DE2305501A1 - In den koerper eines patienten einfuehrbare ultraschall-sonde - Google Patents

In den koerper eines patienten einfuehrbare ultraschall-sonde

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Description

  • In den Körper eines Patienten einführbare Ultraschall-Sonde Die Erfindung bezieht sich auf eine in den Körper eines Patienten einführbare Ultraschall-Sonde, bestehend aus einem Sondenrohr, das ein Ultraschall-Sende-Empfangssystem zur flächenweisen Abtastung körperinterner Organe od.dgl. mittels eines im wesentlicher senkrecht zur Längsachse des Rohres abgestrahlten Ultraschall-Sendestrahls sowie elektrische Verbindungsleitungen für den Anschluß des Systems an eine körperexterne Ultraschall-Schnittbild-Anzeigevorrichtung enthält.
  • Durch das deutsche Gebrauchsmuster 6 942 159 ist eine Ultraschall-Prüfsonde vorbekannt, an deren proximalen Ende ein Ultraschall-Sende/Empfangswandle'r um die Sondenlängsachse drehbar angeordnet ist. Diese Sonde erlaubt somit eine körperinterne Ultraschallabtastung von Organen od dgl. nach dem sog.
  • Radial-Scan. Die bei der Abtastung von der Ultraschall-Sende/ Empfangskeule überstrichenen und an der Schnittbild-Anzeigevorrichtung wiedergegebenen Organschnitte liegen durchweg senkrecht zur Sondenlängsachse.
  • In der medizinischen Diagnostik ist nun häufig die Wiedergabe von Organlängsschnitten, d.h. solcher Schnitte, die im wesentlichen parallel zur Körperlängsachse verlaufen, erwünscht. Dies gilt insbesondere für das menschliche Herz, da nur ein Herzlängsschnitt (Basis bis Herzspitze) ausreichende Hinweise auf den speziellen Herzaufbau, wie z.B. Lage der Herzklappen, Abmessungen der Vorhöfe, der Ventrikel, des Septums oder der Herzwand bzw. auf den Herzkontraktionsmechanismus, insbesondere die Hauptpulsationsrichtungen, geben kann.
  • Da die hauptsächlichen Einführwege für eine Ultraschall-Sonde in das Körperinnere, insbesondere die für die Gewinnung von Herzschnittbildern besonders geeignete Speiseröhre, im wesentlichen in Richtung der Körperlängsachse verlaufen, läßt sich die Prüfsonde nach dem deutschen Gebrauchsmuster für die Gewinnung von Längsschnittbildern z.B. des Herzens nicht verwenden.
  • Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Sonde der eingangs genannten Art anzugeben, die den Nachteil der Prüfsonde nach dem deutschen Gebrauchsmuster nicht aufweist, d.h. welche auch bei Einführung in im wesentlichen in der Körperlängsrichtung verlaufende Einführwege, insbesondere Speiseröhre, die Erfassung von Längsschnitten eines Organs, insbesondere Herz, erlaubt.
  • Die Aufgabe wird mit einer Ultraschall-Sonde der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Ultraschall-Sende-Empfangssystem eine Ultraschall-Wandlereinheit enthält, deren Sende/ Empfangskeule in Richtung der Längsachse des Sondenrohres verschiebbar ist.
  • Die Verschiebung der Sende/Empfangskeule in Richtung der Längsachse des Sondenrohres ermöglicht die Ultraschallabtastung in Ebenen parallel zu dieser Längsachse. Damit lassen sich mit der erfindungsgemäßen Ultraschall-Sonde auch - wie erwünscht - bei in Xörperlängsrichtung ausgerichtetem Sondenrohr, z.B. in der Speiseröhre liegendem Sondenrohr, Längsschnittbilder von im Verschiebebereich der Sende/Empfangskeule befindlichen Organen, z.B. Herz, gewinnen.
  • In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das Ultraschall-Sende-Empfangssystem aus einem einzigen wechselweise als Ultraschallsender und -empfänger arbeitenden Ultraschallwandler bestehen, der im Sondenrohr in Längsrichtung des Rohres verschiebbar angeordnet ist. Zweckmäßig ist dabei, diesem Ultraschallwandler einen Schnellantrieb zur raschen Verschiebung des Wandlers in-der Rohrlängsrichtung zuzuordnen.
