DE3619195A1 - Ultraschallendoskop - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschallendoskop nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Im allgemeinen weisen derartige Ultraschallendoskope einen Bedienungsabschnitt und einen sich an diesen an­ schließenden Einführabschnitt auf, der in eine Körper­ höhlung einführbar ist. Am distalen Endstück dieses Ein­ führabschnittes ist eine Abtastkammer angeordnet. Diese Kammer ist mit einem flüssigen Ultraschallübertragungs­ medium gefüllt. Ferner enthält sie einen Ultraschallge­ nerator und einen drehbaren Reflektor zur Reflektion von Ultraschallwellen, die von dem Generator erzeugt sind, in eine vorbestimmte Richtung. Der Reflektor wird durch einen Motor im Bedienungsabschnitt gedreht. Bisher ist der Motor durch eine Transmissionswelle, beispielsweise einen Draht, der durch den Einführabschnitt verläuft, mit dem Reflektor verbunden.

Die Transmissionswelle verläuft in die Abtastkammer, die mit der Flüssigkeit gefüllt ist. Um zu verhindern, daß die Flüssigkeit beim Leckwerden der Kammer in den Ein­ führabschnitt dringt, muß die Welle an ihrem Umfang durch einen O-Ring oder dergleichen abgedichtet werden. Dadurch wird die Welle jedoch einer erhöhten Reibung ausgesetzt, so daß eine entsprechend größere Antriebs­ kraft erforderlich wird. Nach längerem Gebrauch altert der O-Ring und büßt dadurch an Dichtungsqualität ein. Infolgedessen wird die Abtastkammer möglicherweise un­ dicht.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu­ grunde, ein Ultraschallendoskop der eingangs beschriebe­ nen Art derart zu verbessern, daß der Austritt von Flüs­ sigkeit aus der Abtastkammer zuverlässig verhindert wird, ohne daß die Verwendung von speziellen Dichtungs­ mitteln erforderlich wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeich­ nenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Der Vor­ teil der erfindungsgemäßen Lösung besteht also darin, daß die Antriebswelle für die Drehung des Reflektors nicht mehr in die flüssigkeitsgefüllte Abtastkammer ein­ geführt werden muß. Die Antriebswelle endet vor der Wan­ dung der Abtastkammer in einem Antriebsbauteil, dem in der Abtastkammer ein angetriebenes Bauteil gegenüber­ steht, wobei beide Bauteile magnetisch miteinander ge­ koppelt sind, so daß das angetriebene Bauteil etwaige Drehbewegung des Antriebsbauteiles synchron mitmacht.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand zweier in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispielen näher be­ schrieben und erläutert.

Es zeigen:

Fig. 1: ein Ultraschallendoskop in der Seitenansicht;

Fig. 2: einen Längsschnitt durch das distale Endstück des Einführabschnittes des Endoskopes gemäß Fig. 1 in vergrößertem Maßstab und

Fig. 3: einen Längsschnitt durch das distale Endstück des Einführabschnittes eines Ultraschallendo­ skopes nach einem zweiten Ausführungsbeispie­ les der Erfindung, ebenfalls in vergrößertem Maßstab.

Das Ultraschallendoskop nach Fig. 1 weist einen Bedie­ nungsabschnitt 10, einen Einführabschnitt 12 und ein An­ schlußkabel 14 auf. Der Einführabschnitt 12 und das Ka­ bel 14 schließen sich beide an den Bedienungsabschnitt 10 an. Ein Ultraschallbauteil 16 ist am distalen End­ stück des Einführabschnittes 12 angebracht.

