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Vorrichtung zur Untersuchung der weiblichen Brust mit
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Ultraschall Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Untersuchung
der weiblichen Brust mit Ultraschall, mit einem Ultraschall-Applikator und einem
darin beweglich und wenigstens um die Symmetrieachse des Applikators rotierbar angeordneten
Sende-/Empfangs-System für Ultraschall sowie einer Wasservorlaufstrecke, wobei der
Ultraschall-Applikator eine mit einer Folie abgeschlossene Öffnung zur Aufnahme
und zum Ankoppeln der Brust an die Wasservorlaufstrecke aufweist und wobei als Sende-/Empfangs-System
ein lineares Wandler-Array verwendet wird.
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Im Rahmen von Vorsorgeuntersuchungen werden derzeit in der Praxis
meist solche Mammographie-Geräte verwendet, die mit Röntgenstrahlung arbeiten. Es
besteht allerdings das Bedürfnis, auch Mammographie-Geräte mit Ultraschall zu realisieren,
da hinsichtlich der Strahlenbelastung Ultraschall jederzeit unbedenklich angewendet
werden kann. Es sind bereits eine Reihe von Vorrichtungen zur Untersuchung der weiblichen
Brust mit Ultraschall vorgeschlagen worden. Einerseits beruhen die bekannten Geräte
auf einer solchen Konzeption, bei der die Patientin bäuchlings auf einer Liege gebettet
ist und die Brust durch eine Öffnung der Liege in einen Wasserbehälter eintaucht,
in dem ein Ultraschall-Wandler-System zur Abtastung der Brust über die Wasservorlaufstrecke
angeordnet ist.
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Durch Verwendung von Membranen ist es dabei üblich,
die
eintauchende Brust durch einen gewissen Gegendruck zu kompremieren, was zur Erzielung
einer sicheren diagnostischen Aussage wünschenswert ist.
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Insbesondere aus der europäischen Patentveröffentlichung 00 32 751
ist ein Gerät letzterer Art vorbekannt, bei dem der Ultraschall-Wandler im Flüssigkeitsbad
mechanisch aufgehängt ist und entsprechende Bewegungen zur Realisierung eines Parallel-Scans
oder auch Sektor-Scans durchführen kann.
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Auf der anderen Seite wurden aber auch bereits Ultraschall-Mammographie-Geräte
vorgeschlagen, mit denen Untersuchungen an einer sitzenden Patientin durchführbar
sind. Zumindest für den Mediziner sind derartige Einrichtungen bequemer, da hier
unmittelbar bei der sitzenden Patientin Vor- und Nachuntersuchungen vorgenommen
werden können. Speziell eine derartige Vorrichtung ist aus der DE-OS 31 36 037 vorbekannt.
Diese Vorrichtung besteht aus einem wasser- und druckdichten Kasten, mit einer mit
einer flexiblen, ultraschalltransparenten Folie wasserdicht verschlossenen Öffnung,
einem Wasserzulauf und -ablauf, einer Entlüftungseinrichtung und einem in dem Kasten
bewegbar angeordneten wasserdichten Schallkopf system. Der gesamte Kasten ist als
Applikator frei beweglich an einem Stativ angeordnet.
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Bei letzterem Stand der Technik noch nicht optimal gelöst ist die
Führung des Ultraschall-Wandler-Systems. Es ist dafür ein Einsatz für den Applikator
vorgesehen, der mechanisch vergleichsweise kompliziert aufgebaut ist und bei dem
das Ultraschall-Wandler-System in Schlitten zur Verschiebung bzw. Verkippung geführt
wird. Zusätzlich ist eine Fernsehkamera vorhanden, um die Position des Ultraschallsystems
relativ zum zu untersuchenden Organ kontrollierbar zu machen.
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Mit der deutschen Patentanmeldung P 32 22 053.7 wurde auch bereits
bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art vorgeschlagen, daß das um die Symmetrieachse
des Applikators rotierbare Ultraschall-Wandler-System innerhalb des Applikators
an einem Bügel befestigt ist, welcher einschließlich Wandlersystem um eine solche
Drehachse verschwenkbar ist, die nahe der Ebene der Applikatoröffnung verläuft.
Bei dieser Vorrichtung ist der Bügel am Fußpunkt eines exzentrisch zur Rotationsachse
im Applikatorgehäuse angeordneten Auslegers angelenkt und im Applikatorgehäuse abgekröpft
ausgebildet. Al s Als Ultraschall-Wandler-System wird dabei beispielsweise ein lineares
Array zur Erzeugung eines Parallel- und/oder eines elektronischen Sektor-Scans verwendet.
