DE2604023B2 - Anordnung von Ultraschallköpfen zur Messung der Dicke der Hautfettgewebsschicht - Google Patents
Anordnung von Ultraschallköpfen zur Messung der Dicke der HautfettgewebsschichtInfo
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Description
JO
Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Ultraschallköpfen zur Messung der Dicke der Hautfettgewebsschicht
Die Tiefen unter der Hautoberfläche von Grenzflächen verschiedener Gewebesscfiichien lassen sich durch J5
Ultraschall im Impulsechobetrieb darstellen. Der Methode kommt Bedeutung in der Human- und Tiermedizin
zu. Geht der Ultraschall von einem Gewebe einer bestimmten Schallimpedanz ρ · C (ρ = Dichte des
Gewebes, C = Schallgeschwindigkeit in diesem Gewe- «>
be) in ein anderes Gewebe mit einer anderen Schallimpedanz über, so wird ein Teil des Ultraschalls
an der Grenzschicht dieser beiden Gewebe reflektiert Die Laufzeit vom Aussenden des Schallimpulses bis zum
Empfang des Echos wird im sog. A-Bildverfahren **
dargestellt Dabei kann, wenn die Schallgeschwindigkeit des Schalls im Gewebe, das der Schall bis zum Echo
durchlaufen hat, bekannt ist, die Dicke dieser Gewebeschicht angegeben werden. Aufbau und Prinzip dieses
Verfahrens sind ausführlich dargestellt bei Bergmann, so
L, Der Ultraschall. S. Hirzel-Verlag, Stuttgart 1954;
Matauschek, J., Einführung in die Ultraschalltechnik,
VEB-Verlag Technik, Berlin 1961 und Krautkrämer, J. und Krautkrämer, H, Werkstoffprüfung mit Ultraschall,
Springer-Verlag 1975.
Die Schwierigkeit bei den bisherigen Untersuchungsverfahren liegt darin, daß von vielen Schichten des
Gewebes ein Echo erhalten wird. Nur entsprechend technisch und medizinisch vorgebildetes Personal kann
nach sehr langer Einarbeitungszeit diese Verfahren &°
anwenden und die Ergebnisse einwandfrei deuten. Der Zweck der Erfindung ist es, daß bei der Messung der
Dicke der Hautfettgewebsschicht, wenn der Schall die Haut und das Hautfettgewebe durchwandert, nur
jeweils ein Echo beim Eintritt des Schalls in die Haut h5
und ein licho beim Verlassen der Hautfettgewebsschicht erhalten wird, damit das A-BiId leicht zu deuten ist.
Weiterhin soll die Apparatur auch vom medizinischtechnischen Personal nach kurzer Einarbeitungszeit
bedient werden können.
Ober Geräte zur Messung der Dicke der Hautfettgewebsschicht wurde bisher berichtet von I. Paerisch und
M.Paerisch (Pflügers Arch, ges, PhysioL 276 (1963), 437—443); R, A. D, Booth, B, A, Goddard und A. Paton
(Br. J. Nutr. 20 (1966), 719-725); R, Maaser (Z. Kinderheilk.
112 (1972), 321-331 und KHn. Wschr. 50 (1972)
923—926) und S. F. Hawes, A. Albert, M. J. R. Healy und
J. S. Garrow (Proceedings of the Nutrition Society 31 (1972),91A-92A).
Um den Beginn der Hautschicht beurteilen zu können, wurden einige Geräte mit einer Wasservorlaufstrecke
zwischen Ultraschallkopf und Hautoberfläche ausgestattet, die zur Hautoberfläche durch eine
Gummimembran abgeschlossen ist Eine bestimmte mechanische Anordnung, um Echos vom Beginn und
Ende der Hautfettgewebsschicht besser darzustellen und störende Echos in den Gewebeschichten zu
unterdrücken, ist nicht angegeben. So konnten die Geräte nur nach längerer Einarbeitungszeit benutzt
werden, und nur geübten Untersuchen! war es möglich,
Artefakte und damit verbundene Fehlinterpretationen zu vermeiden. Ein konstanter Auflagedruck der
Ultraschallköpfe bzw. Vorlaufstrecken auf die Hautoberfläche wird bei keiner der Untersuchungen
angegeben.