Wie aus Fig. 2 hervorgeht, sind an der äußeren Umfangs­ fläche des distalen Endes des Einführabschnittes 12 ein Beleuchtungsfenster 18 und ein Beobachtungsfenster 20 vorgesehen. Ein Ende eines Lichtleiters 22 ist am Be­ leuchtungsfenster 18 angebracht. Der Lichtleiter 22 er­ streckt sich durch den Einführabschnitt 12 und den Be­ dienungsabschnitt 10 bis zum distalen Ende des Kabels 14. Ein Ende eines Lichtleiters 24 ist mit dem Beobach­ tungsfenster 20 verbunden. Dieser Lichtleiter 24 er­ streckt sich durch den Einführabschnitt 12 und den Be­ dienungsabschnitt 10 zu einem Okkular 26 im Bedienungs­ abschnitt 10. Ein Antriebsbauteil 28, das zur Drehung um die Längsachse des Einführabschnittes 12 in einem Wel­ lenlager 30 gelagert ist, ist innerhalb des distalen Endstückes des Einführabschnittes 12 angeordnet. Das An­ triebsbauteil 28 besteht aus einer Basisplatte 28 b mit einem Achszapfen 28 a und einem scheibenförmigen Perma­ nentmagneten 28 c, der an der Basisplatte befestigt und koaxial zum Achszapfen angeordnet ist. Der Achszapfen 28 a ist in dem Lager 30 gelagert und der Magnet 28 c steht der distalen Endfläche des Einführabschnittes 12 in unmittelbarer Nachbarschaft gegenüber. Eine Transmis­ sionswelle 32 aus einer dicht gewickelten Drahtwelle verläuft durch den Einführabschnitt 12, so daß sie frei drehbar ist. Ein Ende der Welle 32 ist mit dem Achszap­ fen 28 a des Antriebsbauteiles 28 verbunden und das ande­ re Ende führt zu einer in der Zeichnung nicht darge­ stellten Antriebswelle eines Motors 34 im Bedienungsab­ schnitt 10. Somit wird das Antriebsbauteil 28 durch den Motor 34 mittels der Welle 32 gedreht.

Ein Verbindungsring 35 ist drehbar auf der äußeren Um­ fangsfläche des distalen Endstückes des Einführabschnit­ tes 12 montiert. Er ragt über das distale Endstück des Einführabschnittes 12 hinaus und weist an diesem überra­ genden Teilstück ein Innengewinde 35 a auf.

Die Ultraschallbaueinheit 16 besitzt ein im wesentlichen zylindrisches Gehäuse 16 a, das an beiden Enden geschlos­ sen ist und an der äußeren Umfangsfläche seines proxima­ len Endstückes mit einem Gewinde 16 b versehen ist. Das Ultraschallbauteil 16 kann abnehmbar an dem distalen En­ de des Einführabschnittes 12 durch Aufschrauben des Ge­ windes 16 b auf das Innengewinde des Verbindungsringes 35 angebracht werden. Sobald das Bauteil 16 an dem Einführ­ abschnitt 12 montiert ist, liegt die proximale Endwan­ dung 16 c des Gehäuses 16 a dicht an der distalen Endflä­ che des Einführabschnittes an. Die abgeschlossene Ab­ tastkammer 36 ist ein Teil des Gehäuses 16 a. Sie ist mit einem flüssigen Ultraschallübertragungsmedium gefüllt. In die Umfangswandung 16 a ist eine Öffnung geschnitten, die die Abtastkammer 36 mit der Außenumgebung des Gehäu­ ses verbindet. In diese Öffnung ist ein Ultraschallfen­ ster 37 eingesetzt. Innerhalb des distalen Endstückes des Gehäuses 16 a ist ein Ultraschallvibrator 38 angeord­ net. Er hat eine Ultraschall abstrahlende/empfangende Fläche 38 a, die die Längsachse des Einführabschnittes 12 in einem rechten Winkel schneidet und eine Seitenfläche der Abtastkammer 36 bildet. Ein Signalkabel 33 a ist in der Umfangswandung des Gehäuses 16 a verlegt. Ein Ende des Kabels 33 a ist mit dem Vibrator 38 verbunden, das andere Ende mit einem Verbindungsstecker 31 in der pro­ ximalen Endwandung 16 c des Gehäuses 16 a. Ein Signalkabel 33 b verläuft durch den Einführabschnitt 12. Ein Ende des Kabels 33 b ist mit einer Anschlußbuchse 39 am distalen Ende des Einführabschnittes 12 verbunden. Das Kabel 33 b verläuft durch den Bedienungsabschnitt 10 und das An­ schlußkabel 14 und führt zu einem Bildaufbereitungsgerät und einem Bildwiedergabegerät, die beide in der Zeich­ nung nicht dargestellt sind. Sobald das Ultraschallbau­ teil 16 an dem Einführabschnitt 12 angebracht ist, ist der Stecker 31 mit der Buchse 39 verbunden, so daß der Vibrator 38 elektrisch mit dem Bildaufbereitungsgerät und dem Wiedergabegerät verbunden ist.

