DE3307384A1

DE3307384A1 - Ultraschallapparat fuer medizinische untersuchungen

Info

Publication number: DE3307384A1
Application number: DE19833307384
Authority: DE
Inventors: Jon C. 94306 Palo Alto Calif. Taenzer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1982-03-02
Filing date: 1983-03-02
Publication date: 1983-09-15
Also published as: US4434799A

Description

SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT . Unser Zeichen Berlin und München VPA 82 P 8509 DE

Ultraschallapparat· für medizinische Untersuchungen

Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschallapparat für medizinische Untersuchungen von Patienten. Im allgemeineren Sinne bezieht sich die Erfindung auf einen Apparat zum Erzeugen eines Bildes, das von Ultraschallwellen hervorgerufen wird. Ganz speziell bezieht sich die Erfindung auf einen Ultraschallapparat, der einen Ultraschallsende/Empfangs-Wandler aufweist, welcher Ultraschallwellen zur Bestrahlung eines Untersuchungsgegenstandes erzeugt und zumindest einen Anteil des vom Gegenstand empfangenen akustischen Bildfeldes in elektrische Signale umsetzt.

Ultraschallsysteme der eingangs genannten Art werden beispielsweise in der US-PS 39 37 066,in Acoustical Holography, Volume 5, Seiten 493 bis 503 (I974)und in Acoustical Holography, Volume 6, Seiten 1 bis 13, (1976)beschrieben. Bei Ultraschall-Transmissions- oder Echoverfahren gemäß des Standes der Technik werden Komponenten eines C-Scan-Ultraschallsystems, wie der ultraschallwellenerzeugende Sendewandler, die fokussierende Linse, die Abtasteinrichtung und der Ultraschallempfangs -Wandler, auf der gleichen Achse angeordnet. Dabei weisen die Systeme gewöhnlich eine Abtasteinheit als Abtasteinrichtung auf, welche ein Paar akustische Prismen umfaßt, die mit der gleichen Geschwindigkeit, aber gegensätzlich,rotieren. Wegen dieser symmetrisch zur Achse liegenden Anordnung ist das ganze System gewöhnlich sehr platzraubend und Schwierigkeiten können bezüglich der Plazierung im Untersuchungsraum auftreten. Es ist ein Wassertank zwischen

Wht 2 Kof / 28.02.1983

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dem ausstrahlenden und dem empfangenden Wandler notwendig. Der Patient muß zur Untersuchung in diesen Wassertank, was hauptsächlich für ältere Patienten sehr umständlich ist. Zusätzlich haben diese Systeme gewöhnlich keinen Platz für nicht zu untersuchende Organe des Patienten. Insbesondere Brustuntersuchungen von Patientinnen sind besonders schwierig. Bei einem typischen System gemäß dem Stand der Technik sind Untersuchungen der Brust aus verschiedenen Richtungen nur dann möglich, wenn sich die Patientin selbst in verschiedene Richtungen bewegt. Da das System selbst ein feststehendes Gerät ist, lassen sich daher genaue, in der richtigen Richtung liegende Untersuchungen nur schwer durchführen.

Aufgabe der Erfindung ist es, insgesamt einen kompakten Ultraschallapparat zur Untersuchung eines Gegenstandes, insbesondere für medizinische Untersuchungen von Patienten, zu schaffen. Dabei soll dieser Apparat auch genügend Raum " " · für nicht zu untersuchende Organe des menschlichen Körpers lassen.

Weiterhin ist es Aufgabe der Erfindung, einen Ultraschallapparat für medizinische Untersuchungen eines Patienten zu schaffen, bei dem der Apparat entsprechend der Größe des zu untersuchenden Körperorgans eingestellt werden kann. Ein solcher Apparat soll sich insbesondere zur Untersuchung der weiblichen Brust eignen. Dabei soll die Untersuchung des Körperorgans, wie z.B. der weiblichen Brust, in verschiedenen Richtungen möglich sein.

Schließlich ist es Aufgabe der Erfindung, einen nach dem Transmissions- oder Echoverfahren arbeitenden Ultraschallapparat zu schaffen, der eine verhältnismäßig

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kleine Anzahl von strahlenbrechenden Oberflächen besitzt und folglich die Erzeugung von Rückstrahlartefakten nur in geringem Maße zuläßt.

Die Aufgaben sinderfindungsgemäß durch den kennzeichnenden Teil.der Ansprüche 1 bzw. 17 gelöst.

