibe 62 eine Kommutatorwirkung entfalten und die Wandler 32a-e nacheinander erregen und von den Wandlern 32a-e aufgenommene Information zur Verarbeitung seinrichtung übertragen. Ein mit Leitungen 72 verbundener optischer Tachometer 70 ist im oberen Abschnitt 17 angebracht. Er liefert einen Bezugswinkelimpulszug von etwa 500 Impulsen pro Umdrehung der Welle zusätzlich zu einem Indeximpuls, der einmal pro Umdrehung getastet wird und in Verbindung mit dem Impulszug zur Anzeige der Winkelposition der Welle 36 und damit der Position der Wandler

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32a-e zu jedem Zeitpunkt dient. Er dient ferner zur Servosteuerung der Geschwindigkeit des Motors und damit der an die Wandler 32a-e angelegten Impulsfrequenz zur Erzeugung der Ultraschallwellen. '

Wie in den Figuren 3 und 4 dargestellt ist, sind die Wandler 32a-e auf dem Ring 34 in 7 2 -Abständen angeordnet, und sie werden in der Nachbarschaft des Reflektors 54 nacheinander erregt, um eine Reihe von Wellen oder Impulsen 74-zu erzeugen. Aufgrund der begrenzten Kreisbahn der Wandler 32a-e werden die Ultraschallwellen 74 radial in Richtung der Mittellinie der Welle 36 gerichtet und bestreichen die Oberfläche des Reflektors 54, der unter einem Winkel von 45 in Bezug auf die Achse der Welle 3'6 angeordnet ist. Die Ultraschallwellen 74 fallen auf die Oberfläche des Reflektors 54 und werden durch die Öffnung 52, das Strömungsmittel 48 und die Membran 12 reflektiert. Die austretenden Ultraschallwellen 24 durchdringen die Oberfläche 14, laufen am Punkte 26 zusammen und bilden eine Sektorabtastung aus den Wellen 30, die auf der vom Reflektor 54 außerhalb des Abtasters 10 projezierten Schnittlinie der Wandlerachse mit der Wellenachse zentriert sind. Wenn auch die Sektorabtastungen unter Verwendung nur eines einzigen Wandlers erzeugt werden können, lassen sich höhere Bildfrequenzen durch Verwendung mehrerer Wandler in der zuvor beschriebenen Weise erzielen. Die Ebene des Sektors verläuft parallel zur Achse der Welle, sofern die Wellenachse nicht gegenüber der Oberfläche des zu untersuchenden Objekts geneigt angeordnet ist und das Strömungsmittel 48 eine Ausbrextungsgeschwindigkeit für Schaif/7 die von der Ausbreitungsgeschwindigkeit innerhalb des Objekts abweicht. In diesem Falle ist der Istwert des Winkels der Ebene durch das Snell-Gesetz sin O^/sin Θ. = C^/C. definiert, wobei 0. der Einfallwinkel, θ_ der Brechungswinkel, C₁ die Ausbreitungsgeschwindigkeit'des Schalls im Einfallmedium und C₂ die Ausbreitungsgeschwindigkeit des Schalls im Brechungsmedium bedeuten.

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Der maximal brauchbare Winkelsektor ist beschränkt durch diejenigen Winkel, für die der Reflektor 54 im wesentlichen alle Ultraschallstrahlen auffängt. Da der Abstand zwischen der Wellenachse und dem Spiegel den Abstand des Punktes 26 vom Abtaster 10 bestimmt und es für bestimmte Anwendungsfälle, so z.B. für die Kardiografie, erwünscht ist, den Punkt 26, d.h. die effektive oder projizierte Drehachse, innerhalb des Objekts zu halten, muß der Reflektor 54 ausreichend weit von der Wellenachse entfernt angeordnet sein, damit sichergestellt ist, daß der Punkt 26 in das Objekt fällt. Bei einem Handgerät geringer Größe ist dann jedoch der maximale Abtastsektorwinkel durch die mechanische Interferenz des Reflektors 54 mit der Bahn der Wandler 32a-e beschränkt, wenn der Reflektor 54 von der Wellenachse in Richtung der Wandler bewegt wird. Diese Begrenzung kann dadurch aufgehoben werden, daß als Strömungsmittel 48·beispielsweise eine Emulsion aus Toluol in 40 % Äthanolamin, 60 % Chloroform verwendet wird, die eine geringere Ausbreitungsgeschwindigkeit als das Objekt hat, wodurch nach dem Snell'sehen Gesetz ein weiterer Ab— tastsektorwinkel im Objekt entsteht. Wie nachfolgend noch genauer beschrieben werden wird, sollte das Strömungsmittel 48 eine spezifische Impedanz haben, die im wesentlichen gleich derjenigen des abzutastenden Objekts ist, da viele Reflexions"einflüsse daraus resultieren, daß relativ große Echos aufgrund einer Impedanz-Fehlanpassung an der Grenzfläche 14 entstehen. Es wurde gefunden, daß Strömungsmittel mit spezifischen Impedanzen zwischen 1,65 und %?5 bei Verwendung in Verbindung mit einer dünnen Latexmembran 12 zu akzeptablen Ergebnissen führen und einen Sektorwinkel von 90 in einem menschlichen Objekt bei einem Sektor winkel von 70 innerhaIb'des Abtasters 10 ergeben. Während die dünne elastische Membran die Anpassung an unebene Körperkonturen und die Schrägstellung des Abtasters zum.Umgehen störender Strukturen ermöglicht, kann eine starre Membran für industrielle Anwendungen verwendet werden.