  • In einer weiteren Ausführungsform kann das Ultraschall-Sende-Empfangssystem jedoch vorteilhaft#auch aus einer Reihe nebeneinander in Längsrichtung des Rohres angeordneten Ultraschallwandlern bestehen, denen elektronische Steuermittel zur zeitlich gestaffelten Einzel- oder Gruppenanregung von Ultraschallwandlern zugeordnet sind. Bei Wahl eines derartigen aus ortsfesten Wandlern bestehenden Systems ist es von Vorteil, nach Anregung eines Ultraschallwandlers im Sinne der Abstrahlung eines Ultraschallstrahls diesen sowie einen oder mehrere zum angeregteir Wandler benachbarte Wandler gleichzeitig auf Ultraschallempfang zu schalten. Dies ermöglicht auf einfache Weise eine Vergrößerung der Apertur.
  • Bei der Abtastung des menschlichen Herzens ist es ferner zweckmäßig, den Verschiebehub des beweglichen Sende-Empfangswandlers bzw. die Gesamtbreite der ortsfesten Wandleranordnung längs des Sondenrohres mindestens der höchsten zu erwartenden Längsabmessung (Basis bis Spitze) des menschlichen Herzens entsprechend, vorzugsweise zu mindestens 12 cm, zu wählen.
  • Gemäß weiterer Erfindung ist es außerdem von Vorteil, die Sonde mit EKG-Elektroden für die körperinterne Abnahme des EKG zu bestücken und diese Elektroden über eigene Verbindungsleitungen an die Ultraschall-Schnittbild-Aufzeichnungsvorrichtung zu deren Herzphasentriggerung anzuschalten. Dadurch lassen sich auf einfache Weise stehende Schnittbilder vom bewegten Herzen erzeugen.
  • Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand von drei Figuren, die Ausführungsbeispiele der Erfindung darstellen, im folgenden näher erläutert.
  • In der Fig. 1 ist mit 1 ein starres Sondenrohr bezeichnet, in dem ein Ultraschall-Sende-Empfangssystem 2 in Längsrichtung der Sondenrohrachse 3 verschiebbar und um die Achse 3 drehbar angeordnet ist. Das System 2 weist einen einzigen wechselweise als Ultraschallsender und -empfänger arbeitenden Ultraschallwandler 2' auf. Das System 2 ist ferner über eine Stange 4 mit einem (nicht dargestellten) Schnellantrieb, z.B. Spindelantrieb, für die Längsverschiebung des Systems 2 kraftschlüssig verbunden. Der Verschiebehub H des Systems 2 in der Rohrlängsrichtung beträgt ca. 12 cm. Der Wandler 2' des Systems 2 ist über elektrische Verbindungsleitungen 5 einerseits mit einem (nicht dargestellten#) Hochfrequenzgenerator für die Speisung des Wandlers bei Sendebetrieb sowie andererseits mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) Display-Anordnung, z.B. Oszillographenröhre, zur Wiedergabe der empfangenen E#choimpulse als Schnittbild verbindbar.
  • Dem Sondenrohr 1 ist ferner ein rohrförmiges Führungsteil 6 zugeordnet, welches die Einführung des Sondenrohres 1 z.B. in die Speiseröhre erleichtern soll. Das Führungsteil 6 ist an seinem oberen Ende mit einer Querschnittserweiterung 7 versehen, deren Außendurchmesser größer ist als der Munddurchmesser eines Patienten und welche zur Halterung des in die Mundhöhle des Patienten eingeschobenen Führungsteiles am Mund des Patienten dient.
  • Das Sondenrohr 1 weist außerdem an seinem distalen Ende einen Klemmring 8 auf, der bei Lösen der zugehörigen Klemmschraube 9 in Längsrichtung des Rohres 1 verschiebbar ist. Durch Variation des Abstandes des Ringes 8 von der Spitze 10 des Sondenrohres 1 läßt sich die maximale Einführtiefe des Sondenrohres 1 z.B. in die Speiseröhre eines Patienten festlegen.
  • Auf dem Boden der Querschnittserweiterung 7 des Führungsteiles 6 ist ferner eine Winkelskala 11 angebracht, die zusammen mit einer Einstellnase 12 am Klemmring 8 die Einstellung erwünschter Verdrehungswinkel des Sondenrohres 1 um seine Längsachse 3 erleichtern soll. Zur Arretierung des Sondenrohres 1 in einer bestimmten Drehwinkelstellung ist eine Arretierschraube 13 vorgesehen.
  • Die Anordnung der Winkelskala in der Querschnittserweiterung 7 des Führungsteiles 6 ist in der Fig. 2 verdeutlicht, welche eine Draufsicht auf die Skala in der Schnittrichtung II...II zeigt.
