DE19936554C2 - Device for supporting the elastography - Google Patents
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Abstract
Bei der Darstellung mechanischer Gewebeeigenschaften menschlichen Gewebes ist allen Abbildungsverfahren (mit Ultraschall oder Magnetresonanztomographie) gemeinsam, dass die Wirkung einer äußeren Kraft auf das Gewebe gemessen und zu quantitativen elastischen Informationen weiterverarbeitet wird. Zur Zeit wird diese äußere Kraft entweder wohl definiert durch statische Applikatoren oder durch eine Freihandbewegung ausgeübt. Der vorgestellte Applikator soll die Vorteile einer definierten Hubbewegung (bisher nur durch statische Applikatoren) und einer leichten Handhabung (bisher nur durch Freihandmethoden) vereinen. DOLLAR A Der Applikator ermöglicht das Anbringen eines beliebigen Ultraschallwandlers auf einer Befestigungsplatte. Durch einen Aufsatzring wird sichergestellt, dass eine axiale Bewegung des Wandlers auf das Gewebe übertragen wird. In der hier dargestellten Ausführung wird die axiale Bewegung des Wandlers durch einen Motor mit exzentrischer Scheibe gewährleistet, die sich in einem Langloch der Befestigungsplatte befindet. DOLLAR A Der entwickelte Applikator ermöglicht die gleichzeitige Benutzung eines handelsüblichen Ultraschallwandlers im Normalbetrieb (B-Bild) wie im Elastographiebetrieb, weil eine gleichmäßige minimale Kompression des Gewebes in axialer Richtung untersucherunabhängig ausgeführt wird.In the representation of mechanical tissue properties of human tissue, all imaging methods (with ultrasound or magnetic resonance tomography) have in common that the effect of an external force on the tissue is measured and further processed to quantitative elastic information. At present, this external force is either exerted in a well-defined manner by static applicators or by a freehand movement. The applicator presented is intended to combine the advantages of a defined stroke movement (previously only with static applicators) and easy handling (previously only with freehand methods). DOLLAR A The applicator enables any ultrasonic transducer to be attached to a mounting plate. An attachment ring ensures that an axial movement of the transducer is transmitted to the tissue. In the embodiment shown here, the axial movement of the transducer is ensured by a motor with an eccentric disk, which is located in an elongated hole in the mounting plate. DOLLAR A The developed applicator enables the simultaneous use of a commercially available ultrasound transducer in normal operation (B-picture) and in elastography operation, because a uniform minimal compression of the tissue in the axial direction is carried out independently of the examiner.
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung entsprechend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a device according to the preamble of claim 1.
Im Rahmen der präoperativen Diagnostik nehmen Abbildungsverfahren sowohl bei der Bestimmung der Lokalität als auch der Dignität von raumfordernden Prozessen eine übergeordnete Stellung ein. Besonderes Interesse gilt dabei der funktionellen Diagnostik, da Parameter wie Blutfluß oder Zellaktivität wesentlich zur Unterschei dung von gut- bzw. bösartigen Prozessen beitragen. Seit wenigen Jahren steht ein Ultraschallverfahren zur Verfügung (Elastographie), das die quantitative Darstellung von elastischen Parametern ermöglicht. Die ärztliche Palpation hat immer wieder gezeigt, daß - zumindest qualitativ - härtere Strukturen mit bösartigen Prozessen in Einklang gebracht werden können. Durch das neue Verfahren der Elastographie könnte ein Zusammenhang zwischen quantitativen elastischen Parametern und Aussagen über die Dignität gefunden werden. Der hier vorgestellte Applikator soll dazu dienen, Untersuchungen mit Elastographiesystemen jeder Art zu vereinfachen bzw. die Ergebnisse durch Minderung von Bewegungsartefakten zu verbessern. As part of preoperative diagnostics, imaging procedures both take part the determination of the locality as well as the dignity of space-demanding processes a higher position. Of particular interest is the functional one Diagnostics, since parameters such as blood flow or cell activity differ significantly contribute to benign or malignant processes. Has been around for a few years Ultrasound procedures available (elastography), which is the quantitative representation of elastic parameters. The medical palpation has always been shown that - at least qualitatively - harder structures with malicious processes in Can be reconciled. With the new process of elastography could be a relationship between quantitative elastic parameters and Statements about the dignity can be found. The applicator presented here is intended serve to simplify investigations with all types of elastography systems or to improve the results by reducing movement artifacts.
Die ärztliche Untersuchungstechnik der Palpation (Tastbefund) ist ein qualitatives und subjek tives Verfahren zur Beurteilung mechanischer Eigenschaften des menschlichen Gewebes.The medical examination technique of palpation (tactile finding) is a qualitative and subject tive method for assessing mechanical properties of human tissue.
