AT519168A1 - Sonographievorrichtung - Google Patents

Abstract

Bei einer Vorrichtung (1) zur Durchführung einer transrektalen Sonographie, umfassend eine Haltevorrichtung für eine stabförmige Ultraschallsonde (2), die einen Antrieb mit einem Motor zur Rotation der Ultraschallsonde um deren Längsachse aufweist, umfasst die Haltevorrichtung eine den Motor aufnehmende Motoreinheit (7) und eine Lagereinheit (4) zur drehbaren Aufnahme der Ultraschallsonde (2). Die Motoreinheit (7) und die Lagereinheit (4) weisen in formschlüssige Verbindung miteinander bringbare Verbindungsmittel (11, 12, 13, 14, 22) auf, die eine lösbare, starre Verbindung der Lagereinheit (4) mit der Motoreinheit (7) herstellen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung einer transrektalen Sonographie, umfassend eine Haltevorrichtung für eine stabförmige Ultraschallsonde, die einen Antrieb mit einem Motor zur Rotation der Ultraschallsonde um deren Längsachse aufweist.

Vorrichtungen zur Durchführung einer transrektalen Sonographie sind aus dem Stand der Technik bekannt und werden für verschiedene medizinische Anwendungen eingesetzt. Die Sonographie ergibt ein zwei- oder dreidimensionales Bild, das beispielsweise eine optische Kontrolle bei der Positionierung von medizinischem Werkzeug oder bei der Einführung und Positionierung von Fremdkörpern im Patienten ermöglicht.

Das Einbringen von Fremdkörpern, wie z.B. Implantaten, in den Körper eines Patienten erfolgt in der Regel zu therapeutischen Zwecken. Einen Anwendungsfall stellt die Brachytherapie dar. Hierbei werden radioaktiv strahlende Implantate, genannt Seeds, in ein zu behandelndes Organ des Patienten entweder dauerhaft oder zeitlich begrenzt implantiert, um eine Gewebeerkrankung wie beispielsweise einen Tumor direkt im Körperinneren lokal zu bestrahlen.

Auf diese Weise kann z.B. ein Prostata-Karzinom oder ein Cervix-Karzinom behandelt werden. Zur Einbringung der Strahlenquellen werden häufig sogenannte Applikatoren oder Führungen, wie z.B. katheterähnliche Vorrichtungen oder Hohlnadeln, in den Körper, nahe dem Tumor oder direkt in das Tumorgewebe eingeführt oder implantiert.

Die Einbringung der Führungen und der Strahlenquellen erfolgt bei der Behandlung des Cervix-Karzinoms über einen vaginalen Zugang. Die Sonographie wird gleichzeitig über einen rektalen Zugang vorgenommen, damit das ärztliche Personal während der Positionierung der Führungen bzw. Strahlenquellen eine optische Positionskontrolle in Echtzeit vornehmen kann. Auf Grund der beschränkten Platzverhältnisse ist die gleichzeitige Bedienung und Manipulation der Sonographievorrichtung sowie der für das Einfuhren der Führungen für die Strahlenquellen und der Strahlenquellen selbst erforderlichen Gerätschaft schwierig. Dies ist insbesondere dann der Fall, wenn die Sonographievorrichtung einen sogenannten Stepper mit einem motorischen Antrieb umfasst, der eine Längsverschiebung und eine Rotation der Ultraschallsonde um deren Längsachse vornimmt, um die Sonde relativ zu dem zu untersuchenden Organ zu drehen und/oder abtastend zu führen. Der Antrieb ist erforderlich, um in vordefinierten Zeitabständen eine schrittweise Verlagerung der Bildebene der Ultraschallsonde zu erreichen. Die auf diese Art und Weise erzeugte Bildfolge wird in einer der Ultraschallsonde zugeordneten Recheneinheit zu einem dreidimensionalen Bild zusammengefügt. Nachteilig bei den herkömmlichen Sonographievorrichtungen ist, dass der für den Stepper erforderliche bauliche Aufwand groß ist und der Stepper einen großen Platzbedarf und ein großes Gewicht hat.