Im wesentlichen umfaßt ein Ultraschallapparat für medizinische Untersuchungen eines Patienten einen ultraschallwellenerzeugenden Schallkopf, welcher Ultraschall wellen zur Verfügung stellt. Der Apparat enthält weiter hin ein erstes und ein zweites Ultraschallfenster. Eine erste Führungseinrichtung beinhaltet ein Flüssigkeits-.medium, um die Ultraschallwellen von dem Schallkopf zu dem ersten Fenster zu führen. Das erste und das zweite Ultraschallfenster definieren einenUntersuchungs raum oder -lücke, in welcher ein Teil des Körpers des Patien ten eingeführt und bestrahlt wird. In der Lücke bewegt sich der Ultraschall entlang einer Hauptinsonilkationsrichtung. Der Apparat umfaßt auch einen ultraschallempfangenden Schallkopf, um zumindest einen Anteil des von dem Untersuchungs.raum erhaltenen akustischen Bildes in elektrische Signale umzusetzen. Eine zweite Führungseinrichtung enthält ebenfalls ein Flüssigkeitsmedium zur Führung des Ultraschalls, welcher durch die Lücke von dem zweiten Fenster zu dem ultraschallempfangenden Schallkopf übermittelt wird.

Ein Spiegel oder ein Spiegelsystem ist mit der zweiten Führungseinrichtung assoziiert. Dieser Spiegel oder dL eses Spiegelsystem ist mit einer gekrümmten Oberfläche zur Fokussierung der akustischen Wellen versehen, welche durch den Untersuchungsraum zum Ultraschallempfangs-Wandler passieren. Dadurch wird das Bildfeld geformt. Das Bildfeld erzeugt auf dem Empfangswand!er

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ein Bild vom Untersuchungsgegenstand. Der Ultraschallapparat umfaßt weiterhin eine Verschwenkeinrichtung,. um den Spiegel vibrieren oder schwingen zu lassen. Dadurch tastet der Spiegel das akustische Bildfeld auf den Empfangswandler, das somit "gescant" wird.

Vorzugsweise soll ein ellipsenähnlicher Spiegel benutzt werden. Seine reflektrierende Oberfläche ist ein Teil eines Ellipsoids, das mit einem ersten und zweiten Fokus versehen ist. Das zu untersuchende Organ wird in dem ersten Fokus plaziert, während sich der Empfangsschallkopf im zweiten Fokus befindet.

Der gekrümmte Spiegel kann mit einer Substanz von verhältnismäßig geringer Geschwindigkeit für Ultraschall gefüllt sein. Die Substanz kann entweder flüssig oder fest sein. Diese Substanz führt zu zwei beträchtlichen Vorteilen. Einerseits kann der Anteil der mechanischen Bewegung, der für die Ablenkung benötigt wird, im Vergleich zu einem Fall reduziert werden, in welchem kein derartiges Material verwendet wird. Andererseits können die Aberrationen im Bild kleiner gehalten werden im Vergleich zu dem Fall, in dem kein derartiges Material verwendet wird.

Da die akustische Achse des Apparates durch den Spiegel gelenkt wird, kann eine kompakte Aufbauweise erreicht werden. Da gewöhnlich nur ein Spiegel benötigt wird und Ultraschall-Linsen nicht erforderlich sind, hat der Apparat nur wenige brechende Oberflächen, wodurch nur wenige Artefakte entstehen.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus nachfolgender Figurenbeschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen.

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Gleichartige Elemente der verschiedenen Figuren sind durch gleichartige Bezugsnummern gekennzeichnet.

Es zeigen:

· Figur 1 schematisch die wesentlichen erfindungs-

gemäßen Merkmale eines bildgebenden Ultraschallsende/Empfangssystems,

Figur 2 im Querschnitt eine Ausführungsform eines bildgebenden Ultraschallsende/Empfangssystems, welches ein kompaktes Abtastgerät bildet und einen gekrümmten Spiegel mit zugehörigem Antriebsmechanismus zum Vibrieren des Spiegels umfaßt, und 15

Figuren 3 bis 7 verschiedene Modifikationen des gekrümmten Spiegels nach Figur 2.

Figur 1 illustriert schematisch einen bildgebenden Ultraschallapparat zur Untersuchung eines Gegenstandes Der Apparat besitzt den Vorteil, daß nur wenige reflektierende und brechende Oberflächen erforderlich sind, wodurch Rückstrahlungsartefakte im Bild des Gegenstandes 2 weitgehend vermieden werden. Speziell kann der Gegenstand ein Organ des Patienten, wie z.B. die weibliche Brust, sein. Mit einer Untersuchungsfläche 4 wird das Organ leicht komprimiert, um konstante Dicke zu erreichen.