Inzwischen ist es möglich, die mechanische Dehnung quantitativ mit Hilfe von Ultraschall zu bestimmen [1, 2]. Bei allen bisherigen in vivo Elastographieverfahren wird das Gewebe wäh rend der Ultraschalluntersuchung um wenige 100 µm in axialer Richtung komprimiert. Aus den zu jeweils unterschiedlichen Kompressionsstufen gehörenden Ultraschallbildern wird die axiale Komponente der mechanischen Dehnung berechnet (Elastogramm). Bereiche mit har ten Veränderungen haben eine geringere axiale Dehnung als Bereiche mit weichen Verände rungen.In the meantime, it is possible to quantify the mechanical expansion using ultrasound determine [1, 2]. In all previous in vivo elastography processes, the tissue is selected compressed by a few 100 µm in the axial direction during the ultrasound examination. Out the ultrasound images belonging to different compression levels are the axial component of the mechanical expansion calculated (elastogram). Areas with har Changes have less axial expansion than areas with soft changes requirements.
Bei allen Arbeiten hat sich gezeigt, dass laterale Abweichungen von der axialen Kompressi
onsrichtung zu erheblich schlechterer Bildqualität der Elastogramme führt [9]. Eine Möglich
keit zur Überwindung dieses Problems besteht in einer nachträglichen Berechnung dieser Be
wegungsartefakte [3, 4], wobei auch eine Rekonstruktion des Elastizitätsmoduls erfolgen
kann [5, 8]. Alternativ wird versucht, die Bewegungsartefakte schon während der Kompressi
on so gering wie möglich zu halten, indem
It has been shown in all work that lateral deviations from the axial compression direction lead to considerably poorer image quality of the elastograms [9]. One way of overcoming this problem is to subsequently calculate these movement artifacts [3, 4], and the elasticity module can also be reconstructed [5, 8]. Alternatively, an attempt is made to keep the motion artifacts as low as possible during compression by
- - die Bildwiederholungsrate des Ultraschallgerätes während der Kompression erhöht wird- The refresh rate of the ultrasound device is increased during the compression
- - der Ultraschallwandler in einer Halterung mit Hilfe einer Schrittmotorsteuerung axial ge führt bzw. das zu untersuchende Objekt zwischen zwei Kompressionsplatten fixiert wird- The ultrasonic transducer in a holder using a stepper motor control axially ge leads or the object to be examined is fixed between two compression plates
- - niederfrequente mechanische Schwingungen in das zu untersuchende Objekt durch eine Vibrationsquelle bei fixiertem Ultraschallwandler eingekoppelt werden [10]- Low-frequency mechanical vibrations in the object to be examined by a Vibration source can be coupled in with a fixed ultrasonic transducer [10]
- - niederfrequente mechanische Schwingungen in das zu untersuchende Objekt durch den Ultraschallwandler selbst eingekoppelt werden, der zu diesem Zweck in einer Halterung mit einem Stativ fixiert wird, das über Motoren eine relative Kompressionsbewegung aus führt [2]- Low-frequency mechanical vibrations in the object to be examined by the Ultrasonic transducers can be coupled in for this purpose in a holder is fixed with a tripod that makes a relative compression movement over motors leads [2]
Alle Ansätze, die über eine rein axiale Berechnung der mechanischen Dehnung hinausgehen, sind mit einer Steigerung des Rechenaufwandes um Zehnerpotenzen verbunden. Die für die klinische Erprobung der Elastographie notwendige Echtzeitfähgikeit wird derzeit nur von einem System geleistet [6, 7], das sich auf die Berechnung der mechanischen Dehnung in axialer Richtung beschränkt. Da dieses System laterale Bewegungsartefakte rechnerisch nicht kompensieren kann, müssen diese schon bei der Aufnahme möglichst vermieden werden, wo bei die Bildwiederholungsrate derzeit relativ gering ist.All approaches that go beyond a purely axial calculation of mechanical expansion are associated with an increase in computing power by powers of ten. The for the Clinical testing of the real-time capability necessary for elastography is currently only available from a system [6, 7], which is based on the calculation of the mechanical strain in limited axial direction. Because this system does not calculate lateral movement artifacts can compensate, these must be avoided where possible when recording at which the refresh rate is currently relatively low.
Die bisher verwendeten Applikatoren bestehen aus einer fest verankerten Schrittmotorsteue rung, die entweder direkt oder über eine Kompressionsplatte mit dem Ultraschallwandler ver bunden ist. Die Handhabung ist aufwendig und nicht jede Körperregion mit einem solchen Aufbau zu erfassen.The applicators used so far consist of a firmly anchored stepper motor control tion, either directly or via a compression plate with the ultrasonic transducer is bound. The handling is complex and not every region of the body with such Structure to record.
Die Erfindung dient dazu, die axiale Kompression durch den Ultraschallwandler selbst mög lichst genau durchzuführen, wobei jede Körperregion dem frei geführten Applikator zugäng lich ist.The invention serves to enable axial compression by the ultrasonic transducer itself to be carried out as precisely as possible, with each body region being accessible to the freely guided applicator is.