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Wie in den Figuren 5 und 6. gezeigt ist, kann zur Minima Iisierung von Echoeinflüssen auf Reflexionen von der Membran 12 eine Membran aus einem Material, z.B. Latex, zusammen mit einem genügend weit ausgeschnittenen Fenstersektor verwendet werden, um die gesamte Sektorabtastung in der Ebene · der Haut oder der Kontaktfläche 14 zu ermöglichen, wobei eine sehr dünne (z.B. 25 pm dicke) Schicht 12' aus einem Material, wie Polyäthylen verwendet wird, die den Fenster— ausschnitt überspannt. Eine solche Schicht 12' hat, da sie wesentlich dünner als eine Wellenlänge ist, einen Kennwiderstand, der nicht sehr stark von demjenigen der Materialien auf beiden Seiten abweicht, und ist für Ultraschallstrahlung total durchlässig. Wenn eine starre Membran 12 verwendet werden soll, die beispielsweise aus Polyäthylen bestehen kann, können Viertelwellen-Antireflexions-Anpaßschichten 80, 82 aus einem Polyäthylen geringer Dichte auf beiden Außenseiten der Membran 12 entsprechend Fig. 6 verwendet werden, um das Strömungsmedium 48 und die Haut oder Kontaktfläche 14 aneinander anzupassen.

Um die Stärke solcher Echos, die wenigstens teilweise aus einer Reflexion oder Streuung von Träger- bzw. Halterungsstrukturen im Abtaster 10 resultieren, zu verringern, können der Wandlerring 34, ein Abstützteil 55 für den Reflektor 54, die Platte 46 und die Innenfläche des Frontteils 16 aus einem stark absorbierenden Material, dessen Kennwiderstand Z„ demjenigen der Flüssigkeit 48 weitgehend angepaßt ist, hergestellt werden oder mit einer aus diesem Material bestehenden Schicht 84 überzogen sein. Zusätzlich kann eine Viertelwellen-Antireflexions-Anpaßschicht 86 als Überzugsschicht vorgesehen sein, die eine Dicke von ange- ■

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nähert 0,2 mm hat und einen Kennwiderstand Z.. - (Z^JZj) '

Da nur Störechos (aber nicht Targetechos) auf die internen Trägerstrukturen fallen, kann die Dämpfung der Materialien so hoch als ohne schädliche Effekte auf die Signalstärke möglich gewählt werden. Eine geeignete Materialwahl ist in

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diesem Falle Polyäthylen geringer Dichte, das vorzugsweise kohlenstoffhaltig ist, oder es kann kohlenstoffhaltiges, natürliches Gummi verwendet werden. Die Materialwahl für eine Anpaßschicht hängt von der gewählten Flüssigkeit ab. Das Material kann aus einem Polyäthylen geringer Dichte oder einem zusatzfreien natürlichen Gummi zur Anpassung einer mit Zusätzen versehenen Gummiwand an Öl als Strömungsmittel 48 zusammengesetzt sein.