Ein Ultraschallsende-Wandler 6 erzeugt Ultraschallwellen, welche auf den zu untersuchenden Gegenstand 2 übertragen werden. Die Beschallungsrichtung ist mit gekennzeichnet. Der angestrahlte Gegenstand gibt die empfangenen Ultraschallwellen gemäß der Dämpfungs- und Streuverteilung weiter. Die ausgestrahlten Ultraschallwellen gelangen auf einen konkaven Ultraschallreflektor

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oder Spiegel 10 . Die reflektierende Oberfläche des Spiegels 10 hat eine ellipsenähnliche Form. Das bedeutet, daß die Oberfläche des Spiegels 10 ein Teil eines Ellipsoids ist, das einen ersten Fokus 14 und einen zweiten Fokus 16 aufweist. Das Ellipsoid 12 wird erhalten, indem eine Ellipse um ihre eigene Längsachse 18 gedreht wird, welche die Fokusse 14 und 16 umfaßt. Es muß erwähnt werden, daß der erste Fokus 14 auf die Gegenstandsebene 20 des zu untersuchenden Gegenstandes 2 zentriert ist, während der zweite Fokus auf einen Ultraschallempfangs-Wandler 22 gerichtet ist. Vorzugsweise ist dieser Wandler ein bekanntes Array von Schallkopfelementen. Der Wandler 22 kann eine gekrümmte Form haben.

Der Spiegel 10 wird auf mechanische Art hin- und herbewegt oder mit einer passenden Schwenkeinrichtung 26 um eine Achse 24 geschwenkt, was durch einen Doppelpfeil 28 gekennzeichnet ist. In der vorliegenden Ausführungsform ist die Rotationsachse 24 senkrecht zu der Hauptbeschallungsrichtung 8 angeordnet und passiert durch den zweiten Fokus 16. Zusätzlich kann das Empfangsarray 22 synchron mit Spiegel 10 um die Achse 24 geschwenkt werden, um die Bildverzerrung zu reduzieren.

Dazu ist ein entsprechender Apparat 29 vorhanden.

Der gekrümmte Spiegel 10 erfüllt zwei Zwecke: Einerseits fokussiert er die Ultraschallwellen, welche durch den Gegenstand 2 an dem Ultraschallempfangs-Wandler 22 passieren. Dabei wird ein akustisches Bildfeld geformt, welches ein Bild der Gegenstandsebene 20 auf der Oberfläche des Empfangswahdlers 22 erzeugt. Andererseits tastet der Spiegel 10 aufgrund seiner Schwingungen das Bild 2 der Fokalebene 20 in dem Gegenstand 2 über, die Empfangsfläche des . Wandlers 22 ab. Für diese Doppelfunktion wird nur ein einzelner gekrümmter Spiegel 10

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benötigt. Linsen sind nicht erforderlich. Dies beschränkt die Anzahl der akustischen Schnittstellen und bewirkt eine Verminderung der Artefakte im Bild, welche durch Rückstrahlungen im bildformenden Gerät entstehen können. Der Spiegel 10 stellt ein äußerst kompaktes Bild- und Abtastgerät dar.

Der gesamte akustische Weg von dem Sende-Wandler 6 zum Gegenstand 2 und vom Gegenstand 2 über den Spiegel 10 zum Empfangs-Wandler 22 kann mit einem entsprechenden Ultraschallführungsmedium oder einer Flüssigkeit, wie z.B. Wasser, gefüllt sein. Falls das ganze System mit Wasser gefüllt ist und der Empfang mit einem Empfangsarray 22 mit einer Anzahl von Elementen durchgeführt wird, können unsymmetrisch zur Achse liegende Aberrationen in der Nähe der Endseiten des Empfangsarrays 22 auftreten. Es ist jedoch möglich, diese Aberrationen zu vermindern, wie es sich im einzelnen anhand der Figuren 3 und 4 ergibt.

