DE3429939C2

DE3429939C2 -

Info

Publication number: DE3429939C2
Application number: DE19843429939
Authority: DE
Inventors: Helmut 8520 Buckenhof De Jahn
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1984-08-14
Filing date: 1984-08-14
Publication date: 1991-06-27
Also published as: DE3429939A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorlaufstrecke für einen Ultraschall-Schwingungserreger, der zur Untersuchung eines Objekts vorgesehen ist, mit einem Vorlaufmedium aus einem Hydro-Gel auf acrylischer Basis.

Mit medizinischen Diagnosegeräten, die nach dem Ultraschall- Echo-Verfahren arbeiten, sind im Nahfeld, also in einem Abstand vom Ultraschall-Schwingungserreger von weniger oder gleich 1 cm, keine diagnostischen Messungen möglich. Aufgrund physikalischer Effekte überwiegen hier Störeinflüsse. Zu diagnostischen Unter suchungen von harten und weichen Körperteilen, die im Nahfeld des Ultraschall-Schwingungserregers liegen, verwendet man daher üblicherweise eine Vorlaufstrecke, die in ihrer Schallgeschwin digkeit dem Körpergewebe angepaßt ist. Auf diese Weise lassen sich Reflexionen an den Grenzflächen des Ultraschall-Applika tors und des Objekts vermeiden.

Konstruktiv werden Vorlaufstrecken z. B. durch einen flüssig keitsgefüllten Behälter, Beutel, Sack oder eine flexible Membran zwischen dem Ultra schall-Schwingungserreger und dem Untersuchungsobjekt reali siert z. B. DE 25 52 013 B2. Als Flüssigkeit kommen z. B. Butandiol, Polyglycol-Wasser- Gemische, Glycerin, Rizinusöl, o. ä. in Betracht. Es hat sich gezeigt, daß die Vorlaufflüssigkeiten oft vagabundierende feste Teilchen und Gasblasen enthalten, die Störechos verursachen und auf dem Bildschirm des Diagnosegerätes störend und verfälschend sichtbar sind.

Es sind auch auswechselbare Vorlaufstrecken für Ultraschall untersuchungen an Blutgefäßen bekannt, die aus einem Hydro-Gel auf acrylischer Basis bestehen. Eine solche Vorlaufstrecke der eingangs genannten Art ist in der GB-A-21 02 657 angegeben.

Die dort beschriebene Vorlaufstrecke besteht aus einem formbe ständigen Hydro-Gel und weist eine konkave, teilzylinderförmige Ankoppelfläche auf. Um eine Ultraschall-Sonde an die verschie denen Blutgefäßdurchmesser ankoppeln zu können, ist sie mit einer Haltevorrichtung versehen, die eine jeweils an den Durch messer des zu untersuchenden Blutgefäßes angepaßte Vorlauf strecke aufnehmen kann. Jedoch ist bei vorgeformten Vorlauf strecken nicht auszuschließen, daß infolge von Unebenheiten am Untersuchungsobjekt oder durch ungenügende Paßgenauigkeit der Halterung oder der Vorlaufstrecke selbst Lufteinschlüsse an den Ankoppelflächen zu falschen Ultraschall-Untersuchungs ergebnissen führen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die eingangs genannte Vorlaufstrecke so auszubilden, daß die genannten Störungen merklich reduziert sind.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Vor laufstrecke eine elastische Hülle umfaßt, die vorgesehen ist, die Abstrahlfläche der Ultraschall-Schwingungserreger zu um schließen und die vollständig mit einem im Anwendungszustand vernetzten Hydro-Gel ausfüllbar ist.

Das insbesondere für die Anwendung bei einem medizinischen Diagnosegerät vorgesehene Vorlaufmedium ist also gelartig, etwa wie die bekannte Gelantine. Es schließt, da keine Flüssigkeits ströme auftreten können, die genannten Störeinflüsse (vagabun dierende Teilchen und Gasblasen) aus.

Das Polyacrylamid-Gel für die Vorlaufstrecke wird vorzugsweise synthetisiert aus:

a) Acrylamid (als Monomer),
b) N, N′-Methylen-bis-Acrylamid (als Vernetzer);
c) Ammoniumperoxodisulfat (als Katalysator);
d) N, N, N′, N′-Tetramethylethylen - Diamin (als Starter); und
e) Wasser (als Verdünnungsmittel).

Der Ansatz ist dünnflüssig wie Wasser. Man kann damit beliebige Formen der Vorlaufstrecke ausgießen. Nach erfolgter Polymeri sation liegt ein glasklarer, weichelastischer und relativ reiß fester Gel-Körper mit niedriger Ultraschall-Dämpfung und einer dem menschlichen Gewebe angepaßten Impedanz vor. Durch Abände rung des Monomer-Wasser-Verhältnisses lassen sich hartelastische bis dickflüssige Gele herstellen.

Polyacrylamid-Gele sind z. B. Copolymerisate von Acrylamid und Methylen-bis-(acrylamid), deren Porenweite von der Abstufung zwischen dem monomeren und dem quervernetzten Partner abhängig ist.