Mit einer weiteren bekannten Einrichtung (W. Krause und R. Soldner, Elektromedica 35 (1967) 8—11) werden
in der Praxis Messungen der Dicke der Hautfettgewebsschicht sowohl am Menschen als auch am Tier
vorgenommen. Bei diesem Gerät wird mit einer Wasservorlaufstrecke gearbeitet die zur Hautoberfläche
durch eine Plastikfolie begrenzt ist Auch mit diesem Gerät werden mehrere Echos von Grenzschichten
innerhalb der Hautfettschicht als auch von tieferen Gewebeschichten erhalten, so daß nur ein geübter und
erfahrener Untersucher die Dicke der Hautfettschicht angeben kann. Weiterhin ist das Gerät technisch sehr
aufwendig gebaut
Stand der Ultraschalltechnik ist es, daß Echos von unterschiedlichen Gewebeschichten dargestellt werden
können. Jedoch bedarf die Deutung dieser Echos bzw. Zuordnung zu bestimmten anatomisch bekannten
Gewebeschichten langjähriger Erfahrung. Eine alleinige selektive Darstellung der Echos von zwei interessierenden
Gewebeschichten ist bisher nicht möglich. Auch wird bisher bei keinem Untersuchungsgerät mit
definierten Auflagedrucken gearbeitet, um reproduzierbare Meßergebnisse bei der Messung des Abstandes der
Gewebsschichten zu erhalten.
Weiterhin ist es bekannt (DD-PS 46 327 vom 25 05.66), bei der Schallausbreitung innerhalb eines
Zylinders, dessen Innenwand zur Schallabsorption mit Moosgummi auszukleiden. Dabei ist jedoch zu beachten,
daß der Schall schon vor dem Eintritt in das schallabsorbierende Medium an der Grenzschicht
Mossgummi-Stoff der Vorlaufstrecke reflektiert wird. Eine Reflektion tritt nur dann, nicht ein, wenn die
schallabsorbierende Substanz die gleiche Schallimpedanz wie der Stoff der Vorlaufstrecke hat
Die vorliegende Erfindung dient der Aufgabe, bei einer Ultraschallmessung im Impulsechobetrieb nur ein
Echo von der Grenzschicht der Hautoberfläche (Epidermis, stratum corneum) beim Eintritt des Schalls
in die Haut und ein Echo von der Grenzschicht der Subkutis-Faszia muskularis beim Verlassen des Schalls
der Hautfettgewebsschicht zu erhalten und alle
weiteren Echos in der zeitlichen Nähe dieser beiden zu
unterdrücken, um Fehlinterpretationen zu vermeiden.
Diese Aufgab« wird erfindungsgemäß durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die parallele Ausrichtung der
Schichten und senkrechte Führung des Schallkopfes durch einfache Auflage des Gerätes auf die Hautoberfläche
erreicht wird, daß durch ein einfaches Gegengewicht und eine Federanordnung, wobei die weg&bhängige
Kraft durch eine einfache Radübersetzung in eine wegunabhängige konstante Kraft umgewandelt wird,
der Auflagedruck des Schallkopfes bzw. der Vorlaufstrecke von der Untersuchungsposition unabhängig ist,
und daß störende Echos der Begrenzung der Vorlaufstrecke vermieden werden, indem die Begrenzung der
Vorlaufstrecke zur Wand der Vorlaufstrecke mit einer Schicht belegt ist, die ein hohes Absorptionsvermögen
für den Schall, jedoch annähernd die gleiche Schallimpedanz wie das Medium der Vorlaufstrecke hat
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß bsi der Messung ausschließlich
2 Echos — von der Hautoberfläche und d~r Fascia
muscularis — dargestellt werden. Interpretationsschwierigkeiten mit anderen Echos, die in der Nähe
dieser beiden Echos Segen, wie früher beim Stand der Technik, bestehen nicht mehr. Zusätzlich wird durch
einen konstanten Auflagedruck die Dicke der Unterhautfettgewebsschicht,
die zwischen Oberhaut und Fascia muscularis liegt, reproduzierbar gemessen. Die
Anordnung erlaubt eine schnelle und leichte Durchführung der Messung auch für das medizinische Hilfspersonal,
um bei Reihenuntersuchungen durch die Messung der Dicke der Unterhautfettgewebsschicht eine wesentliche
Größe zur Ermittlung des Ausmaßes der Überernährung und der Fettsucht und damit eines
bedeutenden Risikofaktors für die Gesundheit zu erfassen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher
beschrieben.