Innerhalb der Abtastkammer 36 ist ein angetriebenes Bau­ teil 42 vorgesehen, das dicht an der proximalen Endwan­ dung des Gehäuses 16 a angeordnet ist. Es ist in einem Lager 40 gelagert und kann sich um die Längsachse des Einführabschnittes 12 drehen. Das angetriebene Bauteil 42 besitzt eine Basisplatte 42 b mit einem in dem Lager 40 gelagerten Achszapfen 42 a und einen scheibenförmigen Permanentmagneten 42 c, der an der Basisplatte befestigt ist. Der Magnet 42 c, der koaxial im Einführabschnitt 12 liegt, steht unmittelbar benachbart der proximalen End­ wandung des Gehäuses 16 a gegenüber. Somit stehen sich die Magnete 28 c und 42 c des Antriebsbauteiles 28 und des angetriebenen Bauteiles 42 gegenüber, wobei die distale Endwandung des Einführabschnittes 12 und die proximale Endwandung 16 c des Gehäuses 16 zwischen ihnen liegt. In­ folgedessen sind diese beiden Magnete magnetisch mitein­ ander gekoppelt. Wenn sich das Antriebsbauteil 28 dreht, dreht sich das angetriebene Bauteil 42 entsprechend.

Innerhalb der Abtastkammer 36 ist ferner ein drehbarer Reflektor 44 angeordnet. Er liegt zwischen dem Ultra­ schallvibrator 38 und dem angetriebenen Bauteil 42 und ist mit dem Achszapfen 42 a des angetriebenen Bauteiles 42 verbunden. Somit kann er sich mit dem angetriebenen Bauteil 42 drehen. Der Reflektor 44 besitzt eine reflek­ tierende Fläche 44 a, die um 45° zur Drehachse des ange­ triebenen Bauteiles geneigt ist, d.h. zur Längsachse des Einführabschnittes 12. Die Fläche 44 a reflektiert die von dem Vibrator 38 erzeugten Ultraschallwellen, so daß diese Wellen durch das Ultraschallfenster 37 abgestrahlt werden. So, wie der Reflektor 44 sich dreht, werden die durch die Fläche 44 a reflektierten Wellen um die Rota­ tionsachse des Reflektors abgelenkt. Die durch das Ul­ traschallfenster 37 abgestrahlten Ultraschallwellen treffen auf das Gewebe der untersuchten Körperhöhlung, werden durch das Gewebe reflektiert und treten durch das Ultraschallfenster 37 wieder in die Abtastkammer 36 ein. Dort werden sie durch die Oberfläche 44 a reflektiert und von der Endfläche 38 a des Vibrators 38 empfangen.

Um mit dem Ultraschallendoskop eine Ultraschalldiagnose erstellen zu können, wird der Einführabschnitt 12 in das zu untersuchende innere Organ eingeführt und das Ultra­ schallfenster 37 gegen den zu untersuchenden Bereich ge­ richtet. Dann wird der Motor 34 eingeschaltet, so daß das Antriebsbauteil 28 durch die Transmissionswelle 32 gedreht wird. Infolgedessen drehen sich das angetriebene Bauteil 42, das magnetisch mit dem Antriebsbauteil 28 gekoppelt ist, und der Reflektor 44 mit. Die Umdrehungs­ geschwindigkeit des Motors 34 wird je nach Art des zu untersuchenden Organes geregelt. In diesem Stadium wird der Ultraschallvibrator 38 eingeschaltet, so daß Ultra­ schallwellen erzeugt und von der Fläche 38 a abgestrahlt werden. Die Wellen werden an der reflektierenden Fläche 44 a des sich drehenden Reflektors 44 reflektiert und durch das Ultraschallfenster 37 weitergeleitet, um das Organ abzutasten. Die vom Organ reflektierten Wellen treten durch das Ultraschallfenster 37 in die Abtastkam­ mer 36 ein, werden durch die Fläche 44 a reflektiert und von der Fläche 38 a des Vibrators 38 empfangen. Die Wel­ len werden in ein elektrisches Signal umgewandelt, wel­ ches durch die Signalkabel 33 a und 33 b zu dem Bildaufbe­ reitungsgerät geleitet und durch dieses aufbereitet wird. Das aufbereitete Signal wird als Bild auf dem Wie­ dergabegerät wiedergegeben.

Bei diesem Ultraschallendoskop ist das angetriebene Bau­ teil 42, das innerhalb des Ultraschallbauteiles 16 ange­ ordnet und mit dem Reflektor 44 gekoppelt ist, magne­ tisch mit dem Antriebsbauteil 28 verbunden, welches im Einführabschnitt 12 angeordnet ist. Auf diese Weise kön­ nen das angetriebene Bauteil 42 und der Reflektor 44 durch Fernbedienung von dem Einführabschnitt 12 aus ge­ dreht werden, indem das Antriebsbauteil 28 gedreht wird. Somit braucht die Transmissionswelle 32 nicht an dem Re­ flektor 44 angekoppelt zu werden und das Antriebssystem benötigt keine Dichtungsmittel in der Wandung der Ab­ tastkammer 36. Dadurch ist das Antriebssystem frei von jeglichen Reibungsverlusten, die auf die Verwendung von Dichtungsmitteln zurückzuführen sind.

