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Ultraschall-Applikator
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Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Applikator fUr eine
intrakorporale Applikation, insbesondere zur Ultraschallabtastung von körperinternen
Organen oder in körperinternen Höhlungen, mit einem Schallkopfgehäuse für ein lineares
Ultraschall-Arrayv Es wurden bereits Ultraschall-Applikatoren vorgeschlagen, die
speziell bei einer intraoperativen Anwendung zur Abtastung von körperinternen Organen
zur Anwendung kommen sollen. Der Vorteil einer solchen Abtastung besteht insbesondere
darin, daß die sonst unvermeidbaren Artefakte durch die Körperoberfläche, insbesondere
die Haut, ausgeschaltet werden. Durch entsprechende Applikation des intraoperativen
Arrays lassen sich beispielsweise die Organexauch von ihrer Rückseite her ultraschallmäßig
abbilden0 Weiterhin sind auch Applikatoren vorgeschlagen worden, die sich speziell
für die Abtastung von körperinternen Höhlungen, insbesondere für gynäkologische
und urologische Untersuchungen eignen0 Gemeinsam ist diesen neuartigen Ultra schall-Applikatoren,
daß sie regelmäßig aus einem Schallkopfgehäuse für das Ultraschall-Array mit daran
distal angelenkten Handgriff als FUhrungsteil bestehen.
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Das Schallkopfgehäuse ist dabei bieg-, schwenk- oder drehbar gehaltert,
, wobei dessen spezifische Positionierung immer als Direkteinstellung durch den
Untersucher erfolgt.
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Daneben wurde kürzlich vorgeschlagen, die verschiedenen Bauarten von
Endoskopen, welche an sich nur zur optischen Beobachtung von Körperhöhlungen vorgesehen
sind, mit Ultraschall-Arrays zu kombinieren, wodurch zusätzlich zur optischen Darstellung
auch eine Ultraschalldarstellung der die Applikationsstelle umgebenden Körpertiefenbereiche
und der darin vorhandenen Organe ermöglicht wird. Beispielsweise ließe sich ein
Laparoskop, mit dem der Unterbauchbereich in situ" beobachtet werden kann, mit einem
frontständigen Array zur Ultraschall-Abtastung versehen.
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Auch bei der intrakorporalen Ultraschall-Abtastung ist die Positionierung
mit einer guten Ankopplung des Wandler-Arrays an das zu untersuchende Organ von
Wichtigkeit. Insbesondere bei solchen Applikatoren, bei denen der Untersucher das
Applikatorgehäuse mittels eines Führungsteils als Handgriff od.dgl. hält, ist die
Positionierung des Arrays mit einer Direkteinstellung bei der Applikation nocht
nicht in befriedigendem Maße gelöst. Aufgabe der Erfindung ist es, hier Abhilfe
zu schaffen und die bisher vorgeschlagenen Applikatoren weiter zu verbessern.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Schallkopfgehäuse
mit seinem rückseitigen Ende - wie bereits für intraoperativ verwendbare Applikatoren
vorgeschlagen - an einem Führungsteil bieg-, schwenk- oder drehbar gehaltert ist,
wobei aber das Führungsteil Stellmittel aufweist, mit denen die Biege-, Schwenk-
oder Drehstellung des Schallkopfgehäuses einstellbar ist.
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Durch die Zuordnung von Stellmitteln läßt sich nunmehr das Wandler-Array
an der Applikationsstelle exakt
positionieren0 Dies gilt sowohl
bei der intraoperativen Anwendung zur Direktbeschallung von Organen als auch bei
einer Applikation in Körperhöhlungen. Vorteilhafterweise kann die Betätigung der
Stellmittel von außerhalb des Körpers erfolgen.
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Mit der Erfindung ist auch die Möglichkeit gegeben, solche Applikatoren
bei einer Laparoskopi>Rinrichtung zu verwenden. Bei einer solchen Einrichtung
wird zuzunächst durch ein sog0 Trokar in den Bauchraum eingestochen, anschließend
Druckluft eingebracht und dann ein optisches Untersuchungsinstrument sowie auch
Therapieinstrumente eingeschoben, Insbesondere bei solchen Einrichtungen, bei denen
bisher nur starre, tiefenverschiebbare Sonden verwendet werden konnten, ergibt eine
Verschwenkung des Schallkopfgehäuses für eine Ultraschall-Abtastung für Diagnose
und Therapie entscheidende Vorteile0 Für die mechanische Realisierung der mit der
Erfindung vorgeschlagenen Maßnahmen werden übliche, aus der Konstruktionstechnik
bekannte Mittel vorgesehen. Beispielsweise kann ein Parallelogrammgestänge zur Verschwenkung
des Schallkopfgehäuses verwendet werden.
