DE2604023C3 - Anordnung von Ultraschallköpfen zur Messung der Dicke der Hautfettgewebsschicht - Google Patents

Anordnung von Ultraschallköpfen zur Messung der Dicke der Hautfettgewebsschicht

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DE2604023C3 DE19762604023 DE2604023A DE2604023C3 DE 2604023 C3 DE2604023 C3 DE 2604023C3 DE 19762604023 DE19762604023 DE 19762604023 DE 2604023 A DE2604023 A DE 2604023A DE 2604023 C3 DE2604023 C3 DE 2604023C3
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Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Ultraschallköpfen zur Messung der Dicke der Hautfettgewebsschicht.
Die Tiefen unter der Hautoberfläche von Grenzflächen verschiedener Gewebessch:chter· lassen sich durch Ultraschall im Impulsechobetrieb darstellen. Der Methode kommt Bedeutung in der Human- und Tiermedizin zu. Geht der Ultraschall von einem Gewebe einer bestimmten Schallimpedanz q ■ C (ρ = Dichte des Gewebes, C - Schallgeschwindigkeit in diesem Gewebe) 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, 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 !anger 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 und ein Echo beim Ve-Iassen 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 Klin.Wschr. 50 (1972) 923-926) und S. F. Hawes, A. Albert, M. J. R. Healy und
ίο 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
η 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
2ϊ 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 Gewebsschichten dargestellt werden können. Jedoch bedarf die Deutung dieser Echos bzw. Zuordnung zu bestimmten anatomisch bekannten
Ή Gewebsschichten langjähriger Erfahrung. Eine alleinige selektive Darstellung der Echos von zwei interessierenden Gewebsschichten ist bisher nicht möglich. Auch wird bisher bei keinem Untersuchungsgerät mit definierten Auflagedrucken gearbeitet, um reproduzier-
» bare 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
fti (Fpidermis, 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 Aufgabe 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 wegabhängige 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 Schail, jedoch annähernd die gleiche Schallimpedanz wie das Medium der Vorlaufstrecke hat.
Der mit der Erfindung erzielte Vorteil besteht insbesondere darin, daß bei der Messung ausschließlich 2 Echos — von der Hautoberfläche und der pascia muscularis — dargestellt werden. Interpretationsschwierigkeiten mit anderen Echos, die in der Nähe dieser beiden Echos liegen, 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 Unlerhautfettgewebsschicht 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 Haltescheibe (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 dem Durchmesser m und der Länge h- 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. ί 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
ι» 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.
Der Behälter der Vorlaufstrecke (6) wird in dem
i"> 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 H ausgerichtet sind. Stirnfläche (15) und Deckel (7) des Behälters werden durch Führungsstangen (21) und dem Behältermantel (14) zusammengehalten. Das Gewicht des Schallkopfes mit der Vorlaufstrecke (1. 2,3,4,5, 6, Ii, i7,19 und 23) wird über Rollen (18) durch ein Gegengew,cht (10) in jeder Lage des Behälters kompensiert. Das Gegengewicht (10) wird durch die Führungsstangen (21) geführt und die Verbindungsschnur mit dem Behälter der Vorlaufstrecke (6) durch eine Feder (22) gespannt
Wird die Stirnfläche (15) des Behälters mit Hilfe des Haltegriffs (20) auf die Hautoberfläche H aufgesetzt, so
ίο 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 Fig. 1 verschoben. Mit Hilfe von Federn (12) wird die Vorlaufstrecke (b) und die Membrane (17) mit einer Kraft auf die Hautoberfläche H gedruckt Zwei Ausgleichsfedern (9) sorgen dafür, daß die wegabhängige Kraft der Feder (12) in eine konstante K raft 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.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

  1. 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. 2. Anordnung eines Schallkopfes nach Anspruch I, 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 (ζ. B. Wasser) ist und das hohe Schallabsorption aufweist
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