Der Antriebsmechanismus der Ultraschallbaueinheit 16 ist mechanisch nicht verbunden mit dem Antriebssystem des Einführabschnittes 12, so daß die Ultraschallbaueinheit 16 leicht von dem Einführabschnitt 12 durch Lösen des Verbindungsringes 35 getrennt werden kann. Somit kann das Ultraschallbauteil 16 auf einfache Weise durch ein anderes Bauteil mit einer unterschiedlichen Ultraschall­ frequenz oder einem Reflektor, dessen reflektierende Fläche 44 a einen anderen Neigungswinkel hat, ersetzt werden.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 sind gleiche oder gleichwirkende Teile wie beim ersten Ausführungs­ beispiel mit den gleichen Bezugszeichen versehen.

In der Abtastkammer 36 ist ein zylindrischer Rotor 46 koaxial zum Einführabschnitt 12 angeordnet. Er ist in Lagern 48 gelagert, so daß er sich um seine Achse drehen kann. Der Ultraschallvibrator 38 ist an demjenigen Teil­ stück der Umfangswandung des Rotors 46 angebracht, die dem Ultraschallfenster 37 gegenüberliegt. Das scheiben­ förmige angetriebene Bauteil 42, das von einem Perma­ nentmagneten gebildet wird, ist koaxial an derjenigen Endfläche des Rotors 36 befestigt, die zum Einführab­ schnitt 12 hinweist, und steht unmittelbar benachbart der proximalen Endwandung 16 c des Gehäuses 16 a gegen­ über. Somit ist das angetriebene Bauteil 42 magnetisch mit dem Antriebsbauteil 28 gekoppelt, das im Einführab­ schnitt 12 vorgesehen ist. Ein scheibenförmiges erstes Signalübertragungselement 40 mit einer eingelegten Spule ist koaxial am anderen Ende des Rotors 46 befestigt. Die eingelegte Spule ist elektrisch durch einen Leitungs­ draht 51, der durch den Rotor 46 verläuft, mit dem Ul­ traschallvibrator 38 verbunden. Der Rotor 46 ist mit einem Dämpfungswerkstoff 52 ausgefüllt, beispielsweise einem elastischen Kunststoff, der unerwünschte Ultra­ schallwellen absorbiert. Ein scheibenförmiges zweites Signalübertragungselement 54, ebenfalls mit einer einge­ legten Spule, ist außerhalb der Abtastkammer 36 inner­ halb des Gehäuses 16 a angeordnet. Das zweite Signalüber­ tragungselement 54 steht dem ersten Signalübertragungs­ element 50 gegenüber. Die Spule in dem zweiten Signal­ übertragungselement 54 ist mit dem Bildaufbereitungsge­ rät und dem Bildwiedergabegerät durch die Signalkabel 33 a und 33 b verbunden.

Wenn das Antriebsbauteil 28 durch den Motor 34 gedreht wird, werden das angetriebene Bauteil 42 und der Rotor 46 synchron mitgedreht. Infolgedessen werden die von dem Ultraschallvibrator 38 erzeugten Ultraschallwellen durch das Ultraschallfenster 37 abgestrahlt und können das zu untersuchende Objekt entlang eines Kreises um die Dreh­ achse des Rotors 46 abtasten. Die von dem inneren Organ reflektierten Ultraschallwellen werden durch das Ultra­ schallfenster 37 in die Abtastkammer 36 geleitet, und von dem Vibrator 38 empfangen. Die empfangenen Wellen werden in ein elektrisches Signal umgewandelt, das der Spule in dem ersten Signalübertragungselement 50 durch den Leitungsdraht 51 zugeführt wird. Das elektrische Signal wird durch die Spule in ein magnetisches Signal umgewandelt, das seinerseits dem zweiten Signalübertra­ gungselement 54 zugeführt wird. Dann wird das magneti­ sche Signal wieder durch die Spule in dem zweiten Si­ gnalübertragungselement 54 in ein elektrisches Signal umgewandelt, das seinerseits durch die Signalkabel 33 a und 33 b zum Bildaufbereitungsgerät geleitet wird.

Abgesehen von dieser Ausstattung mit dem Rotor 46 funk­ tioniert das zweite Ausführungsbeispiel in gleicher Wei­ se wie das erste Ausführungsbeispiel.