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Durch parallel geführte Hebelteile läßt sich ein Verschwenken von
mehr + 450 erreichen. Es ist auch möglich, einen starren Draht in einer separaten
Führung derart anzuordnen und mit einer Gelenkeinrichtung am Schallkopfgehäuse zu
verbinden, daß durch Zug oder Druck ein Verkippen des Schallkopfgehäuses erreicht
wird, Da die Führungsteile der Applikatoren üblicherweise axial verdrehbar sind,
genügt im allgemeinen eine Verschwenkung des Applikatorgehäuses bezüglich eines
Frei-
heitsgrades. Zweckmäßigerweise wird durch die eine der Applikationsfläche
des Wandler-Arrays gegenüberliegende Anordnung der Stellmittel am distalen Ende
des Führung steiles eine von außen eindeutig. erkennbare Zuordnung der Wandlerfläche
vorgegeben.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der
nachfolgenden Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung.
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Es zeigen: Fig. 1 bis 3 einen ersten Ultraschall-Applikator, für intrakorporale
Anwendungen in drei verschiedenen Schnittdarstellungen, Fig. 4 und 5 einen Ultraschall-Applikator
spez#izur Anwendung. bei der Laparoskopie und Fig. 6 die zugehörige Führungs-Einríchtung.
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In der Figur 1 kennzeichnet 1 einen Ultraschall-Applikator mit Ultraschall-Array
und 2 das Applikatorgehäuse mit einer Applikationsfläche 3. Das Applikatorgehäuse
2 umfaßt dabei an der Applikationsfläche 3 - wie in der zugehörigen Ausschnittsvergrößerung
dargestellt -eine Vielzahl von Wandlerelementen 4, die im vorliegenden Ausführungsb#piel
feingeteilt sind. Immer mehrere dieser feingeteilten Wandlerelemente 4, z.B. im
vorliegenden Fall jeweils vier Elemente, sind elektrisch zu je einer Gruppe 5 (von
z.B. insgesamt 48 Gruppen) zusammenkontaktiert. Zur Gruppenkontaktierung dienen
Kontaktfahnen 6 eines Kontaktkammes. Mit 7 ist ein Trägerkörper für die Ultraschall-Wandlerelemente
4 bezeichnet. Der Trägerkörper 7, in den die Kontaktfahnen 6
eingebettet
sind, besteht beispielsweise aus Epoxydharz mit eingebrachtem oxidierten Wolframpulvere
Mit 8 ist eine Anpassungsschicht für die die Wandlerelemente 4 bezeichnet. Die Anpassungsschicht
kann aus Epoxydharz bestehen. Das Grundprinzip der Feinteilung von Wandlerelementen
ist beispielsweise in der US-PS 43 Os 014 näher beschrieben.
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Vom rückseitigen Ende des Schallkopfgehäuses 2 ist ein Betriebskabel
9 mit einer der Anzahl der Einzelelementen entsprechenden Zahl von Leitungen für
die elektrische Versorgung der einzelnen Wandler einerseits sowie die Signalableitung
andererseits weg geführt Um das Betriebskabel 9 herum ist am rückseitigen Ende des
Schallkopfgehäuses 2 ein Zwischenteil 10 mittels einer Steckeinrichtung 11 starr
befestigt, das zwei Gelenke 12 und 13 zum Verschwenken des Applikatorgehäuses 2
beinhaltet.
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Über die Gelenke 12 und 13 ist das Schallkopfgehäuse 2 mit einem weiteren
Führungsteil 15 als Handgriff ododgl, verbunden.
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Das Betriebskabel 9 ist so gehaltert, daß bei Verschwenken des Schallkopfgehäuses
2 keine unzulässigen Spannungen auf die Zuleitungsdrähte ausgeübt werden.