  • Die Sonde nach der Fig. 3 entspricht in ihrer grundsätzlichen mechanischen Ausbildung der Sonde nach der Fig. 1. Anstelle des beweglichen Ultraschall-Sende-Empfangssystems 2 mit einem einzigen wechselweise als Sender und Empfänger arbeite#nden Wandler 2' weist die Sonde nach der Fig. 3 jedoch eine Reihe ortsfest nebeneinander in Längsrichtung des Rohres 1 angeordneter Ultraschallwandler 14 auf. Diese Wandler 14 sind über entsprechende elektrische Leitungen 15 einerseits mit (nicht dargestellten) elektronischen Steuermitteln zur zeitlich gestaffelten Einzel- oder Gruppenanregung der Wandler 14 sowie andererseits wieder mit der obengenannten Display-Anordnung verbunden. Die elektronischen Steuermittel sind dabei so ausgebildet und sollen die Wandler so steuern, daß nach Anregung eines Ultraschallwandlers 14 im Sinne der Abstrahlung eines Ultraschallstrahls dieser sowie ein oder mehrere zum angeregten Wandler 14 benachbarte Wandler gleichzeitig auf Ultraschallempfang geschaltet sind.
  • Die Ultraschallwandler bestehen aus dünnen piezoelektrischen Kristallplättchen mit einem Durchmesser von ca. 3 mm. Der Abstand zwischen den einzelnen Plättchen 14 beträgt vorzugsweise 0,3 mm. Die Gesamtbreite der Wandleranordnung längs des Sondenrohres 1 ist dem Verschiebehub H für das System 2 der Sonde nach der Fig. 1 entsprechend zu 12 cm gewählt.
  • Am Umfang des Sondenrohres 1 der Sonde nach der Fig. 3 sind ferner gegenüber den Wandlern 14 seitlich etwas versetzt drei EKG-Elektroden 16, 17 und 18 angeordnet. Das mit diesen Elektroden körperintern erfaßte EKG wird über den Elektroden zugeordnete Verbindungsleitungen 19 dem (nicht dargestellten) Schnittbild-Aufzeichnungsgerät zu dessen Herzphasentriggerung zugeleitet.
  • Die Wirkungsweisen der Sonden nach den Fig. 1 und 3 ergeben sich wie folgt: Zu Beginn einer Untersuchung wird in den Mund des Patienten das Führungsteil 6 bis zur Querschnitts-erweiterung 7 eingeschoben.
  • Mit dem Klemmring 8 wird die erwünschte Eindringtiefe des Sondenrohres 1 in die Speiseröhre eingestellt und dann das Sondenrohr durch das Führungsteil 6 bis zum Anschlag des Ringes 8 an den Boden der Querschnittserweiterung 7 des Führungsteiles in die Speiseröhre eingeführt.
  • Anschließend beginnt die eigentliche Ultraschall-Abtastung.
  • Hierzu wird bei der Sonde nach der Fig. 1 das Sondenrohr 1 im Führungsteil 6 so weit um die eigene Achse 3 gedreht, bis der vom Wandler 2' des Ultraschall-Sende-Empfangssystems 2 abgestrahlte Ultraschallstrahl auf das zu untersuchende Organ, z.B.
  • Herz, gerichtet ist. Anschließend wird der Antriebsmotor für das System 2 eingeschaltet und somit das System 2 periodisch entlang der Sondenrohrachse 3 verschoben. Aufgrund dieser Verschiebung tastet der vom Wandler 2' erzeugte Ultraschallstrahl das zu untersuchende Organ in einer Längsschnittebene zeilenweise ab. Die vom Wandler aus jeder Zeile empfangenen Echoimpulse werden in der üblichen Weise der Display-Anordnung zur Schnittbildaufzeichnung zugeleitet.
  • Beim Ausführungsbeispiel nach der Fig. 3 wird hingegen durch Verdrehen des Sondenrohres die Wandleranordnung14 auf das zu untersuchende Organ gerichtet. Durch zeitlich aufeinanderfolgende Anregung der einzelnen Wandler im Sinne der Abstrahlung und des Empfangs von Ultraschall ergibt sich ein Ultraschall-Abtast- sowie Schnittbildaufzeichnungsmodus entsprechend dem der Sonde nach der Fig. 1.
  • Jeweils nach Abtastung und Darstellung eines Organlängsschnittes kann das Sondenrohr 1 der Sonden nach den Fig. 1 oder 2 geringfügig um seine Achse 3 gedreht werden. Man erhält so in zeitlicher Aufeinanderfolge Objektlängsschnitte, die zueinander wie die Seiten eines mehr oder weniger stark aufgeklappten Buches stehen. Bei der üblichen Schnittebenendarstellung werden der Display-Anordnung sämtliche bei der Ultraschall-Abtastung anfallenden Echosignale zur Anzeige zugeführt. Ebensogut kann man jedoch auch mittels eines Dopplergerätes die anfallenden Echosignale darauf überprüfen, ob die Grundiequenz eine Änderung erfahren hat (Dopplereffekt). Werden dann nur jeweils in der Grundfrequenz verschobene Echosignale am Display-Bildschirm abgebildet, sp erhält man z.B. ein Strömungsbild von im Organ fließenden Medien, insbesondere Blut, welches Rückschlüsse auf den Verlauf organinterner Gefäßsysteme zuläßt.

