DE2650212C3 - Anordnung zum Anvisieren von in einem Körper liegenden Bereich, insbesondere zur Bestimmung der Einführungsrichtung und -tiefe von Injektionsnadeln, Sonden u.dgl - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Anvisieren von in einem Körper liegenden Bereichen, insbesondere zur Bestimmung der Einführungsrichtung und -tiefe von Injektionsnadeln, Sonden u.dgl. unter Verwendung eines Ultraschall-Schnittbildgerätes, mit deren Hilfe ein Schnittbild des Körpers nach einer durch den anzuvisierenden Bereich verlaufenden Schnittebene dargestellt und eine mit der Tastkopfeinheit des Gerätes verbundene Zieleinrichtung auf die Schnittbildebene eingestellt wird.

Die Erfindung betrifft hierzu auch eine Anordnung mit einem Schnittbildgerät, das Ultraschallsende- und -empfangseinrichtungen und eine eine Verstellung eines Schallstrahles in einer Schnittebene zulassende, relativ zu einem zu untersuchenden Objekt einstellbare Tastkopfeinheit aufweist, mit der eine auf die Schnittebene eingestellte Zieleinrichtung verbunden ist.

Bei der Untersuchung von lebenden und toten Objekten und auch bei der Behandlung müssen oft bestimmte Bereiche Lro Inneren des Körpers anvisiert werden, damit der jeweilige Bereich mit einer in den Körper einführbaren Sonde oder Injektionsnadel getroffen werden kann, um Behandlungen, wie Koagu-Iierungen, das Einbringen von Medikamenten usw. vornehmen bzw. Proben, z. B. Gewebeproben, aus dem jeweiligen Bereich entnehmen zu können. Ähnliche Verhältnisse ergeben sich, wenn gezielte Bestrahlungen mit einem schmalen Strahlungsbündel nur unmittelbar in Richtung auf einen Einschluß od. dgl. zu durchzuführen sind. Besonders schwierig werden die Verhältnisse dann, wenn der zu treffende Bereich im Körper klein ist. Es ist daher erwünscht, die Lage der Spitze der Sonde oder Injektionsnadel jederzeit genau zu verfolgen bzw. die Zielrichtung möglichst von Haus aus genau festzulegen. Die Einführung von Sonden und Injektionsnadeln unter Röntgenkontrolle hat schwerwiegende Nachteile. Im zweidimensionalen Röntgenbild kann die räumliche Ausdehnung des Körpers und damit auch des Zielbereiches nicht dargestellt werden, so daß es vorkommen kann, daß sich am Röntgenbild die Spitze einer Sonde oder Nadel mit dem Zielpunkt deckt, tatsächlich die Nadel aber in Durchstrahlungsrichtung gesehen vor oder hinter dem Zielpunkt liegt. Abgesehen davon ist die langzeitige Röntgenbeobachtung mit einer großen Strahlenbelastung für den Patienten verbunden. Aus der genannten Erkenntnis heraus wurden Geräte der eingangs genannten Art entwickelt.

Ursprünglich wurde ein im Α-Bild-Verfahren arbeitendes Gerät verwendet, bei dem ein einfacher Tastkopf eine in der Achse des Schallstrahles verlaufende Bohrung aufwies, durch welche die Injektionsnadel eingeführt werden könnte. Für die Bedienung dieses Gerätes, das in der US-PS 37 21 227 beschrieben ist. waren schon genaue Kenntnisse der Ultfäschälltechnik Und im Lesen eines Α-Bildes nötwendig. Man muß zunächst den Schallkopf auf den Zielpunkt einrichten, dann aus dem Sichtbaren A-BiId die Tiefenlage des Zielpunktes bestimmen und schließlich die Nadel gefühlsmäßig auf diese Tiefe einstechen. Da im A-BiId gearbeitet wird Und die Nadel genau in Richtung des Sehallstrahles eingeführt wird, erzeugt sie selbst keine Anzeige, und es ist daher aus der Bildanzeige keine

Kontrolle darüber vorhanden, ob das Ziel getroffen wurde.