Sperrige und schwere Sonographievorrichtungen sind nachteilig, wenn die Ultraschallsonde vor Durchführung der eigentlichen, motorisch unterstützten Bildgenerierung, hündisch manipuliert werden soll. Die manuelle Führung der Ultraschallsonde ist beispielsweise für das rektale Einführen der Sonde erforderlich, weil hier auf die individuelle Anatomie des Patienten Rücksicht genommen werden muss, um Verletzungen zu vermeiden. Weiters muss das Aufsuchen und Erreichen der für die bildliche Erfassung des

Zielgebiets optimalen Position der ültraschallsonde manuell erfolgen.

Die vorliegende Erfindung zielt daher darauf ab, eine Sonographievorrichtung der eingangs genannten Art dahingehend zu verbessern, dass sowohl eine manuelle als auch eine motorische Führung bzw. Betriebsweise ermöglicht werden und zwischen den Betriebsweisen in einfacher Weise gewechselt werden kann. Weiters soll die Baugröße und das Gewicht der Sonographievorrichtung klein gehalten werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einer Sonographievorrichtung der eingangs genannten Art im Wesentlichen vor, dass die Haltevorrichtung eine den Motor aufnehraende Motoreinheit und eine Lagereinheit zur drehbaren Aufnahme der Ultraschallsonde umfasst und dass die Motoreinheit und die Lagereinheit in formschlüssige Verbindung miteinander bringbare Verbindungsmittel aufweisen, die eine lösbare, starre Verbindung der Lagereinheit mit der Motoreinheit herstellen.

Dadurch, dass die Haltevorrichtung in eine Motoreinheit und eine Lagereinheit zweigeteilt ist, ist eine An- und Abkoppelung des Antriebsmotors in einfacher Art und Weise möglich. Für eine manuelle Bedienung der Sonographievorrichtung kann die Motoreinheit von der Lagereinheit abgekoppelt werden. Für die motorische Betriebsweise wird die Motoreinheit an die Lagereinheit angekoppelt. Oie Ankoppelung bzw. Entkoppelung der Motoreinheit erfolgt mithilfe von erfindungsgemäß vorgesehenen Verbindungsmitteln, die in formschlüssige Verbindung miteinander bringbar sind. Die dadurch erzielte formschlüssige Verbindung zwischen der Motoreinheit und der

Lagereinheit stellt eine starre Verbindung zwischen den beiden Einheiten her, wobei die Verbindungsmittel derart ausgebildet sind, dass die starre Verbindung bei Bedarf zerstörungsfrei lösbar ist.

Die erfindungsgemäße Ausbildung ermöglicht eine Anwendung, bei der die Ultraschallsonde in ihrem in der Lagereinheit aufgenommenen Zustand händisch rektal eingeführt werden kann. Die Motoreinheit ist dabei abgekoppelt, sodass die Ultraschallsonde von unnötigem Ballast befreit ist. Unter Beobachtung der über die Ultraschallsonde gewonnenen Bilder kann der behandelnde Arzt eine Position der Ultraschallsonde aufsuchen, die für den nachfolgenden Eingriff, wie insbesondere für die vaginal erfolgende Einführung von Seeds, optimale Bildinformation ergibt.

Unter Beibehaltung der aufgefundenen Position der Ultraschallsonde erfolgt dann die Ankoppelung der Motoreinheit. Die Motoreinheit ist bei der Ankoppelung an die Lagereinheit bereits an einem Arm eines ortsfesten Manipulators angebracht oder wird nach der Ankoppelung an diesen angebracht. Dadurch erfolgt eine Lagefixierung der Sonographievorrichtung.