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Es hat sich gezeigt, daß es notwendig ist, die vorgeschlagene Vorrichtung
abzuändern. Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine weitere Vorrichtung zur Untersuchung
der weiblichen Brust mit Ultraschall anzugeben, die den Forderungen der Praxis gerecht
wird.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das um die Symmetrieachse
des Applikators rotierbare Wandler-Array speziell auch um seine Lateralachse verschwenkbar
ist.
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Unter der Lateralachse eines linearen Arrays wird dabei die Achse
durch die lateral nebeneinander angeordneten Einzelelemente verstanden. Vorteil
der Erfindung gegenüber der bereits vorgeschlagenen Ausführungsform eines Mammographie-Applikators
ist, daß bei im wesentlichen gleichen Anwendungsmöglichkeiten das Applikatorgehäuse
in der Längenausdehnung verkürzt werden kann; da es somit weniger Masse aufweist,
wird es für eine Reihenuntersuchung handlicher. Dadurch, daß
das
verwendete lineare Array um seine Lateralachse von außerhalb des Applikators verschwenkt
werden kann, ist es möglich, während einer Untersuchung eine geeignete Position
einzujustieren.
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Vorzugsweise ist bei der vorgeschlagenen Vorrichtung das als Wandler-System
verwendete lineare Ultraschall-Array ebenfalls auch um den Fußpunkt eines exzentrisch
zur Symmetrieachse des Applikators angelenkten rotierbaren Auslegers verschwenkbar.
Der Ausleger selbst ist in sich verschiebbar, um den Abstand des Wandler-Systems
von der Applikatoröffnung verändern zu können. Weiterhin ist das lineare Array so
an einem abgekröpften Bügel gehaltert, daß es zusätzlich auch in seine Lateralrichtung
verschiebbar ist. Somit ergibt sich nunmehr eine Bewegungsmöglichkeit des verwendeten
Ultraschall-Wandler-Systems in fünf Freiheitsgraden.
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Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung kann die Abtastung durch Rotation
des Ultraschall-Systems kontinuierlich oder auch in definierten Winkelschritten
ausgeführt werden. Bei Verwendung eines Gleichstrommotors mit zugeordnetem Winkelschrittgeber
ist es besonders vorteilhaft, daß ein reproduzierbares Einstellen von vorgegebenen
Winkelpositionen und -bereichen für eine Untersuchung möglich ist. Durch Mitzählen
der Winkelschritte kann auf dem Sichtschirm des Bildsignalverarbeitungsgerätes die
jeweilige azimutale Position des linearen Wandler-Arrays angezeigt werden. Dabei
kann gleichzeitig durch die handbetätigte Lateralverstellung des Arrays die Scan-Richtung
verändert werden, was unter bestimmten Voraussetzungen für den Beobachter die Möglichkeit
eröffnet, Veränderungen im Gewebe besser diagnostizieren zu können.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Figurenbeschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Zeichnung.
Es zeigen: Fig. 1 den schematischen Aufbau der gesamten Vorrichtung und Fig. 2 einen
Schnitt durch den erfindungsgemäßen Applikator.
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In der schematischen Darstellung der Figur 1 ist mit 1 ein Ultraschall-Applikator
bezeichnet. Dieser ist in etwa als rotationssymmetrisches, zylindrisches Gefäß mit
einem Applikationsteil 2 ausgebildet und wird anhand der Figur 2 im einzelnen beschrieben.
An der Rückseite des Ultraschall-Applikators 1 sind ein oder mehrere Bedienelemente
3 angebracht.
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Der Applikator 1 ist an seitlichen Drehpunkten 4 und 4' mittels einer
Gabel 5 verschwenkbar gehaltert, welche zu einem senkrechten Halterungsrohr 6 zusammengeführt
ist.
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Der gesamte Applikator 1 ist an einer Stativanordnung 10 frei beweglich
aufgehängt. Diese Stativanordnung 10 besteht im einzelnen aus einem starren Kasten
11 für verschiedene Versorgungseinheiten, an dem ein vertikal verschiebbarer Stativpfosten
12 angeordnet ist. Am Stativpfosten 12 ist eine horizontale Quertraverse 13 horizontal
verschiebbar angelenkt, von welchem rechtwinklig ein horizontaler Ausleger 14 auskragt.
Auf dem Ausleger 14 ist ein Schlitten 15 verfahrbar angebracht, der die Halterung
6 für die Gabel 5 samt Applikator 1 trägt.
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Vom Applikator 1 führen ein Wasserschlauch 21 einerseits sowie elektrische
Verbindungsleitungen 22 andererseits zum Stativkasten 11 mit den verschiedenen Betriebsgeräten
für den Applikator, wie z.B. Pumpe für das im Applikator 1 vorhandene Flüssigkeitssystem.
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Die Ultraschall-Steuer- und Bildverarbeitungseinheiten sind vorzugsweise
in einer separaten Geräteeinheit untergebracht, die nicht dargestellt ist.