Das Gerät nach dem DE-Gm 74 42 924 besitzt einen sogenannten Mehrfachschallkopf, bei dem viele Schwinger in einer Reihe nebeneinander angeordnet sind. Diese Schwinger v/erden über eine elektronische Schalteinrichtung nacheinander mit dem Ultraschallgerät verbunden, so daß der Schallstrahl von Schwinger zu Schwinger springt und auf diese Weise die Schnittfläche abtastet Im Schallkopf ist ein dreieckförmiger Schlitz vorgesehen, der eine Zwangsführung für eine in der Mitte des Schallkopfes austretende Injektionsnadel bildet, so daß diese Nadel giiindsätzlich nur in der durch den Schallkopf in seiner Aufsatzstellung bestimmten Schnittebene in den Körper eingeführt werden kann, ₎₅ wobei aber wegen der Dreieckform des Schlitzes innerhalb der Ebene verschiedene Richtungen gewählt werden können. Die Nadelspitze wird erst dann im dargestellten Schnittbild sichtbar, wenn die Nadel schon in den Körper eingedrungen ist. Die Wahl der jq Einstechrichtung erfofgt somit zunächst gefüh'smäli.g, wobei nur die Einstechebene festliegt. Stellt man beim Sichtbarwerden der Nadel im Schnittbild fest, daß sie den ebenfalls im Schnittbild erkennbaren Zielpunkt voraussichtlich nicht erreichen wird, so muß die Nadel zurückgezogen und mit einem neuen Einstich versucht werden, den Zielpunkt zu treffen, so daß im ungünstigsten Fall mehrere Einstiche erfolgen, ehe das Ziel getroffen wird.

Die beiden bisher bekannten, beschriebenen Geräte haben überdies die prinzipielle Eigenart, daß mit der Nadel bzw. Sonde im Ankopplungsbereich des Tastkopfes eingestochen werden muß. Für die Ankopplung wird meist ein Koppelmittel, z. B. Paraffinöl verwendet. Die Ankopplung verhindert praktisch eine einwandfreie « bzw. ausreichende Desinfektion der Einstichstelle.

Zur Lösung andere Aufgaben ist es nach der DE-OS 22 15 001 schon bekanntgeworden, bei einem Mehrfachtastkopf die Schwinger in zwei oder mehreren Reihen anzuordnen, wobei die Achsen der Schwinger der einen Reihe normal zur Reihenrichtung stehen, die Achsen der Schwinger in der bzw. den anderen Reihen aber spitzwinkelig zur genannten Reihenrichtung verlaufen. Jede Schwingerreihe nimmt ein Teilschnittbild aus praktisch den gleichen Körperbereici auf, wobei aber die Anschallungsrichtungen der Reflexionsflächen verschieden sind. Die erhaltenen Teilschnittbilder werden praktisch übereinander projiziert dargestellt. Zweck der beschriebenen Maßnahme ist es, auch von Refiexionsflächen, die im wesentlichen normal zur Reihenrichtung der Schwinger am Tastkopf verlaufen, für die Darstellung brauchbare Schnittlinien zu erhalten. Wegen der unterschiedlichen Laufzeiten der Schallwellen zu den Reflexionsflächen bei schräger und senkrechter Anschauung muß durch Zeitreduktion dafür gesorgt werden, daß Signale aus dem gleichen Objektbereich am gleichen Punkt des Bildschirmes dargestellt werden. Man kann allenfalls ein schärferes Schnittbild erhalten. Prinzipiell wird dadurch aber das Anvisieren bestimmter Bereiche nicht erleichtert.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Anordnung, die ein genaues Anvisieren von in einem Körper liegenden Bereichen ermöglicht, so daß eine von der Außenseite des Körpers zum anzuvisierenden Bereich Verlaufende Zielrichtung auch außerhalb des Körpers festgelegt v/erdrn kann und gewährleistet ist, daß man naGh dieser Zielrichtung das Ziel sicher trifft. Es soll dann in döf Schnittbildkontrolle nur mehr notwendig sein, die Einstichtiefe von Sonden und Nadeln zu kontrollieren.

Die Erfindung besteht darin, daß gleichzeitig oder unmittelbar aufeinanderfolgend mit dem Schnittbild ein zweites Schnittbild mit die Schnittebene des ersten Bildes im Körper schneidender Schnittebene erzeugbar ist und die beiden Schnittbilder gleichzeitig sichtbar darstellbar sind, wobei die Schnittlinie der beiden Schnittebenen zumindest zum Teil durch die dargestellten Schnittbilder verläuft, und daß auch das zweite Schnittbild auf den anzuvisierenden Bereich einstellbar ist, so daß die durch die Lage der zur Erzeugung der Schnittbilder verwendeten Tastkopfeinheiten definierte, in ihrer Verlängerung aus den Körper herausführende Schnittlinie der Schnittebenen die Zielrichtung angibt, auf die die Zieleinrichtung eingestellt ist.