Polyacrylamid-Gele und Rezepturen zu ihrer Herstellung sind an sich bekannt. Sie eignen sich nach dem Stand der Technik als Molekularsiebe zum Trennen, Entsalzen und Konzentrieren von Substanzen mit hohem Molekulargewicht. Sie werden z.B. auch in der Gelchromatographie eingesetzt; ihre Herstellung kann nach bekannten Rezepturen aus käuflichen Ausgangsstoffen vorgenommen werden (H. Determann: "Gelchromatographie", Springer Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, insbesondere Seiten 19/21 und Seite 31). Ihre Eigenschaften sind eingehend untersucht worden (Spektrum der Wissenschaft März 1981, Seiten 79 bis 93). Auch zur Elektrophorese werden Polyacrylamid-Gele verwendet und zu diesem Zweck werden geeignete Reagenzien angeboten (Desaga Katalog, Fa. Desaga, Heidelberg, Seite 49 und 54) .

Polyacrylamid-Gele, die nach den bekannten Rezepturen herge stellt werden, eignen sich für den Einsatz in einer Vorlauf strecke eines Ultraschallgeräts.

Ein Ausführungsbeispiel ist schematisch in einer Figur dar gestellt:

Die Figur zeigt den Ultraschallkopf 1 eines medizinischen Diagnosegeräts, der in konventioneller Weise aufgebaut ist. Er enthält einen Ultraschall-Schwingungserreger 3, der als line ares Array aus einer Anzahl von Ultraschall-Elementen 5 aufge baut ist, die mit weiteren, nicht näher dargestellten Kompo nenten in einem Gehäuse 7 untergebracht sind. Der Ultraschall kopf 1 ist über eine Leitungsverbindung 9 mit einem (nicht gezeigten) Steuer-und Signalauswertegerät verbunden, das auch einen Bildschirm aufweist.

Die einzelnen Ultraschall-Elemente 5 des linearen Arrays sind extern von einer elastischen Hülle 11 umschlossen, die z. B. aus Kautschuk bestehen kann. Sie liegt während der Untersuchung am zu untersuchenden Objekt 15, z. B. am menschlichen Körper, an. Die Hülle 11 ist mit einem Vor laufmedium 13 in Form eines Hydro-Gels völlig ausgefüllt. Speziell wird eines der bekannten Polyacrylamid-Gele ver wendet. Nach der Herstellung hat ein solches Hydro-Gel eine gelantineartige Konsistenz, die während des Gebrauchs Strömungen innerhalb der Hülle 11 nicht zuläßt. Durch solche Strömungen andernfalls bewirkte Störeinflüsse wie Reflexionen an Blasen oder sich bewegenden Partikeln können also nicht auftreten. Ein Polyacrylamid-Gel hat den Vorteil, daß seine Schallgeschwindigkeit näherungs weise derjenigen im menschlichen oder tierischen Körper ist. Auch die Impedanzen sind näherungsweise gleich. Diagnostische Untersuchungen von Patienten werden somit störungssicher. In durchgeführten Untersuchungen wurden Z. B. Polyacrylamid-Gele verwendet mit einer Schallge schwindigkeit von 1576 und 1598 m/sec und einer Impedanz (gleich Schallgeschwindigkeit mal Dichte) von 1,52 und 1,53×10⁶ kg m^-2sec^-1. Die entsprechenden Werte für Körpergewebe betragen 1490-1610 m/sec bzw. 1,54-10⁶ kg m^-2sec^-1.

Über einen gewissen Bereich lassen sich die Elastizität und akustischen Eigenschaften des Gels durch mehr oder minder große Beifügung von Wasser (oder einem anderen Verdünnungsmittel) bei der Herstellung einstellen.

Claims

1. Vorlaufstrecke für einen Ultraschall-Schwingungserreger (3), der zur Untersuchung eines Objektes (15) vorgesehen ist, mit einem Vorlaufmedium (13) aus einem Hydro-Gel, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorlaufstrecke eine elastischen Hülle (11) umfaßt, die vorgesehen ist, die Abstrahl fläche des Schwingungserregers (3) zu umschließen und die vollständig mit einem im Anwendungszustand vernetzten Hydro-Gel ausfüllbar ist.

2. Vorlaufstrecke nach Anspruch 1, dadurch ge kennzeichnet, daß das Vorlaufmedium (13) ein Polyacrylamid-Gel ist.

3. Vorlaufstrecke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Hydro-Gel ein Poly acrylamid-Gel ist, das aus folgenden Bestandteilen syntheti siert ist:

a) Acrylamid (als Monomer),
b) N, N′-Methylen-bis-Acrylamid (als Vernetzer),
c) Ammoniumperoxodisulfat (als Katalysator),
d) N, N, N′, N′-Tetrametyhlethylen-Diamin (als Starter) und
e) Wasser (als Verdünnungsmittel).

4. Vorlaufstrecke nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da durch gekennzeichnet, daß die elastische Hülle (11) aus Kautschuk besteht.