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Mit dem gesamten Stativteil 10 ist eine Konsole 19 mit einem Patientensitz
20 verbunden. Auf dem Sitz 20 ist eine Patientin P angedeutet.
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Von einer Untersuchungsperson ist der an dem Stativ 10 gehalterte
Applikator 1 beliebig frei in allen Raumrichtungen bewegbar. Der Applikator 1 kann
dadurch in die geeignete Position zur Patientin gebracht werden, so daß die zu untersuchende
Brust volumenmäßig vollständig an das Ultraschall-Untersuchungssystem angekoppelt
ist. In dieser Raumlage kann der Applikator 1 mittels Magnetbremsen der Stativanordnung
10 fixiert werden. Am Ende des Auslegers 14 ist ein Betätigungselement 16 zum Lösen
der Magnetbremsen für Horizontal-und Vertikalbewegung vorhanden. Das Betätigungselement16
kann bei Bedarf auch von der Patientin erreicht werden, beispielsweise wenn sie
sich durch den Applikator 1 bedrängt fühlt.
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Ein Vorteil dieser Geräteanordnung mit sitzender Patientin besteht
darin, daß der Arzt als Untersuchungsperson vor bzw. nach der eigentlichen Ultraschall-Untersuchung
in gleicher Sitzposition Tastuntersuchungen u.4 Dg. Palpation) durchführen kann.
Aufgrund des frei beweglichen Statives ist eine Behinderung durch Geräteteile nicht
gegeben. Besonders günstig ist es, wenn der
Ausleger 14 mitt-#ls
e@nes GeinS17um eme Vertikalachse A schwenkbar ist, so daß der Arzt bei der Palpation
nicht behindert wird.
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In der Figur 2 ist das Gehäuse des Applikators 1 nach Figur 1 mit
200 bezeichnet. Der Applikator 200 besteht aus einem rohrförmigen Gehäuseteil 201,
das ein etwa zylinderartiges Gefäß bildet, wobei die Zylinderachse in der Darstellungsebene
verläuft und mit I bezeichnet ist. Das Gehäuseteil 201 ist rückseitig mit einer
Platte 205 abgeschlossen; der vordere Bereich ist dagegen offen und bildet eine
runde Öffnung 203 zur Aufnahme der Brust. Nahe der Applikatoröffnung 203 ist eine
umlaufende Ringnut 202 angebracht.
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In dieser Ringnut ist eine Membran 204 mittels eines O-Ringes od.dgl.
befestigt. Es wird somit die Applikatoröffnung 203 mit der Membran 204 als Ankoppelfolie
abgeschlossen.
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Das Applikatorgehäuse 200 ist mit einer ultraschallleitenden Flüssigkeit,
beispielsweise Wasser, gefüllt.
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Es ist über einen Wasserein- bzw. auslauf 206 und ein Fluidsystem
mit einem externen Flüssigkeitsvorratsbehälter verbunden. Das Bezugszeichen 207
kennzeichnet ein Ventil, das bei Füllung des Applikators 200 mit Wasser geöffnet
wird.
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Im Normalfall wird die Membran 204 die Applikatoröffnung 203 entlang
der unteren Linie verschließen. Beim Ankoppeln der Membran 204 an ein Brustvolumen
gibt diese entsprechend der Brustkontur nach. Durch Steuerung der Wasserfüllmenge
im Applikator 200 ist mittels der Membran 204 immer eine hinreichende Ankopplung
des Brustvolumens an das Flüssigkeitssystem gewährleistet.
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Gleichzeitig kann mit der Membran 204 je nach Vorspannung und Wasserdruck
eine gewisse Kompression der Brust erzielt werden.
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Auf der rückseitigen Platte 205 des Applikatorzylinders 201 ist ein
Gehäuseteil 210 mit konzentrisch ausgebildetem geringeren Durchmesser angebracht,
welches die Antriebseinheiten umschließt. Dieses Gehäuseteil ist hinten durch einen
Deckel 211 abgeschlossen und weist mittig ein Trägerteil 212 auf. Innerhalb dieses
Trägerteils ist mittels eines zylindrischen Kanals ein Durchgang für ein Betriebskabel
228 für ein Ultraschall-Sysim vorhanden, welcher den Durchgang flüssigkeitsdicht
abschließt.
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Von der Symmetrieachse I des Applikatorgehäuses 200 wi<L vom Gehäuseboden
exzentrisch ein Ausleger 215 bis etwa zur Applikatormitte geführt. Daran ist längsverschiebbar
ein weiteres Auslegerteil 216 angebracht. An dessen Fußpunkt befindet sich ein Drehgelenk
217. An das Drehgelenk ist mittels einer Verkippeinrichtung 218 zur Verdrehung in
Lateralrichtung eines Wandler-Arrays ein in etwa abgekröpft ausgebildeter Bügel
220 angelenkt. Dieser Bügel 220 trägt eine Array-Halterung 222 zur Aufnahme eines
feingeteilten linearen Wandler-Arrays 225 als Sende-/Empfangs-System für Ultraschall.