Zur weiteren Verringerung von unerwünschten Echoeinflüssen kann das Strömungsmittel als Schalldämpfungsflüssigkeit, z.B. als Kastoröl, Salzlösungen wie Lösungen aus hydriertem Manganchlrid in Wasser oder Emulsionen, z.B. Emulsionen aus Toluol in Wasser gewählt werden, die stark dämpfend' ausgeführt werden können, wie dies in einem Artikel von J.R. Allegra und S.A. Hawley, Journal Acoustical Society of America, VoI 151, 197 2 beschrieben ist. Wenn auch eine Schalldämpfungsflüssigkeit allein bereits ziemlich wirksam ist, gibt es Grenzwerte für die Dämpfungskoeffizienten, welche bei der Flüssigkeit 48 noch akzeptabel sind, da die Targetechos ebenfalls die Flüssigkeit 48 durchlaufen müssen und eine übermäßige Dämpfung dieser Signale zur Aufrechterhaltung eines brauchbaren Rauschabstandes und dynamischen Bereichs vermieden werden muß. Um den gesamten Abtastsektor oder das Sichtfeld jenseits der Fresnelzone d /A>- der Wandler 32 zu haben, wobei d der Wandlerdurchmesser und N die akustische Wellenlänge ist, und um einen großen AbtastSektorwinkel innerhalb eines Abtasters minimaler Außenabmessungen zu erzielen, sollte der Radius eines Abtasters für die kardiale Abtastung zwischen etwa 2,5 und 3,5 cm liegen, wobei die entsprechende akustische Bahnlänge R innerhalb des Abtastkopfs zwischen 2 und 3 cm bei einem typischen Wert von 2,5 cm liegt. Impulse, welche bei einem Bereich R zu Targetechos führen, durchlaufen eine Distanz 2R in der Flüssigkeit 48 und eine Distanz 2R_Q = 2R - 2R₁ im Körper oder zu untersuchenden externen Medium. Vielfach-

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echoerscheinungen, die in einem Bereich R auftreten, durchlaufen eine Distanz 2R (oder angenähert 2R für Echos, die an subkutanen Schichten entstehen) innerhalb der Flüssigkeit 48. Wenn daher der Dämpfungskoffizient der Flüssigkeit 48 et , gemessen ist db/cm, ist und der mittlere Dämpfungskoeffizient des untersuchten Gewebes eL· beträgt, so erleiden die Targetechos vom Bereich R eine Dämpfung A= 2R. oü + 2R_Q *£ auf 2R-j6 + 2R. (Λ - 4j , während Vielfachechoerscheinungen (wegen der Flüssigkeit) eine Dämpfung von etwa 2RtC₁- erfahren. Selbstverständlich ist die Dämpfung der Vielfachechos in Bezug auf die Signalechos und ebenfalls die absolute Dämpfung der Signalechos umso größer, je größer cL im Vergleich zu *l> ist. Die übermäßige Dämpfung. 2R. <^_T des Signals bedeutet eine Ver*-

- 1 Ij

schlechterung des Rauschabstands des Systems bei einer vorgegebenen Wandler-Eingangsleistung, einem vorgegebenen Wirkungsgrad, einer vorgegebenen Empfindlichkeit und einem vorgegebenen Vorverstärker-Rauschfaktor. Wenn die Dämpfung in der Flüssigkeit 48 als einziges Mittel zum Dämpfen der Echoerscheinungen verwendet wird, und eine Flüssigkeit gewählt ist, welche die Vielfachechos im Bereich 2R, (d.h. die ersten Streuechos von der Membran 12) um 40 db dämpft, so ist der typische Wert R. = 2,5 cm, ob = 4 db/cm.· Die Überschuß dämp fung der Targetechos beträgt 20 db, wodurch sich eine Nettoreduktion der Echoeinflüsse von 20 db ergibt.

In Verbindung mit einer Dämpfungsflüssigkeit kann daher eine Schicht aus stark absorbierendem oder dämpfendem Feststoffmaterial 88 in der primären akustischen Bahn entweder auf dem Spiegel 54 oder unmittelbar auf dem Wandler 32 oder der Membran angeordnet werden. Da es erwünscht ist, den Durchmesser des Abtasters 10 so klein als möglich zu machen, kann ein geeignetes Absorbtionsmaterial, z.B. Gummi mit Kohlenstoffzusatz mit einem Dämpfungskoeffizienten von beispielsweise 25 db/cm verwendet werden, wobei eine Schicht von 2 mm Dicke zu einer Zwei-Wege-Dämpfung

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von 10 db führt. Da die Schicht 88 so angeordnet werden sollte, daß sie alle oder nahezu alle Fremdechos auffängt (und daher dämpft) , und da eine sehr enge Anpassung der Flüssigkeit an die Dämpfungsschicht zur Vermeidung der Wirkung der Grenzschicht als neue Störechoquelle erforderlich ist, ist die Anordnung der Schicht 88 auf dem Wandler 32 bevorzugt.