Eine zweite Tastkopfeinheit mit zugehörigen Sende- und Empfangseinrichtungen sowie Einrichtungen zur Darstellung der beiden erzeugten ^-hnittbilder sind vorgesehen und die Tastkopfeinheite·? sind entweder direkt, z. B. mechanisch, oder über Steuereinrichtungen mit einer gemeinsamen Zieleinrichtung z. B. einer Führung für eine Injektionsnadel oder Sonde, verbunden, so daß sie die Zieleinrichtung auf eine in beiden Scnnitteuenen verlaufende Zielrichtung und damit gemeinsam auf die Schnittlinie der beiden Schnittebenen einstellen.

Die beiden Tastkopfeinheiten können zum Aufsuchen des Zieles gemeinsam relativ zum Körper oder auch relativ gegeneinander verstellbar sein, wobei z. B. die Tastkopfeinheiten zumindest in einem maximal durch die Schnittbildgröße der anderen Tastkopfeinheit bestimmten Bereich in der von ihnen bestimmten Schnittebene verstellbar sind. Es ist dabei sowohl eine Verstellung in der Weise möglich, daß jede Schnittebene mit der entsprechenden Tastkopfeinheit nur parallel zu sich selbst relativ zur anderen Tastkopfeinheit verstellt werden kann als auch, daß die Tastkopfeinheiten zumindest in einem vorbestimmten Bere'ch unter Änderung der Relativlagen der von ihnen bestimmten Schnittebenen gegeneinander verstellbar sind. Welche Verstellmöglichkeit man wählt, hängt vorwiegend davon ab, auf welche Weise man üei einem bestimmten zu untersuchenden Objekt am günstigsten die Zielrichtung einstellen kann. Es empfiehlt sich, die Tastkopfeinheiten und damit die Zieleinrichtung in ihrer Relativlage zueinander und zum untersuchten Objekt feststellbar auszuführen, damit die einmal dem Objekt gegenüber festgelegte Zielrichtung für die Durchführung der Behandlung od. dgl. festgelegt ist.

Um den apparativen Aufwand zu reduzieren und die Übersichtlichkeit zu verbessern, kann man, statt die Scfinittbiider auf gesonderten Bildschirmen darzustellen, auch eine Anzeige auf einem gemeinsamen Bildschirm vorsehen. Dabei kann man sogar die Tastkopfeinheiten über einen Umschalter wechselweise mit einem gemeinsamen Ultraschall-Schnittbildgerät verbinden, auf dessen Bildschirm ihnen getrennte Anzeigebereiche zugeordnet sind. Ein Flimmern bei dieser Art der Anzeige kann vermieden werden, wenn die Schaltfrequenz des Umschalters höher als die Bildfolgefr.equenz am Bildschirm des Anzeigegerätes gewählt ist.

In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand beispielsweise veranschaulicht. Es zeigt

F i g. 1 ein Schema zur Erläuterung der bei der erfindungsgemäßen Anordnung einzuhaltenden geometrischen Bedingungen ohne Rücksichtnahme auf konstruktive Lösungsmöglichkeiten und

Fig.2 iti schematischer Darstellungsweise eine erfindungsgemäße Anordnung.

Nach F i g. 1 wurde der Einfachheit halber eine durch eine x- bzw. /-Achse gekennzeichnete ebene Oberfläche eines zu untersuchenden Körpers angenommen. In Fig. 1 nicht dargestellte Tastkopfeinheiten senden in der Schnittebene A einerseits bzw. in einer Schnittebene B anderseits liegende Schällstrahlen so aus, daß diese in den Ebenen A und B liegende Schnittflächen la, 16 bestreichen, zu denen auf einem oder zwei Bildschirme analoge Schniltbilder dargestellt werden. Die Schnittflächen la, 16 sind als Trapeze dargestellt. Es wurde also angenommen, daß die Taslkopfeinheiten sogenannte Sektorscanner sind, bei denen der Schallstrahl nicht parallel zu sich selbst in der zugehörigen Ebene, sondern um eine außerhalb des untersuchten Körpers liegende Schwenkachse schwingend verstellt wird. Bei Verwendung anderer Scanner würden sich andere Randformen für die Schnittbilder la, 1 Vergeben. Die beiden Ebenen A und B schneiden sich. Dementsprechend schneiden sich auch die beiden Schnittflächen la und ib. wobei die über die Schnittlinie 5a überragenden Teile der Schnittbilder trotzdem jeweils dargestellt werden. Richtet man die Tastkopfeinheiten so ein. daß die mit ihrer Hilfe erzeugten Schnittbilder je einen das Ziel darstellenden Bereich 6 im Körper schneiden, dann muß die Schnittlinie 5 ebenfalls durch diesen Körper verlaufen und die Schnittlinie 5 gibt auch außerhalb des Körpers die genaue Zielrichtung an, nach der ein in den Körper eindringender Gegenstand, z. B. eine Injektionsnadel oder ein gerichtetes Strahlenbündel, das Ziel, also den Bereich 6 treffen muß. Um die Richtung der Schnittlinie 5 außerhalb des Körpers festzulegen, ist folgende geometrische Konstruktion ausgeführt: Senkrecht auf die x- und /-Achse sind je eine Linie 2a bzw. 2b in den Ebenen A und B dargestellt, welche Linien Verlängerungen der Schnittflächen laund \b darstellen. Parallel zur x- und /-Achse werden in den Ebenen A und B Linien 3a, 3b bzw. 4a, 4b so gezogen, daß sie die Linien 2a. 2b in gleichen Abständen von den zugehörigen Achsen schneiden. Damit muß der Schnittpunkt von 3a und io bzw. ta una 40 aut aer bchnutiinie 5 liegen und die Richtung dieser Schnittlinie 5 ist durch die beiden letzterwähnten Schnittpunkte definiert