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Aufbau und Funktion der Verstelleinrichtung wird insbesondere aus
der Kombination der Figuren 1, 2 und 3 deutlich, auf die nachfolgend Bezug genotnmen
wird: Im Führungsteil 15, welches durch ein Hohlrohr ovo dgl realisstb ist und das
Betriebskabel 9 in seiner ganzen Länge ulnschließt, sind zwei Hebelstangen 16 und
17 übe#nander im Abstand geführt. Diese Hebel 16 und 17 bilden in etwa ein Parallelogrammgestänge,
das proximal an den Drehpunkten 12 und 13 am Zwischenteil 10 angelenkt ist. In der
dargestellten Ausführungsform istmitIi##Niet#n14#obsre##l 16
mit
dem Führungsteil 15 fest verbunden, während der untere Hebel 17 im Führungsteil
15 längsverschiebbar ist. Am distalen Ende greifen beide Hebel 16 und 17 über entsprechende
Verzahnungen 18 aundb ineinander ein.
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Dadurch ist eine Fixierung erreicht. Während der obere Hebel 16 mit
der Verzahnung 18 abschließt, geht der untere Hebel 17 darüber hinaus und ist senkrecht
abgekröpft. Mittels einer Schraube 21 od.dgl. ist ein flächenhafter Schiebeknopf
20 angebracht, der über eine zwischengelegte Blattfeder 19 als Druckknopf wirkt.
Im Führungsteil 15 sind Längsnuten 22 vorhanden, so daß der Schiebeknopf 20 gegenüber
dem Führuqçteil 15 verschiebbar ist.
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Es ergibt sich damit folgende Wirkung: Durch Drücken des Knopfes 20
kann der untere Hebel 17 mit seiner Verzahnung 18 außer Eingriff vom Hebel 16 gebracht
werden.
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Durch Längsverschiebung des Knopfes 20 erfolgt dann eine Verschiebung
des Hebels 17 und damit eine Verkippung des Applikatorgehäuses um den oberen Drehpunkt
12.
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Mit der beschriebenen Anordnung ergibt sich also die Möglichkeit,
bei Einhandbetätigung allein durch Daumendruck auf den Knopf 20 die Arretierung
zu lösen und durch Verschieben des Knopfes 20 eine andere Winkelstellung einzustellen.
Dafür sind auf dem Führungsteil 15 beispielsweise zusätzliche Markierungen 23 mit
Winkelangaben angebracht.
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Das beschriebene Instrument läßt sich einerseits für eine rein intraoperative
Untersuchung, andererseits aber auch insbesondere für vaginale oder rektale Untersuchungen
verwenden. Bei letzteren wird der Applikator in den Körperkanal eingeschoben, wobei
durch die Kanalwandlung ein körperinternes Organ beschallt werden soll
Eshtsich
als zweckmäßig erwiesen, den gesamten Ultraschall-Applikator einschließlich Führungsteil
mit einer Länge von ca. 260 mm aufzubauene Das verschwenkbare Schallkopfgehäuse
2 hat dabei eine Länge von 50 mm. In den meisten Anwendungsfällen genügt bereits
ein Schwenkwinkelbereich von + 300, womit die mechanische Führung vereinfacht wird.
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Bei einem entsprechenden Aufbau des Parallelogrammgestänges mit Kugelgelenken
Iäßt sich auch erreichen, daß eine Verschwenkung des Schallkopfgehäuses 2 in beliebiger
Raumrichtung möglich wird Da jedoch immer das Führungsteil 20 selbst um sinne Längsachse
verdrehbar ist und aufgrund des seitlich angebrachten Verschiebeknopfes 20 eine
immer eindeutig erkennbare Z#-ordnung des Arrays mit seiner Applikationsfläche zum
Führungsteil gegeben ist, genügt im allgemeinen eine Verschwenkung des Applikatorgehäuses
2 hinsichtlich eines Freiheitsgrades.
