DE2455401A1

DE2455401A1 - Vorrichtung fuer ultraschall-impulsecho-exploration

Info

Publication number: DE2455401A1
Application number: DE19742455401
Authority: DE
Inventors: Allan Northeved
Original assignee: Akademiet for de Tekniske Videnskaber
Current assignee: Akademiet for de Tekniske Videnskaber
Priority date: 1973-11-27
Filing date: 1974-11-22
Publication date: 1975-05-28
Also published as: DK131844C; FR2252582B1; DK639973A; GB1462147A; DK131844B; SE7414833L; FR2252582A1

Description

- · Patentanwälte ■'·*-■ Dipi.SnQ.F.Weictitr.ar.n, - .

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Akademiet for de tekniske Videnskaber
Svejsecentralen

Park-Alle 345

2£00 Glostrup, Dänemark

Vorrichtung für Ultraschall-Impulsecho-Exploration

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für Ultraschall-Impulsecho-Sxploration derart, dass sie ein Gehäuse mit einer durchgehenden Bohrung, ein in dem Gehäuse vorgesehenes piezoelektrisches Element zum Abgeben und Empfangen von Ultraschallenergie an beziehungsweise von einem Körper, und elektrische Verbindungen zu diesem Element, die' das Element mit Energie versorgen und von dem Element elektrische Signale empfangen, umfasst, wobei die durchgehende Bohrung dafür ausgebildet ist, ein chirurgisches Instrument in der Form einer länglichen Kanüle mit einem in dieser enganschliessenden Stilett zu empfangen.

Ein solches Gerät ist aus der Beschreibung des

USA-Patents Nr. 3-721.227 bekannt und lässt sich vorteilhaft in Verbindung mit üblicher Apparatur für Ultraschall-B-Abtastung verwenden. Durch ein solches Verfahren kann wie bekannt eine Art Radarbild der inneren Organe eines .lebenden Organismus erzeugt werden.

Bei Ultraschall-Impulsecho-Exploration ist das

Verfahren normalerweise, dass, wenn man wünscht, einem bestimmten Organ eine Gewebe- oder Flüssigkeitsprobe zu entnehmen, ein

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B-Abtastbild der nächsten Umgebungen dieses bestimmten Organs erzeugt wird. Nach erfolgtem Orten und nachdem man die Einführungsrichtung der Kanüle mit Stilett festgelegt hat, wird auf dem Abtastbild der Abstand von der Oberfläche des Körpers zu dem Punkt, von dem die betreffende Probe zu nehmen ist, "bestimmt. Dieser Abstand wird mit Hilfe von einem Stoppring auf der Kanüle markiert, der verhindert, dass die Kanüle ferner als bestimmt in den Körper eingestochen wird. Wenn die Kanüle mit Stilett zu dem Explorationsbereich eingeführt worden ist, zieht man das Stilett aus, und danach wird die gewünschte Probe genommen. Diese bekannte Methode ist natürlich mit einiger Unsicherheit in bezug auf die Abstandsmessung behaftet, und es ist deswegen notwendig, einen gewissen Sicherheitsabstand zu vitalen-Organen zu erhalten.

Somit ist es bisher wegen dieser Unsicherheit der Abstandsmessung nicht möglich gewesen, dem Fruchtwasser in einem frühen Stadium der Schwangerschaft, In dem der Embryo und das Fruchtwasser keinen grossen Platz aufnehmen, eine Probe zu entnehmen. Eine Fehlschätzung von wenigen Millimetern kann den Tod des Embryos verursachen. Die Bedeutung· einer solchen Probe ist, dass man in einem frühen Stadium der Schwangerschaft, in dem die Möglichkeit einer legalen Abtreibung noch vorhanden ist, die Gegenwart sich vererbender Defekte, z.B. Mongolismus, feststellen kann.

Diese Möglichkeit ist jetzt geschaffen worden, da die Einrichtung der eingangs genannten Art gemäss der Erfindung dadurch gekennzeichnet ist, dass an dem distalen Ende des Sti-" letts zum Empfangen von Ultraschallenergie ein

piezoelektrisches Element vorgesehen ist.