Die aufgezeigten Bedingungen werden bei der in Fig. 2 schematisch eingezeichneten Anordnung erfüllt Die Oberfläche des untersuchten Körpers ist wieder durch die x-y Achsen angegeben. Die auch in F i g. 1 die Schnittflächen la, Ib bestimmenden Tastkopfeinheiten wurden mit 7a, Tb bezeichnet Sie sind jeweils um die x- bzw. /-Achse schwenkbar. Diese beiden Achsen brauchen keinen rechten Winkel miteinander zu bilden, es ist nur notwendig, daß sich die. Ebenen A, B in Bereichen schneiden, in denen die Schnittflächen la, \b liegen. Mit jeder Tastkopfeinheit 7a, 7b sind zwei Führungsstangen 8a, 9a bzw. Sb, 9b verbunden, die in der Ebene A bzw. B nach F i g. 1 liegen würden, also auf dortige Verhältnisse übertragen, den Verlauf der Geraden 2a bzw. 2b bestimmen. Die doppelte Anordnung bei der praktischen Ausführung dient zur Erzielung einer besseren Führung. Theoretisch würde man auch mit je einer Führungsstange das Auslangen finden.

Jede der Führungsstangen 8a bis 96 trägt zwei Lager 10a bis lila bzw. 106 bis 136, wobei die Lager 10a, Ua, 10ύ und 116 die gleichen Abstände von der x- bzw. /-Achse besitzen und ebenso die Lager 12a, 13a bzw. 126,136. Durch die Lager 10a- lla, 106--116,12a-13a und 126--136 sind Schubstangen 14a, 15a, 146, 156

geführt, die in den Lagern sowohl drehbar als auch in Längsrichtung verschiebbar sind. Diese Schubstangen entsprechen den Linien 3a, 4a bzw. 36,46in Fig. 1. Die Schubstangen 14a, 146 einerseits und die Schubstangen 15a, 156 anderseits sind jeweils mit einem Ende an einem Ring 17 bzw. 18 befestigt, wobei die Verbindung mit diesem Ring vorteilhaft über ein Kardangelenk erfolgt.

Die beiden Ringe 17 und 18 lipgen mit ihrpm Zentrum zwangsweise auf der Schnittlinie 5. Sie werden mit den Tastkopfeinheiten 7a, 76 verstellt. Sind die Tastkopfeinheiten 7a, 76 auf Schnittflächen la, 16 eingestellt, in denen das Ziel 6 liegt, dann wird eine durch die Ringe 17, 18 durchgesteckte Nadel 16 bei genügend weitem Vorschub zwangsweise dieses Ziel 6 treffen. Beim Einführen wird die Nadel 16 im Schnittlinienbereich 5a in beiden von den Schnittflächen la, 16 erhaltenen Schnittbilftern sichtbar. Durch die verschiebbare und drehbire Lagerung der Schubstangen ist eine weitläufige Bewegungsmöglichkeit der Tastkopfeinheiten und damit eine entsprechende Rehtivverstellung der Schnittflächen laund 16möglich.