Ein Schallkopf (1), dessen Schwingen eine Frequenz
4 Megahertz erzeugt, ist mittels der Haltercheibe (2),
der Dichtungen (4 und 5) sowie Andruckring (3) mit dem Behälter einer Vorlaufstrecke (6) dicht verbunden. In
dem Behälter der Vorlaufstrecke (6) befindet sich eine Säule mit dem Stoff des Vorlaufs mit dsm Durchmesser
m und der Länge k. Zur Hautoberfläche H wird die
Vorlaufstrecke durch eine dünne Membrane (17) begrenzt deren Dicke s wesentlich kleiner als die
Wellenlänge des Schalls des Schallkopfes (1) ist und die aus einem Material besteht, dessen Schallimpedanz
annähernd gleich der des Stoffes des Vorlaufs ist (z. B. Polyamid bei einem Wasservorlauf). Die Membran (17)
ist durch einen O-Ring (16) dicht mit dem Gehäuse der Vorlaufstrecke (6) verbunden. Innen ist der Behälter der
Vorlaufstrecke (6) durch eine Schallisolation (19) der Dicke h ausgekleidet, deren Schallabsorption hoch und
ίο deren Schallimpedanz der des Wassers ähnlich ist um
störende Reflexionen innerhalb der Vorlaufstrecke zu vermeiden. Die Vorlaufstrecke kann über das Ventil (23)
gefüllt und entlüftet werden.
is Boden (15) und dem Deckel (7) eines Gehäuses geführt
so daß die Sendefläche des Schallkopfes (1) und die Membrane (17) immer parallel zur Auflagefläche des
Bodens (15) auf die Hautoberfläche Hausgerichtet sind.
Stirnfläche (15) und Deckel (7) des Behälters werden
durch Führungsstangen (21) und dem Behältermantel (14) zusammengehalten. Das Gewict·; des Schallkopfes
mit der Vorlaufstrecke (1,2,3,4,5, S, !1,17,19 und 23)
wird über Rollen (18) durch ein Gegengewicht (10) in jeder Lage des Behälters kompensiert Das Gegengewicht
(10) wird durch die Führungsstangen (21) geführt und die Verbindungsschnur mit dem Behälter der
Vorlautstrecke (6) durch eine Feder (22) gespannt
Wird die Stirnfläche (15) des Behälters mit Hilfe des Haltegriffs (20) auf die Hautoberfläche //aufgesetzt so
werden die Hautoberfläche der Haut H und die Faszia muskularis durch die Stirnfläche (15) des Behälters und
den Auflagedruck parallel ausgerichtet Hautoberfläche und Faszia muskularis haben in einem kleinen
Meßbereich annähernd einen konstanten Abstand.
Gewöhnlich sind diese Schichten jedoch gefaltet und müssen zur Messung erst parallel ausgerichtet werden.
Ist die Stirnfläche (15) des Behälters auf der Hautoberfläche H aufgesetzt so ist der Behälter der
Vorlaufstrecke im Vergleich zu F i g. 1 verschoben. Mit Hilfe von Federn (12) wird die Vorlaufstrecke (6) und die
Membrane (17) mit einer Kraft auf die Hautoberfläche //gedrückt Zwei Ausgleichsfedern(9)sorgen dafür, daß
die wegabhängige Kraft der Feder (12) in eine konstante Kraft umgewandelt wird, so daß der Auflagedruck der
Membrane (17) auf die Hautoberfläche H immer konstant ist Die Anfangskraft der Feder (12) kann durch
eine Justiereinrichtung (13) und die Lage der Ausgleichsräder (9) über eine Justiereinrichtung (8) eingestellt
werden.
Claims (2)
- Patentansprüche;1, Anordnung zur Messung der Dicke von Schichten menschlichen oder tierischen Gewebes unter Anwendung des Ultraschall-Impulsecho-Verfahrens bei Vermeidung von unerwünschten Störechos mit einem zylinderförmigen Behälter großer Stirnfläche, die auf die Gewebeoberfläche aufsetzbar ist und die darunterliegenden Gewebeschichten parallel ausrichtet, gekennzeichnet durch die Anwendung eines innerhalb des Behälters senkrecht zur Gewebeoberfläche verschieblichen Schallkopfes (1) mit Vorlaufstrecke (11), der durch in dem Behälter angeordnete Federn (12, 22) mit konstantem Auflagedruck am Meßobjekt in reproduzierbarer Weise in allen Lagen und an allen Positionen andrückbar ist
- 2. Anordnung eines Schallkopfes nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der schallabsorbierende Stoff (19), von dem die Vorlaufstrecke (11) nach außen zur Wand des Behälters der Vorlaufstrecke (6) begrenzt ist, aus einem Material besteht (z. B. Naturkautschuk), dessen Schallimpedanz etwa gleich der Schallimpedanz des Stoffes der Vorlaufstrecke (z. B. Wasser) ist und das hohe Schallabsorption aufweist
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