In Figur 2 sitzt eine Patientin vor dem bildgebenden Ultraschall-Untersuchungsapparat 30. Speziell dieser Apparat ist eine Ultraschall-C-Scan-Kamera und kann für Brust-Routineuntersuchungen zur Tumorfeststellung benutzt werden. Der Ultraschallapparat 30 beinhaltet ein vorderes Teil 32 und ein hinteres Teil (nicht dargestellt) , welches durch ein Fußgestell (Untersatz) gestützt wird. Das vordere Teil 32 hält auf seinen Vorderseiten zwei hervorstehende Gehäusekammern 34 und 36. Beide Kammern 34 und 36 dienen der Unterbringung von Komponenten zur Erzeugung, zum Senden und/oder Empfang von Ultraschallwellen. Die Kammer 34 beinhaltet eine Sendeeinrichtung, während eine Empfangseinrichtung in der Kammer 36 untergebracht ist. Die sich gegenüberliegenden Seiten dieser Kammern 34 und 36 sind

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mit Ultraschall-transparenten Fenstern 38 und 40 ausgestattet, zwischen denen ein freier Raum oder Untersuchungslücke 4 gebildet wird. Handelsübliches Fenstermaterial ist z.B. Polystrol oder Acrylic-Plastik. 5

Wie in Figur 2 dargestellt, wird die Brust der Patientin im Untersuchungsraum 4 plaziert, welcher zwischen den Ultraschallfenstern 38 und 40 liegt.

Ultraschallwellen werden in einer vertikalen Richtung angewendet. Die obere Kammer 34 kann vertikal verstellt werden, um eine leichte Komprimierung auf die Brust 2 der Patientin zu bewirken. Folglich ist die Brust 2 gedrückt, um obere und untere, substantiell parallele Oberflächen zu bewirken. Es wurde festgestellt, daß gute Untersuchungsergebnisse erzielt werden, wenn alle Teile des zu untersuchenden Organs 2 von ungefähr gleicher Dicke sind. Die Möglichkeit, die Untersuchungsfläche 4 mit einer entsprechenden Einrichtung 41 zu verstellen, wird in Figur 2 mit einem Doppelpfeil 42 dargestellt. Die Einrichtung 41 bewegt ein Fenster 38 oder 40 zu oder hinweg von dem anderen Fenster 38 oder 40. Ein pneumatisches oder hydraulisches Gerät, welches einen Zylinder oder Gewindebolzen umfaßt, kann zur Ausführung dieser Bewegung angewendet werden. Eines dieser Elemente kann auf einer an dem Fenter 40 befestigten Stützplatte 43 ruhen, während das andere Element gegen ein mit dem anderen Fenster 38 verbundenes Wandelement drückt. Auch andere Antriebsmittel, wie z.B. ein elektrischer Motor in Verbindung mit einem Getriebemechanismus und/oder einer Verstellschraubenspindel und/oder einem Hebelsystem (Exzenter), können zu diesem Zweck verwendet werden.

Wie aus Figur 2 ersichtlich, hat die obere Kammer 34 eine schräg abfallende obere Planfläche 44, während

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die untere Kammer 36 eine schräg abfallende untere Planfläche 46 besitzt. Diese schräg abfallenden Planflächen 44 und 46 lassen eine freie Fläche für die oberen und unteren Körperteile der Patientin zu. 5

Der vordere Teil 32 des Ultraschallapparates 30 kann mit handelsüblichen Mitteln (nicht dargestellt) um eine horizontale Achse 48 .gedreht werden. Die Rotation um die horizontale Achse 48, welche vorzugsweise durch den Untersuchungsraum 4 läuft, ermöglicht Untersuchungen der Brust 4 in verschiedene Richtungen, wie z.B. in horizontalen oder vertikalen Richtungen.

Die Sendekammer. 34 umfaßt einen Sende-Wandler 6 zur Erzeugung von Ultraschallwellen. Ein Wandler 6, welcher ein gekrümmtes Array von Sendeelementen aufweist, ist vom Stand der Technik vorbekarint. Die Sendekammer 34 enthält einen flachen Spiegel 50 zur Ablenkung von Ultraschallwellen, die vom Schallkopf 6 zum ersten Ultraschallfenster 38 hin ausgestrahlt werden. Der Ultraschallspiegel 50 kann sich in einer 45°-Winkelposition bezüglich der horizontalen Hauptachse 54 der Ultraschallwellen befinden. Folglich kann er für eine 90°-Ablenkung sorgen. Die Hauptachse 56 würde sich nun in einer vertikal zur Achse 54 liegenden Ebene befinden. Das erste Ultraschallfenster umfaßt eine ultraschall -transparente starre Platte. Der Innenraum der Sendekammer 34 ist mit einem entsprechenden Flüssigkeitsmedium 58, z.B. mit Wasser, gefüllt.