Zusätzlich zur Verwendung einer Dämpf ungs schicht 88 -o.der einer Flüssigkeit 48 sollte der Reflektor 54 vorzugsweise teilreflektierend und aus akustisch stark absorbierendem Material ausgebildet sein, damit der Teil der Ultraschallenergie, der nicht vom Reflektor reflektiert wird, absorbiert wird und nicht zu unerwünschten Echoeinflüssen Anlaß gibt. Die Teilreflexion des Reflektors 54 kann durch Verwendung eines Reflektormaterials mit einer geeigneten Impedanz-Fehlanpassung bezüglich der Flüssigkeit 48 erreicht werden. Da diese Möglichkeit jedoch zu einem Reflexionsverhalten führen kann, das von dem Abtastsektor, winkel abhängig ist und eine Kompensation der Wandler-Empfangsverstärkung (oder Sendeleistung oder beider) als Funktion des Abtastwinkels zur Erzielung einer gleichmäßigen Anzeige der Signalstärke bei vorgegebenen Targetechostärken 'erfordert, kann ein geeigneter Teilreflektor 54' in der in Fig. 7 dargestellten Weise verwendet werden, der ein nicht-reflektierendes oder schwach reflektierendes Materia190, z.B. Gummi, mit schmalen, eng beabstandeten (weniger als eine halbe Wellenlänge).Streifen 92 aus stark reflektierendem Metall, z.B. Wolfram, aufweist. Die Verwendung eines solchen Teilreflektors 54', von Dämpfungsschichten 84 und 88, einer Dämpfungsschicht 48 und Antireflexionsflachen 82 und 86 führt zu einer Reduktion von Störechos (echo artifacts) im Vergleich zu Targetechos und bei einem Bereich R in dem zu untersuchenden Körper von etwa 3 -cm oder größer von 20 .db, die zu einem im wesentlichen stÖrechofreien Betrieb des Abtasters in medizinischen

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Diagnoseanwendungen ausreicht.

Da infolge der Störechounterdrückung auch die Targetechos um angenähert 20db gedämpft wurden, ist es erwünscht, hoch wirksame Wandler 32 und insbesondere Wandler mit relativ hohem Q-Faktor zu verwenden. Dies steht jedoch im Gegensatz zur gegenwärtigen Praxis, gemäß der pulserregte Wandler mit niedrigem (mechanischem und elektrischem) Q und niedrigem Wirkungsgrad verwendet werden, um eine extrem hohe Bereichsauflösung zu erzielen. Da jedoch die sehr kurzen Breitbandimpulse, die bei bekannten Abtastern verwendet werden, gedehnt und verzerrt werden, wenn sie Gewebe, insbesondere Muskel durchlaufen, da die Gewebe eine starke frequenzabhängige Dämpfung haben, werden die höheren Prequenzkomponenten dementsprechend bevorzugt gedämpft, wodurch sich eine effektive Dehnung des Impulses ergibt. Es wurde daher gefunden, daß die Verwendung eines Wandlers mit höherem Q mit einem längeren Impuls schmalerer Bandbreite zu geringeren Verzerrungen und Impulsdehnungen führt, wobei die effektiven Längen beträchtlich größer als diejenigen von Wandlern mit niedrigerem Wirkungsgrad und niedrigerem Q sind.

In Fig. 6 ist ein alternatives Ausführungsbeispiel der Abtasteinrichtung gezeigt, bei dem ein stationärer Hilfswandler 54 in einer Linie mit einer der Ultraschallwellen 24 und" hinter dem Teilreflektor 54· angeordnet ist. Der ' · Teilreflektor 54· hat einen festen Belag 96 mit einem Dämpfungsverhalten ähnlich demjenigen der Flüssigkeiten 48. Dieser Belag 96 ist mit einem zusätzlichen stark absorbierenden Block 98 verbunden, der zum vollständigen Dämpfen der durch den Teilreflektor 54 fallenden Energie dient. Der Belag 96 kann beispielsweise aus einem bei Zimmertemperatur vulkanisierten Silicongummi und dar Block 98 ebenfalls aus Gummi bestehen. Der Wandler 94 ist über eine Halterung 100 mit dem Block 98 verbunden, der an der Platte 46 angebracht ist. Leitungen 102 dienen zur