Hierdurch wird erreicht, dass auf dem Abtastbild laufend aufgezeichnet wird, wie weit die Kanüle mit eingeführtem Stilett in den Organismus eingestochen worden ist, da der Umwandler ein Teil des von dem piezoelektrischen Element abgestrahlten Schalleffekts empfängt, und um dieses Signal und das Haupt-' signal unterscheiden zu können ist das· Signal mit einer Frequenz der Grössenordnung 2.Hz. intensitätsmoduliert. Durch diese Methode lässt sich das distale Ende der Kanüle mit einer Genauigkeit von Zehnteln Millimeter einführen.

Die Erfindung wird unten an Hand der Zeichnung

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näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 einen senkrechten Schnitt durch ein typisches Ausführungsbeispiel einer Umwandlereinheit zur Erzeugung eines Ultraschall-B-AbtastMldes,

Fig. 2 ein chirurgisches. Instrument zur Anwendung zusammen mit der in Fig. 1 dargestellten Umwandlereinheit, und

Fig. 3, in einem grösseren Massstab, das distale mit einem piezoelektrischen Miniaturelement versehene Ende des Stiletts. ......

In- Fig. 1 ist ein Impulseeho-Ultraschallumwandler allgemein mit 10 bezeichnet, welcher Umwandler ein piezoelektrisches Element 12 umfasst, das typisch aus BM.-Zirkonat-Titanat hergestellt sein kann, und dessen einander gegenüberliegende planparallele Oberflächen in bekannter Weise mit einem Satz elektrischen Leitern 14 bzw. 16 verbunden sind. Die oberste Oberfläche des piezoelektrischen Elements ist mit einem Dämpfungsmaterial 18, wie z.B. einem plastischen Harzmaterial mit beigemischtem Wolframpulveij in Berührung. Eine Schutzscheibe 20 aus z.B. einem Epoxymaterial deckt die andere Oberfläche des piezoelektrischen Materials. Diese erwähnten Bauteile sind in ein Gehäuse 22 eingeschlossen, das die eingekapselte Struktur vollständig isoliert, so dass sie eine pulsierende Gleichspannung in Höhe von wenigstens 2000 V widerstehen kann, unabhängig davon, zwischen welchen der obererwähnten Flächen diese Spannung aufgedrückt wird. Das Gehäuse ist ebenfalls aus einem Material, hergestellt, das eine Gassterilisation verträgt, wie es bei Chirurgie erforderlich ist.

Fernerhin ist vorzugsweise im zentralen Teil des erwähnten Gehäuses eine Bohrung 24 vorgesehen, deren Lichte von -einer Wand 25, z.B.. in der Form einer Röhre, begrenzt, die aus einem polymeren Kunststoffmaterial hergestellt und an das Gehäuse und die anderen Teile mit Hilfe von einer dünnen Schicht Epoxyharz oder einem ähnlichen Klebstoff geklebt ist. Das Innendurchmesser der Röhre 25 ist so gewählt, dass es dem Aussendurchmesser einer Kanüle mit Stilett, die gemeinsam in Fig. 2 mit· 30 bezeichnet werden, ganz genau entspricht. Das Innendurchmesser der Röhre 25 beträgt typisch 2,64 bis 2,69 Millimeter, und dadurch wird die Einführung der üblichsten Aspirations- und Biopsikanülen ermög-

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licht. Dieses reicht ferner aus, um auch eine Sterilisationsröhre dasein einzuführen, so dass man eine Verunreinigung der sterilen Kanüle 30 vermeidet, wenn diese dadurch geführt wird.

Wie in Fig. 2 gezeigt wird die Umwandlereinheit auf der Stelle des Körpers angebracht, die von der Betrachtung des Ultraschall-B-Abtastbilds aus am geeignesten gefunden wird, welcher Körper mit 34 in Fig. 2 bezeichnet wird. Fernerhin ist auf der Zeichnung eine dünne Schicht sterilisierendes Material zwischen der Umwandlereinheit 10 und dem Körper'34 gezeigt. Der Umwandler ist mit .einem üblichen Gerät zur Erzeugung von Ultraschall-B-Abtastbildern bekannter Art, das eine Kathodenstrahlröhre umfasst, verbunden.