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In den Figuren 4 und 5 bedeutet 31 ein Applikator mit Schallkopfgehäuse
32 für ein Ultraschall-Array mit Applikationsfläche 33 Das Schallkopfgehäuse einschließlich
Array ist entsprechend der Figur 1 mit zugehöriger Ausschnittsvergrößerung aufgebaut,
wobei in Figur 4 die den Bezugszeichen 4 bis 8 entsprechenden Teile mit 34 bis 38
bezeichnet sind Am rückseitigen Ende des Schallkopfgehäuses 32 ist ein Betriebskabel
39 angebracht. Über das Betriebskabel 39 ist in Figur 4 durchgehend ein Führungsteil
40 geschoben, welches mit dem Schallkopfgehäuse 32 ueber ein Drehgelenk 43 verbunden
ist, Das Führungsteil 40 ist in diesem Fall als Rohr mit rundem Durchmesser ausgebildet,
wie es üblicherweise bei Laparoskopen verwendet wird,
und hat eine
Länge von etwa 300 mm. Im oberen Teil des Führungsteiles 40 ist ein dünnes Innenrohr
41 -eingebracht, in dem ein Führungsdraht 42 geführt wird. Der Führungsdraht 42
ist vorne mit dem Schallkopfgehäuse 32 fest verbunden, wobei durch Zug oder Druck
die Winkelstellung des Schallkopfgehäuses 31 in bezug auf die Achse des Führungsteiles
40 verändert werden kann. Am rückseitigen Ende wird das Rohr 41 mit Führungsdraht
42 mittels einer ZahnstangerWZahnradübersetzung 46bs447 47 zwecks Wirkverbindung
auf einen Drehknopf 45 gegeben. Durch Verdrehen des Knopfes 45 kann über den Führungsdraht
42 das Applikatorgehäuse 32 entweder mit Zug oder Druck beaufschlagt werden, womit
ein Verschwenken um den Drehpunkt 43 bewirkt wird. Auf dem Drehknopf 45 können ebenfalls
entsprechende Markierungen angeordnet sein, mit denen die Winkelstellungin Abhängigkeit
der Stellung des Drehknopfes 45 ablesbar ist.
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Im unteren Teil des Führungsrohres 40 ist ein zusätzliches freies
Innenlumen 50 als Kanal vorhanden, durch den eine Einrichtung mit Lichtleiter und
Optik für die optische Betrachtung eingeschoben werden kann.
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Ebensogut können durch das Lumen 50 auch Therapieinstrumente, beispielsweise
HF-betriebene Drahtschlingen, Biopsienadeln u.dgl., eingeführt werden, wobei dann
eine Anwendung dieser Sonden unmittelbar unter Ultraschallkontrolle möglich ist.
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Der anhand der Figuren 4-und 5 beschriebene Ultraschall-Applikator
bildet Teil einer Laparoskopi»Einrichtung.
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Laparoskope sind Instrumente, mit denen der Bauchraum untersucht werden
kann. Dazu wird gemäß Figur 6 mittels eines sog. Trokars 60 mit zugehörigem Trompetenventil
61 eine bestimmte Stelle in der Bauchdecke aufgesucht
und über
einen zentralen Dorn 70 die Bauchdecke durchstochen. Der Dorn 70 kann entfen#t,
über das Ventil 61 Druckluft eingefüllt und das eigentliche Laparoskop eingeführt
werden.
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Bisher wird bei der laparoskopischen Untersuchung nur eine optische
Beobachtung des Bauchinnenraumes durchgeführt, wobei mit einem starren Instrument
gearbeitet wird und lediglich in gewissem Maße die Einführrichtung veränderbar ist.
Bei Verwendung des Applikators 31 als Laparoskop-Innenteil ergibt sich nunmehr die
Möglich keit, wie bisher einerseits eine optische Untersuchung des Bauchinnenraumes
durchzuführen. Andererseits können aber auch gleichzeitig die Organe im Bauchinnenraum
einer Ultraschallabtastung unterzogen werden. Dazu ist mit dem anhand der Fig. 4
und 5 beschriebenen Applikator die Stellung des Schallkopfgehäuses 32 und damit
die Abstrahlrichtung für Ultraschall veränderbar.
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Wesentlich ist beim Applikator nach Fig. 4 und 5, daß das Führungsteil
41 mit seinem Außendurchmesser auf den Innendurchmesser des Trokars 60 angepaßt
ist. Dieser beträgt beispielsweise 10 mm, was einer für Laparoskope üblichen Abmessung
entspricht. Da demzufolge der Innenraum im Führungste##40 beschränkt und zum größten
Teil durch das 3etrieb#b# 39 ausgefüllt ist, ist in diesem Fall ein Parallelogranmgestänge
od.dgl. nicht zweckmäßig. Es lassen sich aber mit Hilfe des auf Druck oder Zug beaufschlagbaren
Führung 42 ebenfalls Schwenkwinkel im Bereich von j 450 erzielen0 Da im,Schwenkbereich
das interne Betriebskabel 39 stark beansprucht wird, ergibt sich die Forderung einer
hinreichenden Abdichtung. Dies wird vorzugsweise durch Uberschieben einer Gummimanschette
44 oder ähnlichem erreicht.
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9 Patentansprüche, 6 Figuren