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Erregung des Wandlers 94 und zur Übertragung von durch den Wandler 94 aufgenommener Information zur Verarbeitungseinrichtung. Die vom Wandler 94 erzeugten Ultraschallwellen durchstrahlen den Teilreflektor 54» zusammen mit" einer der Linien bzw. Zeilen der Sektorabtastung und . erlauben dadurch die gleichzeitige Gewinnung von M-Moden oder Puls—Doppler-Echoinformation in genauer Übereinstimmung mit den Sektorabtastlinien bzw. -zeilen.

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Claims (26)

1. PATENTANWÄLTE ZENZ & HELBER · D 4300 ESSEN 1 · AM RUHRS TFIN 1 · TEL : v02 01) 4126 Seite - 1 - S

   J NACHa^R

   Patentan s.p r ü c h e

   Ii Ultraschall-Abtasteinrichtung, dadurch ge kennzeichnet , daß in ein Gehäuse (16, 18) ein Reflektor (54; 54') und ein oder mehrere bewegliche Ultraschallwandler (32a-e) in solcher Anordnung eingebaut sind, daß die von dem oder den beweglichen Ultraschallwandlern erzeugten Ultraschallwellen auf und über die Oberfläche des Reflektors gerichtet werden, und daß eine den oder die Ultra— schallwandler (32a-e) über eine in Bezug auf den Reflektor (54; 54·) gebogene Bahn führende Vorrichtung vorgesehen ist, wobei die Anordnung sc/getroffen ist, daß die Ultraschallwellen (74) über den Reflektor streichen und die von letzterem reflektierten Wellen (24) an einem eine vorgegebene Distanz vor dem Reflektor liegenden Punkt (26) zusammenlaufen.
2. 2. Abtasteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Ultraschallwandler (32a-e) auf einem an der Innenseite des Reflektors (54; 54?) gelagerten Kreisring (34) angeordnet sind und daß die Ultraschallwellen radial einwärts gerichtet sind.
3. 3. Abtasteinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (54; 54') unter einer solchen Winkelstellung im Inneren des Gehäuses angeordnet ist, daß er die vom Wandler (32a-e) ausgehenden Ultraschallwellen reflektiert und an einem Punkte (26) außerhalb des Gehäuses (16, 18) zum Konvergieren bringt.
4. 4. Abtasteinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vorgegebene Abstand durch den Abstand

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   Z/bu. <·

   ORIGINAL INSPECTED

   zwischen dem Reflektor (54; 54·) und dem Zentrum des Kreisrings (34) bestimmt ist.
5. 5. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (56a, 58.... 72) zum Bestimmen der Winkellage des.oder der Wandler (32a-e) vorgesehen ist.
6. 6. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5,. dadurch gekennzeichnet, daß Mittel (48) zum Übertragen der vom Reflektor (54; 54») reflektierten Ultraschallwellen vorgesehen sind.
7. 7. Abtasteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (54; 54') und der oder die Wandler (32a-e) in solcher gegenseitiger Anordnung stehen, daß die Ultraschallwellen an einem Punkte (26) außerhalb der Übertragungsmittel (48) zum Konvergieren gebracht werden.
8. 8. Abtasteinrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß zu den Übertragungsmitteln ein Strömungsmedium (48) gehört, dessen spezifische Impedanz im wesentlichen gleich derjenigen eines durch die Abtasteinrichtung (10)-abzutastenden Objekts ist.
9. 9. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Strömungsmedium eine akustische Ausbreitungsgeschwindigkeit hat, die wesentlich kleiner als diejenige eines von der Abtasteinrichtung (10) abzutastenden Objekts ist, wodurch ein besonders großer Abtastsektorwinkel im Objekt entsteht. ·
10. 10. Ultrascha11-Abtasteinrichtung, gekennzeichnet durch:

    ein Gehäuse (16, 18),

    einen im Bereich des Frontabschnitts (16)des Gehäuses gelagerten Kreisring. (34),

