DE2529112A1 - Ultraschall-applikator fuer die ultraschallabtastung von koerpern - Google Patents
Ultraschall-applikator fuer die ultraschallabtastung von koerpernInfo
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Description
Ultraschall-Applikator für die Ultraschallabtastung von Körpern
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultracchall-Applikator
für die Ultraschallabtastung von Körpern, insbesondere zum Zwecke der Gewinnung von Ultraschall-Echo-Schnittbildern, mit
einem Ultraschall-Sende/Empfangssystem aus einer Vielzahl von Ultraschall-Sendern/Empfängern, die nebeneinander angeordnet und
In zeitlicher Aufeinanderfolge erregbar sind.
Durch die DT-OS 1 948 463 ist ein Ultraschall-Applikator dieser
Art vorbekarmt, bei dem die einzelnen Ultraschall-Sender/
Empfänger in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind. Bei zeitlich aufeinanderfolgender Erregung der einzelnen Sender/
Empfänger wird der Ultraschallstrahl im zu untersuchenden PCörpergebiet parallel zu sich selbst verschoben, d.h. der Ultraschallstrahl
tastet das Körpergebiet In r?schar Aufeinanderfolge in zueinander parallelen Zeilen ab. Bei entsprechender
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zeilenweisen Abbildung der jeweils aus einer Abtastzeile im Körpergebiet empfangenen Ultraschall-Echosignale auf dem Bildschirm
eines Oszillographen erhält man ein Schnittbild des zu untersuchenden Körpers in der Abtastebene.
Insbesondere in der medizinischen Ultraschall-Diagnostik gibt es nun jedoch interessierende Körpergebiete, die von der
Körperoberfläche ner lediglich durch relativ schmale akustische Öffnungen zugänglich sind, wie beispielsweise bei Herzuntersuchungen
die Rippenzwischenräume oder bei Schädeluntersuchungen Knochenverdünnungen an bestimmten Stellen der Schädelkalotte,
z.B. Knochenverdünnung über dem Ohr. Hier sind Ultraschall-Abtastverfahien
sinnvoll, die nach dem Prinzip der Sektorabtastung arbeiten.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Ultraschall-Applikator
eingangs genannter Art dahingehend auszubilden, daß er eine Sektorabtastung erlaubt. Die erfindungsgemäße Ausbildung
des Ultraschall-Applikators soll dabei so sein, daß eine Direktankopplung des schwingenden Schallkopfes an der Körperoberfläche
vermieden wird. Abgesehen davon, daß die Direktankopplung eines schwingenden Schallkopfes an der Körperoberfläche, z.B. eines
Patienten, nicht unproblematisch ist und außerdem das Schwingen der Ultraschallschwinger auf der Hautoberfläche den Patienten
belästigen kann, ergeben sich nämlich die üblichen in Verbindung mit einer Direktankopplung eines Schallkopfes auftretenden
Störungen. Solche Störungen sind beispielsweise Mehrfachechos,
die zwischen stark reflektierenden Grenzflächen des Körpers und der Schallkopf-Applikationsfläche entstehen und als überlagerte
Lichtpunkte im Ultraschall-Echoschnittbild die diagnostische
Auswertung des Schnittbildes erschweren. Ferner können auch Mehrdeutigkeiten durch Nebenkeulen entstehen und
es ergibt sich der Nachteil toter Zonen im Ankoppelbereich, da die Direktankopplung des starken Sendeimpulses eine Echo-
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anzeige aus diesem Nahbereich verhindert. Ein weiterer störender Nachteil ist, daß der Schnittpunkt der Schallstrahlen
immer vor bzw. auf der Körperoberfläche liegt. Befindet sich das Durchgang^fenster im Innern des Körpers, w.le zum Beispiel
der Raum zwischen den Rippen, der unter Umständen bis zu mehreren Zentimetern tief im Körper liegen kann, so kommt der Vorteil
der Sektorabtastung mit Direktankopplimg nur in sehr
beschränktem Maße zum Tragen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ultraschall-Sende/Empfänger in solch gekrümmter Formation in
einem Gehäuse mit einem den Ultraschall gut leitenden Ankoppelmedium, z.B. Wasser, angeordnet sind, daß sie bei zeitlich
aufeinanderfolgender Erregung ihren Ultraschallstrahl
durch ein Ultraschallfenster im Gehäuse hindurch jeweils auf einen für sämtliche Strahlrichtungen gemeinsamen Zielpunkt
außerhalb des Gehäuses ausrichten.