Claims (14)

  1. Patentansprüche
    9 In den Körper eines Patienten einführbare Ultraschall-Sonde, bestehend aus einem Sondenrohr, das ein Ultraschall-Sende-Empfangs system zur flächenweisen Abtastung körperinterner Organe od.dgl. mittels eines im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Rohres abgestrahlten Ultraschall-Sendestrahlssowie elektrische Verbindungsleitungen für den Anschluß des Systems an eine körperexterne Ultraschall-Schnittbild-Anzeigevorrichtung enthält, d a d u r c h ge k e n n z e i c h n e t , daß das Ultraschall-Sende-Empfangssystem eine Ultraschall-Wandlereinheit(2' oder 14) enthält, deren Sende/Empfangskeule in Richtung der Längsachse (3) des Sondenrohres (1) verschiebbar ist.
  2. 2. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschall-Sende-Empfangssystem aus einem einzigen, wechselweise als Ultraschallsender und -empfänger arbeitenden Ultraschallwandler (2') besteht, der im Sondenrohr (1) in Längsrichtung (3) des Rohres verschiebbar angeordnet ist.
  3. 3. Ultraschall-So# nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ultraschallwandler (2') ein Schnellantrieb, z.B.
    Spindelantrieb, zur raschen Verschiebung des Wandlers in der Rohrlängsrichtung zugeordnet ist.
  4. 4. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ultraschall-Sende-Empfangssystem aus einer Reihe nebeneinander in Längsrichtung des Rohres angeordneten Ultraschallwandlern (14) besteht, denen elektronische Steuermittel zur zeitlich gestaffelten Einzel- oder Gruppenanregung von Ultraschallwandlern (14) zugeordnet sind.
  5. 5. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß nach Anregung eines Ultraschallwandlers (14) im Sinne der Abstrahlung eines Ultraschallstrahls der angeregte sowie ein oder mehrere zum angeregten Wandler benachbarte Wandler gleichzeitig auf Ultraschallempfang schaltbar sind.
  6. 6. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß als Ultraschallwandler (14) dünne piezoelektrische Kristallplättchen mit einem Durchmesser von ca. 3 mm verwendet sind.
  7. 7. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Plättchen untereinander im Bereich von 0,2 bis 0,5 mm, vorzugsweise 8,5 mm, liegt.
  8. 8. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Verschiebehub (H) des beweglichen Sende-Empfangswandlers (21)bzw. die Gesamtbreite der ortsfesten Wandleranordnung (14) längs des Sondenrohres (1) mindestens der höchsten zu erwartenden Längsabmessung (Basis bis Spitze) des menschlichen Herzens entsprechend gewählt ist, vorzugsweise 12 cm beträgt.
  9. 9. Ultraschall-Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens der einführbare Teil des Sondenrohres (1) starr ausgebildet ist.
  10. 10. Ultraschall-Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sondenrohr (1) eine Einstellhilfe (8), insbesondere Klemmring, zur Festlegung der Länge des einführbaren Sondenteiles zugeordnet ist.
  11. 11. Ultraschall-Sonde nach einem der Ansprüche 1 bis 10,dadurch gekennzeichnet, daß dem Sondenrohr (1) ein das Sondenrohr mindestens teilweise umschließendes Führungsteil (6) zugeordnet ist.
  12. 12. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Führungsteil (6) am oberen Ende mit einer Winkelskala (11) und die Einstellhilfe (8) mit einer Nase (12) zur Einstellung erwünschter Sondenverdrehungswinkel bei Drehung des Sondenrohres (1) um dessen Längsachse (3) versehen ist.
  13. 13. Ultraschall-Sonde nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch Arretierungsmittel (13), zeB. Klemmschraube, zur Arretierung des Sondenrohres (1) bei erwünschter Sondenrohrdrehstellung am Führungsteil (6)
  14. 14. Ultraschall-Sonde, insbesondere nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß das Sondenrohr (1) mit EKG-Elektroden (16 bis 18) für die körperinterne Abnahme des EKG bestückt ist, die über eigene Verbindungsleitungen (19) mit der Ultraschall-Schnittbild-Aufzeichnungsvorrichtung zu deren Herzphasentriggerung verbindbar sind.
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