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    mehrere Ultraschallwandler (32a-e), die an dem Kreisring (34) angebracht sind und nach innen in Richtung der Drehachse des Rings weisen,

    eine mit dem Ring verbundene 'und diesen um dessen Drehachse drehende Antriebsvorrichtung, einen frontseitig am Gehäuse angebrachten Reflektor (54; 54·), der so winkelmäßig angestellt ist, daß er von den Wandlern erzeugte Ultraschallwellen auffängt, reflektiert und an einem eine vorgegebene Entfernung vor der Frontseite des Gehäuses liegenden Punkt (26) konvergieren läßt;

    eine Kommutatorvorrichtung (58, 60, 64, 6Θ, die mit den Wandlern (32a-e) gekoppelt ist und die Winkelstellung ,.? der Wandler bestimmt, und

    eine ar/der Frontseite des Gehäuses angeordnete Vorrichtung (48, 12) zur Übertragung der Ultraschallwellen zu dem von der Abtasteinrichtung (10) abzutastenden Objekt.
11. 11. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da durch gekennzeichnet, daß Dämpfungsmittel (48, 88) zur weitgehenden Unterdrückung unerwünschter Echoeinflüsse in der Abtasteinrichtung (10) vorgesehen sind.
12. 12. Abtasteinrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als Dämpfungsmittel ein Strömungsmedium mit einem vorgegebenen Dämpfungskoeffizienten vorgesehen ist, das im Gehäuse (16, 12; 12¹) aufgenommen ist und das Übertragungsmedium für die Ultraschallwellen bildet.
13. 13. Abtasteinrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel eine Schicht (88) aus absorbierendem Material enthalten, das auf vorgegebenen Oberflächen der Abtasteinrichtung (10) angeordnet ist.
14. 14. Abtasteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn-

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    zeichnet, daß das absorbierende Material (88) auf der Oberfläche der Wandler (32a-e) angeordnet ist.
15. 15. Abtasteinrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekenn-' zeichnet, daß das absorbierende Material (88) auf der.Oberfläche des Reflektors (54, 54') angeordnet ist.
16. 16. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß zu dem Gehäuse eine zur Übertragung der Ultraschallwellen zu dem abzutastenden Objekt geeignete Membran (12; 12') gehört,
17. 17. Abtasteinrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß an einem Abschnitt der Membran (12; 12') ein für die Ultraschallwellen im wesentlichen transparentes Dünnschichtfenster ausgebildet ist.
18. 18. Abtasteinrichtung nach Anspruch 16 oder 17,dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12; 12') eine" Schicht (88) aus absorbierendem Materal trägt.■
19. 19. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (12) aus einem · relativ starren Material besteht und mit einer oder mehreren Viertelwellen-Antireflexionsschichten (80, 82) belegt ist.
20. 20. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 13 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Dämpfungsmittel eine Viertelwellen-Antiref lexionsschicht aufweisen, die auf der Schicht aus absorbierendem Material angeordnet ist.
21. 21. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (54·) für die Ultraschallwellen teilreflektierend ausgebildet ist.
22. 22. Abtasteinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet,

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    daß der Teilreflektor einen rückseitigen Belag (96) trägt und als Dämpfungsmittel ein dämpfendes Strömungsmedium (48) vorgesehen ist, wobei der rückseitige Belag einen Dämpfungskoeffizienten hat, der im'wesentlichen gleich demjenigen des dämpfenden Strömungsmediums ist.
23. 23. Abtasteinrichtung nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, daß der rückseitige Belag mit einem Absorptionsblock (98) verbunden ist, um die den Teilreflektor (54·) durchdringenden Ultraschallwellen zu absorbieren.
24. 24. Abtasteinrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, daß der Teilreflektor eine Schicht aus nichtreflektierendem Material .mit einer Vielzahl aus eng beanstandeten Metallstreifen (92) aufweist.
25. 25. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß die Wander (32a-e) einen hohen Q-Faktor zur Erzeugung eines langen Impulses geringer Bandbreite haben.
26. 26. Abtasteinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 25, dadurch gekennzeichnet, daß zusätzlich zu den im Gehäuse (16, 18) beweglich gelagerten Ultraschallwandlern (32a-e) ein stationärer Wandler (94) vorgesehen ist, der Ultraschallwellen durch den Teilreflektor (54·) entlang einer Bahn richtet, die im wesentlichen mit den reflektierten Ultraschallwellen zusammenfällt.

    •6ft8id/OtSO