Die Lagereinheit ist erfindungsgemäß derart ausgebildet, dass die Ultraschallsonde darin drehbar aufgenommen ist, sodass die Lagereinheit als Drehlager für die Ultraschallsonde ausgebildet ist. Der in der Motoreinheit angeordnete Motor bewirkt hierbei eine Rotation der Ultraschallsonde um die Längsachse derselben, wobei der Motor schrittweise angesteuert wird, um in definierten Zeitabständen eine schrittweise Verdrehung der Bildebene um die Rotationsachse zu erreichen. Die auf diese Art und Weise aufgenommene Bilderreihe kann in einer angebundenen

Recheneinheit zu einem dreidimensionalen Bild zusammengesetzt werden, wobei es für eine korrekte Bildinformation notwendig ist, dass die Rotationsachse der Ultraschallsonde starr bleibt.

Die Verbindungsmittel der Motoreinheit und der Lagereinheit sind derart ausgebildet, dass die Lagereinheit und die Motoreinheit in miteinander verbundenem Zustand immer in derselben Relativposition zueinander unbeweglich zusammengehalten werden, wobei eine Lagefixierung sowohl translatorisch als auch rotatorisch sichergestellt ist.

Eine bevorzugte Ausbildung sieht hierbei vor, dass erste Verbindungsmittel der Motoreinheit und der Lagereinheit zusammen einen Rast- oder Schnappverschluss ausbilden. Ein Rast- oder Schnappverschluss ermöglicht eine einfache und gleichzeitig stabile Verbindung der Motoreinheit mit der Lagereinheit. Um einen derartigen Rast- oder Schnappverschluss zu lösen, kann vorgesehen sein, dass der Formschluss zwischen den formschlüssigen miteinander zusammenwirkenden Verbindungsgliedern durch manuelle Verlagerung wenigstens eines der Verbindungsglieder lösbar ist.

Weiters ist bevorzugt vorgesehen, dass zweite Verbindungsmittel wenigstens eine Schwenkachse und ein Schwenklager aufweisen, wobei das Schwenklager offen ausgebildet ist, sodass die Schwenkachse in einer Richtung quer zur Schwenkachse in das Schwenklager einführbar ist.

In Kombination mit den zuvor beschriebenen ersten Verbindungsmitteln ermöglicht eine derartige Ausbildung einen Verbindungsvorgang, bei dem die wenigstens eine Schwenkachse zuerst in das Schwenklager eingeführt wird und die Lagereinheit danach um die Schwenkachse in Richtung zur Motoreinheit gekippt wird, bis der Rast- bzw. Schnappverschluss hergestellt ist. Der Verbindungsvorgang ist daher durch eine einfache Einführ- und nachfolgende Schwenkbewegung gekennzeichnet.

Um eine stabile Lagefixierung der Lagereinheit relativ zur Motoreinheit in ihrem miteinander verbundenen Zustand zu erreichen, ist bevorzugt vorgesehen, dass die Lagereinheit eine gekrümmte, insbesondere zylindrisch gekrümmte, Außenmantelfläche und die Motoreinheit eine entsprechend gekrümmte Auflagefläche aufweist. Dadurch wird im miteinander verbundenen Zustand ein flächiger Kontakt zwischen der Außenmantelfläche der Lagereinheit und der in dieser zugeordneten Auflagefläche der Motoreinheit ermöglicht.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass die Lagereinheit und die Motoreinheit antriebsmäßig miteinander zusammenwirkende, von den Verbindungsmitteln verschiedene Antriebselemente zur Übertragung einer Drehbewegung des Motors auf die Ultraschallsonde aufweisen. Dieser Ausbildung sieht somit eine funktionelle Trennung zwischen den für die Lagefixierung der Lagereinheit auf der Motoreinheit verantwortlichen Bauteile und den für die Übertragung der Drehbewegung vom Antriebsmotor auf die Ultraschallsonde verantwortlichen Bauteile vor. Die Lagepositionierung erfolgt, wie bereits erwähnt, bevorzugt über das Zusammenwirken der Außenmantelfläche der Lagereinheit mit der Auflagefläche der Motoreinheit sowie mithilfe der miteinander zusaromenwirkenden Verbindungsmitteln. Der Rotationsantrieb der Ultraschallsonde erfolgt hingegen über davon verschiedene