Das erste Fenster 38 und das zweite Fenster 40 definieren diesen Untersuchungsraum 4 zur Einführung und Bestrahlung der Brust 2 der Patientin. Das zweite Fen-ster 40 ist ebenfalls eine Ultraschall-transparente starre Platte. Die glatten, planaren Oberflächen des

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ersten und zweiten Fensters 38 und 40 komprimieren die Brust 2 zu einer gleichmäßigen Dicke.

Der Innenraum der Empfangskammer 36 ist mit einer der Gewebe-Geschwindigkeit entsprechenden Flüssigkeit 62, wie z.B. Wasser, gefüllt. Ein gekrümmter Spiegel 10 ist in der Kammer 36 enthalten. Der Spiegel ist mit einem Schwenk- oder Abtastgerät 26 außerhalb der Kammer 36 verbunden. Der drehbare Spiegel 10 repräsentiert eine Fokus- und Ablenkeinrichtung. In der vorliegenden Ausführungsform wird eine Ablenkung von ungefähr 90° erreicht. Die Hauptachse 64 befindet sich wieder in einer horizontalen Lage. Die Einrichtung 10, 24, 26 wird dazu benutzt, um die von dem zweiten Fenster 40 empfangenen Ultraschallwellen über den Empfangs schallkopf 22 abzutasten, der innerhalb und im hinteren Teil der Kammer 36 angeordnet ist. Vorzugsweise ist das Empfangswandler-Array 22 ein handelsübliches gekrümmtes Array mit länglichen, piezoelektrischen Detektorelementen.

Es ist anzumerken, daß der Spiegel 10 wieder eine ellipsenähnliche, reflektierende Oberfläche besitzt, welche ein Teil eines einen ersten und zweiten Fokus 14 und 16 umfassenden Ellipsoids ist. Der erste Fokus definiert die Interessenebene 20, während sich der Empfangswandler 22 im zweiten Fokus befindet.

Es wurde erwähnt, daß ein gekrümmter, vibrierender oder schwenkbarer Spiegel 10 als Abtasteinrichtung zur Ablenkung der Ultraschallwellen eingesetzt wird. In seiner Ruheposition wird der mittlere Teil des schwenkbaren Spiegels in einem entsprechenden Winkel angeordnet, der zwischen 30° und 60 , z.B. 45 , zur Hauptachse 56 der von dem zweiten Fenster empfangenen Ultraschallwellen liegen kann. Folglich werden die

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Ultraschallwellen z.B. um 90° abgelenkt. Wenn der Spiegel 10 vibrierend um seine horizontale Achse 24 rotiert, wird er die Ultraschallwellen über den im hinteren Teil der wassergefüllten Kammer 36 angeordneten Empfangswandler 22 abtasten. Der Apparat 30 lenkt die akustische Hauptachse zweimal ab, so daß die Ausmaße des Instruments in Bereichen, die in der Nähe der Brust 2 der Patientin liegen, in einem kleinen Maßstab gehalten werden können.

Die Figuren 3 und 4 zeigen, daß der Spiegel 10 mit einem Material oder einer Substanz 70 und 72 gefüllt werden kann, welche eine geringe Ultraschallfortpflanzungsgeschwindigkeit im Vergleich zu der Flüssigkeit 62 besitzt. Als Resultat tritt eine Vergrößerung des Ellipsoids 12 ein (s. Figur 1). Diese Vergrößerung erfolgt proportional zu den unterschiedlichen Brechung sexponenten der Flüssigkeit 62 und dem Material 70 oder 72. Der Grund für diese Vergrößerung ist aus Figur 3 ersichtlich. Für den Spiegel 10 scheinen die Ultraschallwellen entlang einer Richtung 56' aufzuprallen und entlang einer Richtung 64' reflektiert zu werden. Dies resultiert in einem scheinbaren ersten Fokus (nicht dargestellt) und einem scheinbaren zweiten Fokus (nicht dargestellt), die sich entlang den Scheinachsen 56' und 64' befinden.

Aus Figur 3 ergibt sich, daß die Substanz 70 aus einer festen, die konkave Reflektionsoberflache des Spiegels auskleidenden Materie bestehen kann. In Figur 4 ist dagegen dargestellt, daß als Substanz 72 eine Flüssigkeit verwendet werden kann, welche die Fläche auf der Oberfläche des Spiegels füllt. Die Substanz 72 wird durch eine Membrane oder eine Platte 74 festgehalten.