Fig. 3 zeigt das distale Ende der Kanüle 30 mit einem Stilett 38 in diese eingeführt. Am distalen Ende des Stiletts ist ein piezoelektrisches Miniaturelement 40 vorgesehen, das mittels eines Satzes von Leitern 42 bzw. 44 mit einem nicht gezeigten allgemein bekannten Kreis zur Verstärkung der von dem Miniaturelement abgegebenen elektrischen Spannungen verbunden ist. Diese Spannungen werden an die obenerwähnte B-Abtastapparatur transmittiert, in der die Impulse auf der Kathodenstrahlröhre als hell leuchtende Punkte mit einer Blink- oder Glimmfrequenz von etwa 2 Hz. erscheinen.

Verwendet man ein chirurgisches Instrument wie z.B. eine Aspirationskanüle zur Entnahme einer Probe aus der den Embryo umgebenden Flüssigkeit, und hat dieses Verfahren in einem frühen Stadium der Schwangerschaft zu erfolgen, so muss man berücksichtigen, dass der Abstand zwischen den Embryonalhüllen und dem Embryo von der Grössenordnung weniger Millimeter ist. Nachdem die Umwandlereinheit 10 auf der Haut des Bauches des betreffenden Patienten auf einer Stelle angebracht worden ist, die gemäss dem Ultraschall-B-Abtastbilds die zweckmässigste ist, wird die Kanüle mit Stilett langsam durch die Umwandlereinheit 10 und die Bauchhöhle geführt. Auf seinem Weg empfängt das am distalen Ende des Stiletts 38 befindliche Miniaturelement 40 von dem in der Umwandlereinheit 10 vorgesehenen piezoelektrischen Element 12 ausgesendete Ultraschallsignale. Die Signale werden auf dem Oszilloskopschirm zusammen mit dem dazu gehörigen Ultraschall-B-Abtastbild sichtbar gemacht, so dass man eine permanente visuelle

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Darstellung der Plazierung der Spitze der Kanüle im Verhältnis zu.den Organen der Bauchhöhle erreicht. Sobald die Spitze der Kanüle den Bestimmungsort erreicht hat, d.h. in dem hier beschriebenen Fall einen Bereich zwischen den Embryonalhüllen und dem Embryo, wird die Kanüle in angemessener Weise fixiert, so dass sie sich axial nicht verschieben kann, und das Stilett wird danach zurückgezogen und die gewünschte Menge Flüssigkeit aufgesogenr Danach wird die Kanüle wieder ausgezogen, und die Operation ist zu Ende. Durch das hier beschriebene, neue Verfahren wird ermöglicht, das distale Ende der Kanüle mit einer Genauigkeit von wenigen Zehnteln Millimeter anzubringen, so dass es in grossem Umfang möglich wird, Flüssigkeitsproben zu nehmen, unabhängig davon, wo sich das Organ, dem die Probe zu entnehmen ist, befindet, und zwar mit einer bisher unbekannten Genauigkeit in bezug auf das Orten der Spitze der Kanüle.

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Claims

PATENTANSPRUCH

Vorrichtung für Ultraschall-Impulsecho-Exploration derart, dass sie ein Gehäuse mit einer durchgehenden Bohrung,
ein im Gehäuse vorgesehenes piezoelektrisches Element zum Abgeben und Empfangen von Ultraschallenergie an bzw. von einem Körper und elektrische Verbindungen zu diesem Element, die das Element mit
Energie versorgen und elektrische Signale von ihm empfangen, umfasst, wobei die durchgehende Bohrung dafür ausgebildet ist,
ein chirurgisches Instrument in Form einer länglichen Kanüle mit einem in dieser enganschliessenden Stile et zu empfangen, dadurch gekennzeichnet, dass.am distalen Ende des Stiletts ein piezoelektrisches Element zum Empfangen von Ultraschallenergie vorgesehen ist.

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