Antriebselemente, wobei die Antriebselemente bevorzugt ein vom Motor antreibbares, in der Motoreinheit angeordnetes Zahnrad und ein mit der Ultraschallsonde drehfest verbindbares, insbesondere in der Lagereinheit angeordnetes, Zahnrad umfassen, die im mit der Motoreinheit verbundenen Zustand der Lagereinheit miteinander in Eingriff stehen. Eine besonders vorteilhafte Ausführung wird erreicht, wenn die Drehachse des Antriebsmotors parallel zur Rotationsachse der Ultraschallsonde verläuft. Die Zahnräder können dabei als herkömmliche Stirnräder ausgeführt sein.

Eine bevorzugte Ausführung sieht vor, dass die Zahnräder im Eingriffsabschnitt aus einer in der Außenmantelfläche der Lagereinheit bzw. in der Auflagefläche der Motoreinheit ausgebildeten Ausnehmung hervorragend angeordnet sind.

Die Drehlagerung der Ultraschallsonde in der Lagereinheit erfolgt bevorzugt dadurch, dass die Lagereinheit eine zylindrische Lagerschale aufweist, welche mit einer zylindrischen Lagerfläche der Ultraschallsonde zusammenwirkt. Das Lager ist insbesondere als Trockengleitlager ausgebildet. Die zylindrische Lagerschale umschließt die Ultraschallsonde vollständig, wobei die Ultraschallsonde eine Rotation um mindestens 360° vollziehen kann. Bevorzugt ist die zylindrische Lagerschale der Lagereinheit ungeteilt ausgeführt, sodass die Ultraschallsonde in axialer Richtung in die Lagereinheit einschiebbar ist. Die Ultraschallsonde und das Zahnrad sind dabei drehfest miteinander verbindbar, wobei zu diesem Zweck bevorzugt eine formschlüssige Welle-Nabe-Verbindung, wie bspw. eine Passfeder oder dgl. vorgesehen sein kann.

Eine weitere bevorzugte Ausbildung sieht vor, dass eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der Drehposition der Ultraschallsonde relativ zur Lagereinheit vorgesehen ist. Die Verriegelung der Drehposition der Ultraschallsonde ist vorteilhaft, wenn die aktuelle Drehposition nach einer Abkoppelung von der Motoreinheit beibehalten werden soll, bspw. um bei einer späteren Wiederankoppelung der Motoreinheit von der gleichen Drehposition ausgehen zu können.

Bevorzugt weist die Sonographievorrichtung außer dem Rotationsantrieb keine weiteren Antriebe auf, insbesondere keinen Antrieb für eine Verlagerung der Ultraschallsonde in Längsrichtung, d,h. in Richtung der Stabachse der Sonde, relativ zur Motoreinheit.

Die Zweiteilung der Sonographievorrichtung in eine Motoreinheit und eine die Ultraschallsonde aufnehmende Lagereinheit erleichtert den Sterilisationsvorgang. Hygienevorschriften verlangen, dass eine klare Abgrenzung zwischen sterilen und nicht sterilen Geräten oder Bestandteilen davon eingehalten wird. Im vorliegenden Fall kann die Lagereinheit sowie ggf. die Ultraschallsonde im von der Motoreinheit abgenommenen Zustand unter Verwendung von herkömmlichen Sterilisationsvorrichtungen sterilisiert werden. Die Motoreinheit hingegen kann aufgrund der elektrischen Komponenten nicht ohne weiteres sterilisiert werden. In der Teilungsebene zwischen der Motoreinheit und der Lagereinheit kann jedoch zur Abgrenzung des sterilen Bereichs vom nicht sterilen Bereich in einfacher Art und Weise eine Folie oder dgl. angeordnet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. In dieser zeigen Fig. 1 eine perspektivische Ansicht der erfindungsgemäßen Sonographievorrichtung, Fig. 2 eine Ansicht gemäß Fig. 1, bei der die Lagereinheit von der Motoreinheit abgekoppelt ist, Fig. 3 einen Längsschnitt durch die Ausbildung gemäß Fig. 1, Fig. 4 einen vergrößerten Ausschnitt des Längsschitts während des Ankoppelns der Lagereinheit an die Motoreinheit und Fig. 5 einen Querschnitt entlang der Linie V-V der Fig. 3.