Beim Ultraschall-Applikator nach der Erfindung läßt sich der
Zielpunkt außerhalb des Gehäuses je nach Wahl des Abstandes zviischen Sender/Empfängerelementen und Ultraschallfenster im
Applikatorgehäuse und bei entsprechender Krümmung der Ultraschall-Sender/Empfänger-Formation
an beliebige Stellen im Körperinnern verlegen. Das Sektorabtastverfahren kann damit auch
bei tiefliegenden akustischen Knochenöffnungen mit gutem Erfolg angewendet werden. Die beliebige Verlegung des Schnittpunktes
ermöglicht jedoch auch die Vorschaltung einer Vorlaufstrecke (Ankoppelmedium) zwischen Ultraschall-Sende/Empfangssystem
und Körperoberfläche. Wird diese Vorlaufstrecke akustisch
nur wenig länger als die maximale Eindringtiefe des Ultraschalls in den Körper gehalten, so werden auch in bekannter Weise Mehrfachechos
zwischen Schallkopf und Körpergewebe weitgehend unterdrückt. Ferner ergibt sich auch keine tote Zone und Mehrdeutigkeiten
durch Nebenkeulen werden auf ein Minimum reduziert.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles
anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ultraschall-Applikator gemäß der Erfindung im Prinzipaufbau,
Fig. 2 das gekrümmte Sende/Empfangssystem in perspektivischer Ansicht.
In der Fig. 1 weist der Applikator ein Gehäuse 1 auf, in dessen mit Wasser, z.B. mit entgastem, destilliertem Wasser, gefüllten
Innenraum ein Ultraschall-Sende/Empfangssystem angeordnet ist, das aus einer Vielzahl von in Kreisbogenform an einem Trägerteil
3 (z.B. aus mit Füllstoffen versehenein Epoxydharz) angeordneten Ultraschallwandlern 4 besteht. Die Wandlerelemente 4
bestehen vorzugsweise aus Bariumtitanat oder Bleizirkonat. Sie
können wahlweise ebene Abstrahlflächen oder zur besseren Strahlfokussierung auch senkrecht zur Zeichnungsebene gekrümmte Abstrahlflächen
aufweisen. Ein gemeinsamer Kabelanschluß 5 verbindet die einzelnen Wandlerelemente 4 mit einem (nicht dargestellten)
elektrischen Sende- und Empfangsteil sowie einer Echoauf zeiLchnungsröhre im Ultraschall-Echo-Schnittbildgerät. Bei
zeitlich aufeinanderfolgender Erregung der Wandlerelemente 4 durch entsprechende Umschaltung im Sende- und Empfangsteil richtet
sich der Ultraschallstrahl eines jeden Wandlers 4 durch ein Ultraschallfenster 6 (für den Ultraschall durchlässige Dichtmembran)
hindurch auf einen gemeinsamen Zielpunkt 7 (Schnittpunkt der in zeitlicher Aufeinanderfolge erzeugten Ultraschallstrahlen)
, z.B. in einem Untersuchungsobjekt 8, aus. Der Zielpunkt 7 entspricht dem Kreismitterpunkt des zur kreisbogenförmigen
Anordnung der Wandlerelerner.te A gehörigen Vollkreises.
In der Fig. 1 ist der Ultraschallstrahl des obersten Ultra-
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schallwandlers 4 mit 9 angedeutet. Der Ultraschallstrahl des
untersten Wandlerelementes ist mit 10 bezeichnet und gestrichelt dargestellt. Beide Strahlen 9 bzw. 10 grenzen ein Sektorfeld
ein, daß das Abtastsektorfeld für den Ultraschall des Ultraschall-Sende/Empfangssystems 2 definiert.
Um nun den Schnittpunkt 7 im Untersuchungsoll je' c 8 der Ultraschallstrahlen
der einzelnen Wandlerelernente 4 in beliebige Tiefen verlegen zu können, braucht lediglich der Abstand zwischen
dem Ultraschall-Senae/Einpfangssysteiri 2 und dem Ultraschallfenster
6 im Applikatorgehäuse 1 entsprechend verändert werden.