Die Erfindung soll eine Zwischenstellung einnehmen zwischen fest verankerten statischen Applikatoren mit Schrittmotorsteuerung und einer ohne Hilfsmittel mit der freien Hand durchgeführten Elastographie.The invention is intended to take an intermediate position between firmly anchored static Applicators with stepper motor control and one without tools with the free hand performed elastography.
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Ausführungszeichnungen der Erfindung sind in den Zeichnungen Fig. 1, Fig. 2 und Fig. 3 dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Der Applikator besteht aus folgenden Funktionseinheiten:Implementation drawings of the invention are shown in the drawings Fig. 1, Fig. 2 and Fig. 3 and are described in more detail below. The applicator consists of the following functional units:
- a) Ein Handgriff, an dem das Batteriefach (s. Fig. 3) und ein elektromechanischer Antrieb (s. Fig. 3) befestigt sind. Durch den elektromechanischen Antrieb wird ei ne axiale Bewegung der Befestigungsplatte von wenigen mm garantiert. Im abge bildeten Fall wurde als Lösung ein Motor mit Getriebe gewählt, wobei auf die Welle des Getriebes eine Kreisscheibe exzentrisch montiert ist. In Verbindung mit dem Langloch der Befestigungsplatte (siehe c)) wird dadurch eine axiale Hubbe wegung von 1 mm mit einer Frequenz von 1-3 Hz gewährleistet.a) A handle on which the battery compartment (see Fig. 3) and an electromechanical drive (see Fig. 3) are attached. The electromechanical drive guarantees an axial movement of the mounting plate of a few mm. In the illustrated case, a motor with gear was chosen as the solution, with a circular disc being eccentrically mounted on the shaft of the gear. In conjunction with the elongated hole in the mounting plate (see c)), this guarantees an axial stroke movement of 1 mm with a frequency of 1-3 Hz.
- b) Zwei Führungsstangen, die den Handgriff mit dem Aufsatzring (s. Fig. 3) verbin den.b) Two guide rods that connect the handle to the attachment ring (see Fig. 3).
- c) Eine Befestigungsplatte, die auf den Führungsstangen beweglich angebracht ist und eine Einspannvorrichtung (s. Fig. 2) für den Ultraschallwandler beinhaltet. Die Bewegung wird durch ein Langloch eingeschränkt, dessen Breite dem Durchmesser der Kreisscheibe (siehe a)) entspricht. Der resultierende Hub ist durch die Exzentrizität der Bohrung in der Kreisscheibe festgelegt.c) A mounting plate that is movably mounted on the guide rods and includes a clamping device (see FIG. 2) for the ultrasonic transducer. The movement is restricted by an elongated hole, the width of which corresponds to the diameter of the circular disc (see a)). The resulting stroke is determined by the eccentricity of the hole in the circular disc.
- a) Eine Einspannvorrichtung für einen Ultraschallwandler, die auf der Befestigungs platte angebracht ist. Dadurch ist eine schnelle und einfache Fixierung des Ultra schallwandlers auf der Befestigungsplatte möglich.a) A jig for an ultrasonic transducer that is on the attachment plate is attached. This is a quick and easy fixation of the Ultra sound converter possible on the mounting plate.
- a) Ein Aufsatzring, der bündig mit dem eingespannten Ultraschallwandler abschließt (der Ultraschallwandler ist in Fig. 1 und Fig. 2 abgebildet). Die zu untersuchende Körperstelle wird durch den Druck dieses Ringes gegen den Ultraschallwandler gedrückt.a) A top ring which is flush with the clamped ultrasonic transducer closes (the ultrasonic transducer is shown in Fig. 1 and Fig. 2). The area of the body to be examined is pressed against the ultrasound transducer by the pressure of this ring.
- b) Ein elektromechanischer Antrieb mit Drucktaster und ein Batteriefach. Im abgebil deten Fall wurde als Lösung ein Motor mit Getriebe gewählt (siehe a)).b) An electromechanical drive with push button and a battery compartment. In the picture In this case, a motor with gearbox was chosen as the solution (see a)).
Claims (5)
einem Ultraschallwandler, der in mechanischen Kontakt mit einem Objekt gebracht werden kann,
einer Halterung für den Ultraschallwandler, mit einem Aufsetzelement zum Abstützen auf dem Objekt, und
einem elektromechanischem Antrieb zum Bewegen des Ultraschallwandlers relativ zur Halterung zur Kompression des Objektes, dadurch gekennzeichnet,
dass der Antrieb die Bewegung des Ultraschallwandlers in eine niederfrequente axiale Hubbewegung umsetzt und
die Vorrichtung handgeführt über das als Aufsetzring ausgeführte Aufsetzelement auf das Objekt aufsetzbar ist.1. Device for supporting an elastography
an ultrasonic transducer that can be brought into mechanical contact with an object,
a holder for the ultrasonic transducer, with a placement element for supporting on the object, and
an electromechanical drive for moving the ultrasonic transducer relative to the holder for compressing the object, characterized in that
that the drive converts the movement of the ultrasonic transducer into a low-frequency axial stroke movement and
the device can be placed on the object in a hand-guided manner via the placement element designed as a placement ring.
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