In Fig. 1 ist die Sonographievorrichtung allgemein mit 1 dargestellt. Die Sonographievorricbtung umfasst eine stabförmige Ultraschallsonde 2 mit einem abgerundeten Einführende. Die stabförmige Ultraschallsonde 2 ist mit einer Längenmarkierung 3 versehen, welche das Ausmaß der rektalen Einführung feststellen lässt. Die Ultraschallsonde 2 ist in einer Lagereinheit 4 frei drehbar aufgenommen. An dem aus der Lagereinheit 4 herausragenden rückwärtigen Ende 5 der Ultraschallsonde 2 führt ein Kabel 6 heraus, welches die elektrische Anbindung der Ultraschallsonde 2 an eine Rechen- und Anzeigeeinheit ermöglicht. Die Lagereinheit 4 ist an eine Motoreinheit 7 angekoppelt, in der ein Antriebsmotor angeordnet ist. Die Motoreinheit 7 ist an ihrer Unterseite mit einem Montageteil 8 versehen, welcher die Befestigung der Sonographievorrichtung 1 an einem Arm einer ortsfesten Stand- oder Manipulatorvorrichtung erlaubt.

In Fig. 2 ist dargestellt, dass die Lagereinheit 4 samt der darin drehbar aufgenommenen Ultraschallsonde 2 von der Motoreinheit 7 abgekoppelt werden kann. Die Lagereinheit 4 weist eine zylindrische Mantelfläche 9 auf, welche im mit der Motoreinheit 7 gekoppelten Zustand flächig auf einer Auflagefläche 10 der Motoreinheit 7 aufliegt. Die starre Lagefixierung der Lagereinheit 4 an der Motoreinheit 7 gelingt durch Verbindungsmittel, welche eine formschlüssige Verbindung zwischen den beiden miteinander zu verbindenden Teilen sicherstellen. Die Verbindungsmittel umfassen einen rechts der Längsmittelebene der Lagereinheit 4 angeordneten Drehzapfen 11 und einen links der Längsmittelebene angeordneten korrespondierenden (nicht dargestellten) Drehzapfen 11, welche entlang der Führungsrille 12 in ein zur Führungsrille 12 hin offenes Drehlager 13 eingeführt werden können. Dazu wird die Lagereinheit 4 samt der Ultraschallsonde 2 in der in Fig. 2 dargestellten schrägen Lage an die Motoreinheit 7 angenähert. Sobald die Drehzapfen 11 in die Drehlager 13 eingeschoben wurden, kann eine Kippbewegung um die von den Drehzapfen 11 gebildete Drehachse vorgenommen werden, um die an dem hinteren Ende der Lagereinheit 4 angeordneten Rast- bzw. Schnappverbindungsmittel 14 in Richtung des Pfeils 15 mit entsprechenden, in der Motoreinheit 7 angeordneten Gegengliedern in Rast- bzw. Schnappverbindung zu bringen. Der dadurch hergestellte Formschluss zwischen den Verbindungsgliedern der Lagereinheit 4 und den Verbindungsgliedern der Motoreinheit 7 bewirkt eine starre Verbindung zwischen den beiden Einheiten.

Zur Übertragung der Rotation vom Motor auf die Ultraschallsonde 2 ist der Motor mit einem Zahnrad 16 verbunden, welcher aus einem in der Auflagefläche 10 ausgebildeten Fenster 17 vorragt.

In der Schnittdarstellung gemäß Fig. 3 ist die Lagereinheit 4 im mit der Motoreinheit 7 gekoppelten Zustand dargestellt. In der Schnittdarstellung ist der in der Motoreinheit 7 angeordnete Elektromotor 18 ersichtlich, welcher drehfest mit dem Zahnrad 16 verbunden ist. Das Zahnrad 16 kämmt mit einem in der Lagereinheit 4 angeordneten Zahnrad 19, welches drehfest mit der Ultraschallsonde 2 verbunden ist. Dadurch wird die Rotation des Motors auf die Ultraschallsonde 2 übertragen.