Hierzu ist beispielsweise das Ultraschall-Sende/Empfangssystein
mittels einer Haltestange 11 in einer Führungsnut 12 am Boden
des Gehäuses 1 in Richtungen des Doppelpfeiles 13 längsverschiebbar
gelagert. Zur Verschiebung des Sende/E:.pfangssystems 2 dient beispielsweise ein außerhalb des. Applikatcrgehäuses 1 befindlicher
Drehknopf 14 (gestrichelt gezeichnet), der über ein Zahnrad Λ3
in die Zähne einer mit den Sende/Empfangßsystem 2 verbundenen
Zahnstange 16 eingreift. Bei Drehen des Drehknopfes 14 läßt sich
auf diese Weise das Sende/Srnpiaii^ssyr.t&m 2 in Richtung auf das
Ultraschallfenster 6 bzw. von diesem weg verschieben. Hierdurch
schiebt sich entsprechend der Schnittpunkt 7 der Schallstrahlen
der Wandler 4 mehr oder weniger tief in daß Untersuchungsobjekt
Das manuell zu bedienende Yerpchiebungssysteia 11 bis 16 für das
Ultraschall-Sende/Empfangssysten 2 hat lediglich exemplarischen
Charakto1". Beispielsweise läßt sich der Drehknopf 14 entsprechend
durch einen Drehrr-otor, z.B. Schr'ittdrehmotcr·, ersetzen, Durch
entsprechenden Tastendruck läßt sich dann das Sende/Einpfangssystem
2 motorisch in die erwünschte Abstandslage zum Ultraschallfenster
6 einfahren. Abstandsänderung^ zwischen Sende/ Empfangssystem und Membranfenster 6 zum Zwicke einer Zielpunkt-verrückung
lassen sich aber auch beispielsweise dadurch erreichen, da3 bei fest angeordnetem Ser-Ce/?: j.-a:igssy3ten lediglich das
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Menibranfenster längsverschiebbar ausgebildet ist. Die Modifikation
des Fensters beispielsweise als längsverschiebbarer Membrantubus soll hierbei mit unter die Erfindung fallen.
Im praktischen Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 sollte vorzugsweise
das Sender/Empfängersystem 2 insgesamt ca. 100 Wandler unfassen. Die einzelnen Wandlerelemente 4 sollten dabei ca.
1 mm breit sein und eine Länge von etwa 5 bis 10 mm aufweisen.
Der Abstand jeweils Wandlermitte zu Wandlermitte (mittlerer Wandl er ab stand) soll bei ca. 1 bis 1 ,5 mm liegen. Als Krümmungsradius
der gesamten Wandleranordnung empfiehlt .°icn ein Wert
zwischen ca. 100 bis 150 mm.
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Claims (4)
1. Ultraschall-Applikcitor für die Ultra schallab tastung
von Körpern, insbesondere zinn Zwecke der Gewinnung von Ultraschall-Echo-Schnittbildern,
mit einem Ultrr:scv---:ll~Sende/Empfangssystem
aus einer Vielzahl von Ultraschall-Sendern/Empfängern,
die nebeneinander angeordnet und in zeitlicher Aufeinanderfolge erregbar sind, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschall-Sender/Empfänger (4) in solch gekrümmter
Formation in einem Gehäuse (1) mit einem den Ultraschall gut leitenden Ankoppelmedium, z.B. Wasser, angeordnet sind, daß
sie bei zeitlich aufeinanderfolgender Erregung ihren Ultraschallstrahl (z.B. 9, 10) durch ein Ultra schaufenster (6) im Gehäuse
hindurch jeweils auf einen für sämtliche Sxrahlrichtungen gemeinsamen
Zielpunkt (7) außerhalb des Gehäuses ausrichten.
2. Ultraschall-Applikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß zur Veränderung des Zielpunktabstandes vom Sende/ Empfangssystem Mittel zur Veränderung der Krümmung der Sender/
Empfänger-Formation vorhanden sind.
3. Ultraschall-Applikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Zielpunktabstandes vom
Ultraschallfenster (6) im Applikatorgehäuse (1) Verstellmittel
(11 bis 16) vorhanden sind zum Verstellen des Abstandes zwischen Ultraschall-Sender/Empfänger-Formation (2) und Ultraschallfenster
(6).
4. Ultraschall-Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sender/Empfänger (4)
in Kreisbogenformation vor dem Ultraschallfenster (6) im Appli-
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katorgehäuse (1) angeordnet sind so, daß sie bei zeitlich
aufeinanderfolgender Erregung ihren Ultraschallstrahl jeweils auf den außerhalb des Ultraschallfensters liegenden Kreismittelpunkt
(7) ausrichten.
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