Diese Platte 74 ist akustisch transparent. Sie ist verhältnismäßig starr. Speziell kann als Substanz 72

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fluoronierter Kohlenwasserstoff eingesetzt werden. Solch eine Substanz wird unter FC-75 von der Firma 3M Co., USA hergestellt. Wenn man den-2,5 : 1 Verhältniswert der Geschwindigkeiten zwischen Wasser (als Flüssigkeit 62) und FC-75 (als Substanz 72) betrachtet, wird deutlich, daß sich eine substantielle Zunahme der Größenausmaße des Ellipsoids 12 ergeben wird. Da der Spiegel 10 gefüllt ist, verhält sich die Schnittstelle als Linse zwischen der Flüssigkeit 62 und dem Material 70, 72 mit geringer Geschwindigkeit. Dadurch wird der erforderliche Spiegel flacher und der unsymmetrisch zur Achse liegende Betriebswinkel kleiner im Vergleich zu dem Winkel, mit welchem nur eine Flüssigkeit 62, wie z.B. Wasser, benutzt wird.

Noch bessere Ergebnisse können mit dem Einsatz einer Flüssigkeit 62 mit hoher Geschwindigkeit für Ultraschall anstelle von Wasser erzielt werden.

Aufgrund der Substanzen 70, 72 nähert sich die für den Spiegel 10 erforderliche ellipsenähnliche Form einer sphärischen Auslegung.Mit anderen Worten: DLe Spiegeloberfläche kann sphärische Form aufweisen.

Aufgrund des bereits erwähnten Vergrößerungseffektes, der auf den verschiedenen Brechungsexponenten beruht, werden nur geringe Ablenkungen von den Einrichtungen 10, 24, 26 und 70 oder 72 erfordert. Dies führt wiederum zur erwünschten kompakten Systemauslegung.

Wenn das Material 70 mit geringer Geschwindigkeit ein Festkörper ist, kann nur eine Oberfläche unechte Reflektionen hervorrufen, und zwar die Oberfläche zwischen der Flüssigkeit 62 und dem Material 70 mit geringer Geschwindigkeit. Wenn andere Winkelgrößen als jene von 45° eingesetzt werden, können die Reflektionen das Empfangsarray 22 verfehlen.

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- -B - VPA 82 P 8509 DE

Falls das Material 72 mit geringer Geschwindigkeit eine Flüssigkeit ist, dann muß eins starre Membrane oder eine feste, dünne Platte 74 eingesetzt werden, um die Flüssigkeit gegen die Oberfläche des Spiegels 10 zu halten. Da die feste, dünne Platte 74 zwei Oberflächen hat, können zwei unechte Reflektionen sowie Mehrfachreflektionen zwischen diesen zwei Oberflächen hervorgerufen werden. Solche Reflektionen könnten zu Problemen führen, falls sie von dem Empfangsarray 22 empfangen werden. Jedoch genügt auch in diesem Falle eine Nicht-45°-Auslegung, um die unerwünschten Artefakte zu vermindern.

Eine weitere Verbesserung kann durch den Einsatz von Korrekturlinsen oder Korrekturplatten 78 erreicht werden, wie sie auch in verschiedenen optischen Spiegelteleskopen verwendet werden. In Figur 5 ist dargestellt, daß eine solche Korrekturplatte 78 zwischen dem Ultraschallwellengenerator 6 und dem Abtastspiegel 10 plaziert werden kann. Die Korrekturplatte kann auch die Form einer starren, dünnen Platte 74 annehmen, welche die Substanz 74 festhält, wie Figur 7 zeigt. Letztere Korrekturplatte 78 arbeitet in enger Verbindung mit dem Abtastspiegel 10, um eine verbesserte Bildqualität zu erzielen, indem die Aberrationen der ellipsenähnlichen Abtastspiegel 10 korrigiert werden. Solch· eine Korrekturlinse 78 gibt weiterhin die Möglichkeit, ein System mit reduzierten Aberrationen zu realisieren. Es ist zu erwähnen, daß die in Figur 5 gezeigten Korrekturplatten 78 verschiedene Ausführungsformen haben.

Die vorliegende Erfindung verbindet Bequemlichkeit beim Ankoppeln von Ultraschall an den Patienten, z.B. während Brustabbildungen, und stellt eine einfache Abtasteinrichtung zur Verfügung.