Die Lagerung der Ultraschallsonde 2 in der Lagereinheit 4 erfolgt an einer zylindrischen Innenmantelfläche der die Lagerschale ausbildenden Hülse 20.

In der vergrößerten Darstellung gemäß Fig. 4 ist ersichtlich, dass das mit dem Verbindunsglied 14 der Lagereinheit 4 zusammenwirkende Gegenglied von einem Fortsatz 22 gebildet ist, der mit einem knöpfartigen Glied 21 gekoppelt ist und relativ zu einem starren Führungsteil 23 in Richtung des Doppelpfeils 24 beweglich angeordnet ist. Wenn das Verbindungsglied 14 beim Hinunterkippen der Lagereinheit entsprechend dem Pfeil 15 mit dem stiftartigen Fortsatz 22 kollidiert, wird dieser nach außen geschoben, bis der Fortsatz 22 in die in dem Verriegelungsglied 14 vorgesehene Öffnung 25 einrastet. Die Einrastbewegung wird hierbei durch eine nicht dargestellte Feder bewirkt.

In der Schnittansicht gemäß Fig. 5 ist ersichtlich, dass die Ultraschallsonde 2 mithilfe einer Passfeder 26 formschlüssig und drehfest mit dem Zahnrad 19 gekoppelt ist.

Claims (8)

1. Patentansprüche:

   1. Vorrichtung zur Durchführung einer transrektalen Sonographie, umfassend eine Haltevorrichtung für eine stabförmige Ultraschallsonde, die einen Antrieb mit einem Motor zur Rotation der Ultraschallsonde um deren Längsachse aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Haltevorrichtung eine den Motor aufnehmende Motoreinheit und eine Lagereinheit zur drehbaren Aufnahme der Ultraschallsonde umfasst und dass die Motoreinheit und die Lagereinheit in formschlüssige Verbindung miteinander bringbare Verbindungsmittel aufweisen, die eine lösbare, starre Verbindung der Lagereinheit mit der Motoreinheit hersteilen.
2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass erste Verbindungsmittel der Motoreinheit und der Lagereinheit zusammen einen Rast- oder Schnappverschluss ausbilden.
3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zweite Verbindungsmittel wenigstens eine Schwenkachse und ein Schwenklager aufweisen, wobei das Schwenklager offen ausgebildet ist, sodass die Schwenkachse in einer Richtung quer zur Schwenkachse in das Schwenklager einführbar ist.
4. 4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit eine gekrümmte, insbesondere zylindrisch gekrümmte, Außenmantelfläche und die Motoreinheit eine entsprechend gekrümmte Auflagefläche aufweist.
5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit und die Motoreinheit antriebsmäßig miteinander zusammenwirkende, von den Verbindungsmitteln verschiedene Antriebselemente zur Übertragung einer Drehbewegung des Motors auf die Ultraschallsonde aufweisen.
6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebselemente ein vom Motor antreibbares, in der Motoreinheit angeordnetes Zahnrad und ein mit der Ultraschallsonde drehfest verbindbares, insbesondere in der Lagereinheit angeordnetes, Zahnrad umfassen, die im mit der Motoreinheit verbundenen Zustand der Lagereinheit miteinander in Eingriff stehen.
7. 7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Zahnräder im Eingriffsabschnitt aus einer in der Außenmantelfläche der Lagereinheit bzw. in der Auflagefläche der Motoreinheit ausgebildeten Ausnehmung hervorragend angeordnet sind. Θ. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagereinheit eine zylindrische Lagerschale aufweist, welche mit einer zylindrischen Lagerfläche der Ultraschallsonde zusamraenwirkt.
8. 9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verriegelungseinrichtung zur Verriegelung der Drehposition der Ultraschallsonde relativ zur Lagereinheit vorgesehen ist.