Die Befestigung des Wandler-Arrays 225 ist derart ausgeführt, daß die Array-Halterung
222 samt Array225a#i##m Bügel 220 axial zum Applikatorgehäuse 201 verschiebbar ist.
Ein geeigneter Verkippungswinkel des Arrays in Richtung auf die Applikatoröffnung
203 ist an dem Gelenk 217 einstellbar.
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Von der Verstelleinrichtung 218 führt ein Bowdenzug 219 zur Gehäusegrundfläche
2(b. über eine geeignete Mechanik kann mittels des Bowdenzuges 219 und der Verstelleinrichtung
218 die Lateral stellung des linearen Arrays 225 einjustiert werden.
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In der Symmetrieachse I des Applikators sind am Gehäuseboden zwei
konzentrische Hohlwellen 213 bzw. 214 eingebracht. An das äußere Rohr 214 ist der
Ausleger 215 in Wirkverbindung befestigt. Letzterer ist über einen Zahnriemenantrieb
mit einem Gleichstrommotor 231 zur Durchführung einer azimutalen Winkeldrehung um
+ 1800 verbunden, so daß insgesamt eine vollständige Kreisdrehung ausgeführt werden
kann. Dem Gleichstrommotor 231 ist ein Getriebe 232 vorgeschaltet und ein Winkelgeber
233 zugeordnet. Am Getriebe 232 befindet sich ein Zahnrad 236, welches mit einem
Zahnrad 237 der Hohlwelle 214 über einen Zahnriemen 238 verbunden ist.
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Die innenliegende Hohlwelle 213 ist mittels einer Halterung 227 mit
dem Bowdenzug 219 verbunden. Sie führt durch das Zahnradriemengetriebe 236 bis 238
und endet in einem zweiten Zahnradriemengetriebe 246 bis 248. Im einzelnen bedeutet
246 ein Zahnrad, das mit der Hohlwelle 213 verbunden ist, von dem ein Zahnriemen
248 auf das exzentrisch gelagerte Zahnrad 246 führt. Mit dem zweiten Zahnrad 246
ist ein Rändelrad 250 gekoppelt, welches derart in die Gehäuseteile 210 bzw. 211
eingefügt ist, daß es umfangsseitig von außen betätigt werden kann.
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Während also mittels des Gleichstrommotors 231 die Rotation des Wandlersystems
um die Symmetrieachse I erreicht wird, ist nun mittels des Handrädelrades 250 eine
exakte Justierung des Wandler-Arrays 225 zur Lateralachse durchführbar. Es kann
so von der Untersuchungsperson eine Scan-Richtung eingestellt und während der Untersuchung
verändert werden.
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Die Winkelstellung des Wandlersystems in Bezug auf die Applikatoröffnung
ist im vorliegenden Ausführungsbeispiel manuell veränderbar;#gleiches gilt in bezug
auf
die Verschiebung des Arrays 225 auf dem Bügel 220 und bezüglich
der Auslegerteile 215 und 216. Natürlich können für derartige Bewegungen ebenfalls
mechanische bzw. elektromechanische Antriebsmittel vorhanden sein, mit denen eine
Positionierung des Wandler-Arrays 225 automatisch erfolgen kann.
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Besonders vorteilhaft ist bei der beschriebenen Vorrichtung der vergleichsweise
einfache mechanische Aufbau. Es kann hiermit in jeder azimutalen Richtung ein Parallel-Scan
erzeugt werden. #Gleichermaßen kann aber die Scan-Richtung von außerhalb des Applikators
200 durch Lateralverstellung des Arrays verändert werden.
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Weiterhin ist zumindest per Hand auch der Abstand des Arrays vom untersuchten
Brustvolumen bzw. die Einfallrichtung des Parallel-Scans in das Brustvolumen veränderbar.
Eine solche Justage kann bei einer Untersuchung vom Arzt durch die Ankoppelfolie
hindurch durchgeführt werden.
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Mit einem Winkelgeber zur Erfassung der Azimutalbewegung kann die
genaue Position des Wandler-Arrays jederzeit genau verifiziert werden. Durch Verwendung
entsprechender digitaler Zähler mit Vor- und Rückwärtszähleingang ist die Wandler-Array-Stellung
als Information auch am Sichtschirm des Bildsignalverarbeitungs gerätes darstellbar.
Durch Umsetzung in eine entsprechende visuelle Information kann dort die Array-Stellung
beispielsweise als Zeiger in einem Uhrzeigerdiagramm dargestellt werden.
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2 Figuren 11 Patentansprüche