VPA 82 P 8509 DE Da ein schwenkbarer Spiegel 10 zur Abtastung des Bildes eingesetzt wird, ist eine bedeutende Systemvereinfachurg erreicht. Nur wenige unechte Rückstrahlungen und der Komfort einer Sitzgelegenheit für die Patientin sind weitere Vorteile des Apparates. s

Hinsichtlich Brustuntersudiuigen ermöglicht der vorliegende Apparat brustwandnahe Abbildungen und komprimiert die Brust zur Erhöhung der Bildqualität. Speziell eignet sich der Apparat z.B. für Routinebrustuntersuchungen und für solche Anwendungen, bei welchen eine Serie von Bildern schnell und ohne zeitraubende Vorbereitungen erzeugt werden sollen.

Während die beschriebenen Ausführungsbeispiele des Ultraschallapparates für medizinische Untersuchungen bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, ist festzuhalten, daß sich die Erfindung nicht nur auf die beschriebenen Beispiele beschränkt, sondern daß im Rahmen der Erfindung eine Vielzahl von Abänderungen gemacht werden können.

25 Patentansprüche
7 Figuren

Claims

ηβα· · α β

Patentansprüche

VPA 82 P 8509 I)E

ί.)Ultraschallapparat für medizinische Untersuchungen von Patienten, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Merkmale in Kombination vorhanden sind:

a) ein Ultraschallsende-Wandler (6) zur Erzeugung

von Ultraschallwellen;
10.

to) ein erstes Ultraschallfenster (38);

c) eine erste Führungseinrichtung (3²I) mit einem
Plüssigkeitsmedium zur Führung der Ultraschallwellen zum ersten Ultraschallfenster (38);

d) ein zweites Ultraschallfenster (40);

e) erstes und besagtes zweites Ultraschallfenster(38,40) definieren einen Untersuchungsraum (4) zur Einführung und Bestrahlung eines Teils eines darin plazierten Platienten, wobei besagter Untersuchungsraum (4) eine Hauptinsonifikationsrichtung hat;

f) ein Ultraschallempfangswandler (22),um mindestens einen Anteil des vom Untersuchungsraum (4)
empfangenen akustischen Bildfeldes in elektrische Signale umzusetzen;

g) eine zweite Führungseinrichtung (36) mit einem
Flüssigkeitsmedium zur Führung von Ultraschall^ übermittelt durch den Untersuchxingsraum (4) von dem zweiten Ultraschallfenster (40) zum
Ultraschallempfangswandler (22);

- *6 - VPA 82 P 8509 DE h) Spiegeleinrichtungen (lO) assoziiert mit der zweiten Führungseinrichtung (36), welche eine gekrümmte Oberfläche besitzen zur Fokussierung von Ultraschallwellen, die den Untersuchungsraum (4)mit Patientenorgan passieren, dabei das akustische Bildfeld formen und das. Bild des Patientenorgans (2) auf dem Empfangswandler (22) bilden und

i) Einrichtungen (24, 26) zum Oszillieren der gekrümmten Spiegeleinrichtungen (lO), wodurch das akustische Bildfeld abgetastet wird.
2. Ultraschallapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spiegeleinrichtung aus einem einzelnen konkaven Spiegel (lO) besteht.
3. Ultraschallapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spiegel (lO) eine ellipsenähnliche Oberfläche zur Reflektierung der Ultraschallwellen besitzt, welche durch den Untersuchungsraum (4) passieren.
4. Ultraschallapparat nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet , daß die ellipsenähnliche Oberfläche ein Teil eines Ellipsoids (12) ist, welcher einen ersten und einen zweiten (14, 16) Fokus besitzt und worin der Spiegel (lO) derart plaziert ist, daß sich der erste Fokus(14) innerhalb des Untersuchungsraums (4) befindet, während sich der zweite Fokus (l6) auf dem Ultraschallempfangswandler (22) befindet.
5· Ultraschallapparat nach Anspruch 2, d ad u r c h gekennzeichnet , daß der Spiegel (lO) eine sphärische Oberfläche besitzt.

• β 4

_ VPA 82 P 8509 DE
6. Ultrascliallapparat nach Anspruch 1, d a d u r c h gekennzeichnet , daß die zweite Führungseinrichtung (36) eine Flüssigkeit (62) von verhältnismäßig hoher Ultraschallgeschwindigkeit beinhaltet.
7. Ultraschallapparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit (62) Wasser ist.
8. Ultraschallapparat nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet , daß die gekrümmte Oberfläche des Spiegels (lO) mit einer Substanz (7O) bedeckt ist, welche eine verhältnismäßig niedrige Ultraschallgeschwindigkeit besitzt.