Um beide mit Hilfe der Tastkopfeinheiten 7a, 76 erhaltenen Schnittbilder auf einem gemeinsamen Bildschirm zur Anzeige zu bringen, können nach einer Variante beiden Tastkopfeinheiten eigene Schnittbildgeräte zugeordnet sein, deren Ausgangssignale über einen elektronischen Umschalter in rasch wechselnder Reihenfolge an eine gemeinsame Kathodenstrahlröhre gelegt werden, wobei durch Zufügung von Vorspannung zu den Ablenkspannungen erreicht wird, daß sich die beiden Bilder nicht überlagern, sondern an verschiedenen Stellen des Bildschirmes aufscheinen. Es ^;st auch möglich, beide Tastkopfeinheiten (unter Tastkopfeinheit ist jeweils ein auf den Körpern aufsetzbarer Teil mit einem oder mehreren Sendern und Empfängern darstellenden Schwingern und einer Einrichtung zur Verstellung des Schallstrahles in der Schnittebene zu verstehen) durch ein einziges Ultraschall-Schnittbildgerät zu betreiben, wobei ein zwischen dem Schnittbildgerät und den beiden Tastkopfeinheiten angeordneter elektronischer Umschalter die beiden Tastkopfeinheiten abwechselnd mit dem Gerät verbindet Der Umschalter müßte synchron zu einem weiteren Umschalter laufen, der am Bildschirm eine Bildverschiebung erzeugt, damit die beiden Schnittbilder an verschiedenen Stellen des Bildschirmes dargestellt werden. Erfolgt diese Umschaltung sehr rasch, so ergibt sich der visuelle Eindruck der gleichzeitigen Darstellung beider Schnittbilder am Bildschirm.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Anvisieren von in einem Körper liegenden Bereichen, insbesondere zur Bestimmung der Einführungsrichtung und -tiefe von Injektionsnadeln, Sonden u. dgl., unter Verwendung eines Ultraschall-Schnittbildgerätes, mit dessen Hilfe ein Schnittbild des Körpers nach einer durch den anzuvisierenden Bereich verlaufenden Schnittebene dargestellt und eine mit der Tastkopfeinheit verbundene Zieleinrichtung auf die Schnittbildebene eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß gleichzeitig oder unmittelbar aufeinanderfolgend mit dem Schnittbild (ta) ein zweites Schnittbild (Ib) mit die Schnittebene (A) des ersten Bildes im Körper schneidender Schnittebene (B) erzeugbar ist und die beiden Schnittbilder gleichzeitig sichtbar darstellbar sind, wobei die Schnittlinie (5) der beiden Schnittebenen zumindest zum Teil (5a) durch die dargestellten Schnittbilder verläuft, und daß auch das zweite Schnittbild auf den anzuvisierenden Bereich einstellbar ist, so daß die durch die Lage der zur Erzeugung der Schnittbilder verwendeten Tastkopfeinheiten (7a, 7b) definierte, in ihrer Verlängerung aus dem Körper herausführende Schnittlinie (5) der Schnittebene;! (AB) die Zielrichtung angibt, auf die die Zieleinrichtung eingestellt ist

2. Anordnung nach Anspruch 1, mit einem Schnittbildgerät, das Ultraschallsende- und -empfangseinrichtungen und eine eine Verstellung eines Schallstivhles in einer Schnittebene zulassende, relativ zu einem zu unte suchenden Objekt einstellbare Tastkopfeinheit aufweist, mit der eine auf die Schnittebene eingestel!' - Zieleinrichtung verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Tastkopfeinheit (7b) mit zugehörigen Sende- und Empfangseinrichtungen sowie Einrichtungen zur Darstellung der beiden erzeugten Schnittbilder vorgesehen sind und daß die Tastkopfeinheiten (7a, 7b) entweder direkt, z. B. mechanisch, oder über Steuereinrichtungen mit einer gemeinsamen Zieleinrichtung, z. B. einer Führung (17, 18) für eine Injektionsnadel (16) oder Sonde verbunden sind, so daß sie die Zieleinrichtung auf eine in beiden Schnittebenen verlaufende Zielrichtung und damit femeinsam auf die Schnittlinie (5) der beiden Schnittebenen (AB)einstellen.

3. Anordnung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Tastkopfeinheiten (7a, 7b) zumindest in einem maximal durch die Schnittflächengröße der anderen Tastkopfeinheit bestimmten Bereich in der von ihnen bestimmten Schnittebene (A B) verstellbar >ind.

4. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastkopfeinheiten (7a, 7b) zumindest in einem vorbestimmten Bereich unter Änderung der Relativlagen der von ihnen bestimmten Schnittebenen (AB) gegeneinander verstellbar sind.

5. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastkopfeinheiten (7a, 7b) und damit die Zieleinrichtung in ihrer Relativlage zueinander und zum untersuchten Objekt feststellbar sind.

6. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastkopfeinheiten (7a, 7b) über einen Umschalter wechselweise mit einem gemeinsamen Ultraschall-Schnittbildgerät

verbindbar sind, auf dessen Bildschirm ihnen getrennte Anzeigebereiche zugeordnet sind.