Es versteht sich von selbst, daß die vorliegende Erfin­ dung durch das beschriebene Ausführungsbeispiel nicht begrenzt wird. Verschiedene Änderungen und Modifikatio­ nen können vorgenommen werden, ohne daß dadurch der all­ gemeine Erfindungsgedanke verlassen wird. Obwohl sowohl das Antriebsbauteil als auch das angetriebene Bauteil in den Ausführungsbeispielen mit einem Magnet ausgerüstet ist, genügt es, wenn lediglich eines von ihnen einen Ma­ gnet besitzt. Das andere kann auch mit einem magneti­ schen Werkstoff ausgerüstet werden.

Claims (6)

1. Ultraschallendoskop mit einem Bedienungsab­ schnitt, einem sich an den Bedienungsabschnitt anschlie­ ßenden Einführabschnitt mit einer Längsachse, der in ei­ ne zu untersuchende Körperhöhlung einführbar ist, einer am distalen Endstück des Einführabschnittes angeordneten Ultraschalleinheit, die ein Gehäuse mit einem Ultra­ schallfenster und eine mit einem flüssigen Ultraschall­ übertragungsmedium gefüllte Abtastkammer aufweist, einem Ultraschallgenerator in der Abtastkammer und einer dreh­ baren Abtastvorrichtung, die die vom Ultraschallgenera­ tor erzeugten Ultraschallwellen durch das Ultraschall­ fenster abstrahlt und mehrfach unter einem vorgewählten Winkel ablenkt, und mit Antriebsmitteln zur Drehung der Abtastvorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ triebsmittel aus einem am distalen Endstück des Einführ­ abschnittes (12) angeordneten Antriebsbauteil (28), das um eine parallel zur Längsachse des Einführabschnittes verlaufende Achse gedreht werden kann, und einer An­ triebsquelle (34) bestehen, die das Antriebsbauteil dreht, und daß die Abtastvorrichtung ein angetriebenes Bauteil (42) aufweist, das in der Abtastkammer (36) an­ geordnet ist und dem Antriebsbauteil gegenübersteht, so daß es um die gleiche Achse wie das Antriebsbauteil ge­ dreht werden kann, wobei das angetriebene Bauteil magne­ tisch mit dem Antriebsbauteil verbunden ist, so daß es die gleiche Drehbewegung wie das Antriebsbauteil aus­ führt.

2. Ultraschallendoskop nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß wenigstens das Antriebsbauteil oder das angetriebene Bauteil (28, 42) einen ersten Magnet (28 c) und das andere Bauteil einen zweiten Magneten (42 c) oder einen magnetischen Werkstoff, der mit dem er­ sten Magnet magnetisch zusammenwirkt, aufweist.

3. Ultraschallendoskop nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung einen drehbaren Reflektor (44) aufweist, der mit dem angetriebenen Bau­ teil (42) gekoppelt ist und mit diesem synchron gedreht werden kann, und daß der Reflektor eine Oberfläche (44 a) zur Reflektion der von dem Ultraschallgenerator (38) er­ zeugten Ultraschallwellen, die von ihm durch das Ultra­ schallfenster (37) abgestrahlt werden, und zur Reflek­ tion der durch das Ultraschallfenster in die Abtastkam­ mer eintretenden, reflektierten Ultraschallwellen auf den Ultraschallgenerator aufweist.

4. Ultraschallendoskop nach Anspruch 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Abtastvorrichtung einen Rotor (46) aufweist, der mit dem angetriebenen Bauteil (42) gekop­ pelt ist, so daß er sich synchron mit diesem dreht, und daß der Ultraschallgenerator (38) an dem Rotor befestigt ist, so daß er zum Ultraschallfenster (37) ausgerichtet ist.

5. Ultraschallendoskop nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ultraschallabtasteinheit (16) ein erstes Signalübertragungselement (50) aufweist, das an dem Rotor (46) befestigt und mit dem Ultraschallgenera­ tor (38) elektrisch verbunden ist, um ein vom Ultra­ schallgenerator geliefertes elektrisches Signal in ein magnetisches Signal umzuwandeln, und daß sie ein zweites Signalübertragungselement (54) aufweist, das außerhalb der Abtastkammer (36) in dem Gehäuse (16) und gegenüber dem ersten Signalübertragungselement angeordnet ist, um das magnetische Signal vom ersten Signalübertragungsele­ ment zu empfangen und in ein elektrisches Signal umzu­ wandeln.

6. Ultraschallendoskop nach einem der vorhergehen­ den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (16) abnehmbar an dem distalen Endstück des Einführab­ schnittes (12) befestigt ist.