±5 .
9. Ultraschallapparat nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß die gekrümmte Oberfläche des Spiegels (lO) mit einer Substanz bedeckt ist, deren Ultraschallgeschwindigkeit niedriger ist als jene von Wasser.
10. Ultraschallapparat nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß die Flüssigkeit (70) aus fluoriniertem Kohlenwasserstoff besteht.
11. Ultraschallapparat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet , daß die Substanz aus einem Festkörper besteht, welcher besagte Oberfläche auskleidet.
12. Ultraschallapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die .Oszillationsrichtung folgendes umfaßt:

- fe» - VPA 82 P 8509 DE

a) eine Stange (24) mit einem an dem Spiegel angebrachten Endteil und

b) Mittel (26) zum Verschwenken der Stange (24) um ihre Längsachse (28).
13. Ultraschallapparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Schwenkeinrichtung einen von einem elektrischen Motor angetriebenen Exzenter umfaßt.
14. Ultraschallapparat nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß die Längsachse der Stange (24) horizontal angeordnet ist.
15. Ultraschallapparat nach Anspruch 1, dadurch

gekennzeichnet , daß das erste und das zweite Fenster (40) aus starren ultraschalldurchlässigen Platten bestehen, um einen Körperteil des Patienten zu erfassen.
16. Ultraschallapparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß der mittlere Teil des Spiegels (lO) sich in einer Winkelposition von ungefähr 30° bis 60° im Hinblick zu der Hauptachse der Ultraschallwellen befindet, welche vom zweiten Fenster (40) empfangen werden, wenn der Spiegel (10) sich in der Ruheposition befindet.
17.Ultraschallapparat zur Untersuchung eines Gegenstandes, dadurch gekennzeichnet, daß folgende Merkmale vorhanden sind:

a) ein Ultraschallsende'wandler (6) zur Beschallung des Gegenstandes (2);

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b) ein Ultraschallempfangswandler (22), um ein akustisches.Bildfeld in elektrische Signale umzusetzen;

c) ein Reflektor (lO) mit einer gekrümmten Oberfläche, dessen Oberfläche ein Teil eines Ellipsoids ist, welches einen ersten und zweiten Fokus (14, 16) beinhaltet, wobei der Gegenstand (2) in dem ersten Fokus (14) plaziert ist, sich der Empfangswandler (22) in dem zweiten Fokus (l6) befindet und der Reflektor (lO) Ultraschallwellen von dem bestrahlten Gegenstand (2) empfängt, wobei der Reflektor (lO) das akustische Bildfeld erzeugt, welches den Gegenstand (2) auf dem Empfarigswandler (22) repräsentiert;

d) Mittel (26) zur Schwingung des Reflektors (lO),wodurch darReflektor (lO.) das akustische Bildfeld über den Empfangswandler (22) abtastet.
18. Ultraschallapparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß in Kontakt mit dem Reflektor (lO) ein Material (70) mit relativ niedriger Ultraschallgeschwindigkeit vorgesehen ist.
19. Ultraschallapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (29) zur synchronen Schwingung des besagten Ultraschallempfangswandlers (22) mit der gekrümmten Spiegeleinrich-. tung (lO) vorhanden sind.
20. Ultraschallapparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (29) zur synchronen Schwingung des Ultraschallempfangswandlers (22) mit dem Reflektor (lO) vorhanden sind.

- £© - VPA 82 P 8509 DE
21. Ultraschallapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß eine Korrekturlinse (78) zwischen dem Sendewandler (6) und der gekrümmten Oberfläche der Spiegeleinrichtung (lO) angeordnet ist.
22. Ultraschallapparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß eine Korrekturlinse (78) zwischen dem Sendewandler (6) und der gekrümmten Oberfläche des Reflektors (lO) plaziert ist.
23. Ultraschallapparat nach Anspruch 17," dadurch gekennzeichnet , daß eine Korrekturlinse (78) zwischen der gekrümmten Oberfläche des Reflektors (lO) und dem Empfangswandler (22) angeordnet ist.
2h. Ultraschallapparat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß ein Material (70) mit relativ niedriger Ultraschallgeschwindigkeit in Kontakt mit der Spiegeleinrichtung (lO) vorhanden ist, wobei dieses Material durch eine als Korrekturlinse (lh) geformte dünne Platte festgehalten wird.
25. Ultraschallapparat nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet , daß ein Material mit relativ niedriger Ultraschallgeschwindigkeit in Kontakt mit dem Reflektor (lO) vorhanden ist, wobei dieses Material durch eine als Korrekturlinse (78) geformte dünne Platte festgehalten wird.