DE4012761A1 - Ultrasonic particle size measurement for gall stone lithotripsy - uses measured velocity of particles in organ body fluid - Google Patents
Ultrasonic particle size measurement for gall stone lithotripsy - uses measured velocity of particles in organ body fluidInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur indirekten Bestimmung der Größe von Gallensteinpartikeln durch Messung ihrer Sinkgeschwindigkeit während der Litho tripsie mittels Ultraschall sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.The invention relates to a method for indirect Determination of the size of gallstone particles by Measuring their sink rate during the litho tripsie using ultrasound as well as a device to carry out the procedure.
Bei der Lithotripsie erzeugen wiederholt angewandte Stoßwellen in den Körpersteinen kurzzeitig hohe Druck spannungen, durch die jeweils äußeren Schichten der Körpersteine abgesprengt werden (Abplatz-Effekt). Auf diese Weise können die Steine sukzessiv zerkleinert werden. Dabei entstehen im Organvolumen zahlreiche Trümmerstücke verschiedener Größe. Für eine Steinzer trümmerung sind beispielsweise bis zu zweitausend Stoß wellenimpulse notwendig, die im Abstand von etwa einer Sekunde (EKG-getriggert) erzeugt werden.In lithotripsy produce repeatedly applied Shock waves in the body stones briefly high pressure tensions, through the respective outer layers of the Body stones are blasted off (chipping effect). On this way the stones can be crushed successively will. This creates numerous organs Debris of various sizes. For a stone For example, debris is up to two thousand bumps wave impulses necessary, which are at a distance of about one Second (ECG triggered).
Dieser Vorgang wird vom Arzt aus zwei Gründen mit Hilfe eines bildgebenden Ultraschall- oder Röntgenverfahrens beobachtet: Zum einen muß gewährleistet sein, daß sich der - in der Regel größte - Stein im Fokus der Stoß wellenapparatur befindet, das heißt, das genaue Zielen muß gewährleistet sein. Zum anderen muß der Erfolg der Behandlung kontrolliert und der Zeitpunkt ihrer Beendi gung bestimmt werden. Eine zu lange Behandlung würde zu einer unnötigen Gewebsbelastung führen und eine zu kurze, das Risiko einer Verstopfung der Gallenabgänge vergröß ern und eine erneute Behandlung notwendig machen.This process is assisted by the doctor for two reasons an ultrasound or X-ray imaging process observed: On the one hand, it must be guaranteed that the - usually the largest - stone in focus the shock shaft equipment, that is, the precise aiming must be guaranteed. On the other hand, the success of the Treatment controlled and the time of its termination be determined. Too long a treatment would be too lead to unnecessary tissue stress and a too short, increases the risk of constipation of the bile ducts and require further treatment.
Die Kontrolle des Steinabbaues ist am Anfang einer Be handlung noch relativ problemlos, weil es sich zunächst um gut erkennbare Objekte handelt. Der häufigste Durch messer derselben beträgt etwa 18 mm. Bei kleineren Ob jekten wird die Größenbestimmung jedoch zunehmend schwie riger. Am Ende der Behandlung sollte aber sichergestellt sein, daß nur noch Partikel mit einer Größe von einem bis zwei Millimeter im Organvolumen enthalten sind, die z. B. auf natürlichem Wege abgeführt werden können (Ab bruchkriterium). The control of the stone mining is at the beginning of a loading plot still relatively easy because it is initially are clearly recognizable objects. The most common through the diameter of the same is about 18 mm. With smaller ob However, size determination is becoming increasingly difficult riger. At the end of treatment, however, should be ensured be that only particles with a size of one up to two millimeters in the organ volume, which e.g. B. can be dissipated naturally (Ab fraction criterion).
Bei bekannten bildgebenden Verfahren zur genaueren Be
urteilung der Größe kleiner Objekte ist nachteilig,
erstens, daß Partikel, die auf dem Organboden angehäuft
sind, im Bild nicht mehr gut als Individuen erkennbar
sind, weil ihre Konturen schlecht zuzuordnen sind. Ein
großer strukturierter Stein läßt sich zum Beispiel häu
fig nicht von einer Ansammlung kleiner Steine unter
scheiden;
zweitens, daß ein bis zwei Millimeter große Objekte für
alle in diesem Zusammenhang verwendeten bildgebenden
Verfahren mit ihren Abmessungen in der Nähe der Auf
lösungsgrenze des bildgebenden Verfahrens liegen, also
schon wegen der prinzipiellen Verwischung des Punkt
bildes schlecht vermeßbar sind;
drittens, daß an die Abbildungsqualität des bildgeben
den Gerätes relativ hohe Anforderungen gestellt werden
müssen, was die Anschaffung und Unterhaltung entspre
chend kostspielig macht;
viertens, daß Einstellungen des bildgebenden Gerätes,
zum Beispiel der Fokus des Ultraschall-Scanners, oft
kontrolliert und/oder korrigiert werden müssen;
fünftens, daß die Aufwirbelungsdauer der Steine nach
einem Stoß zu kurz ist und deren Geschwindigkeiten zu
groß sind, um kleine Partikel größenmäßig hinreichend
gut während der Bewegung im Bild erkennen zu können;
sechstens, daß an die Aufmerksamkeit und Erfahrung des
behandelnden Arztes einige Anforderungen gestellt wer
den müssen.In known imaging methods for more precise assessment of the size of small objects, it is disadvantageous that
first, that particles that are piled up on the organ floor are no longer easily recognizable as individuals in the picture because their contours are difficult to assign. For example, a large structured stone often cannot be distinguished from a collection of small stones;
secondly, that one to two millimeter large objects for all imaging processes used in this context with their dimensions are close to the resolution limit of the imaging method, that is, due to the principle blurring of the point image, are difficult to avoid;
third, that relatively high demands must be placed on the imaging quality of the imaging device, which makes the acquisition and maintenance correspondingly expensive;
fourth, that settings of the imaging device, for example the focus of the ultrasound scanner, often have to be checked and / or corrected;
fifthly, that the time of whirling up of the stones after an impact is too short and their speeds are too high to be able to recognize small particles in size sufficiently well during movement in the image;
sixthly, that the attending physician's attention and experience must meet certain requirements.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, die oben erwähn ten Nachteile einer direkten, in der heutigen Praxis weitgehend subjektiven Beurteilung der Partikelgröße aus dem Ultraschall- oder Röntgenbild zu umgehen, um dem Arzt die Erfolgskontrolle und die Bestimmung des optimalen Zeitpunktes für eine Beendigung der Behand lung zu erleichtern.The object of the present invention is that mentioned above ten disadvantages of a direct, in today's practice largely subjective assessment of particle size bypass from the ultrasound or x-ray image the doctor to monitor success and determine the optimal time for an end of treatment ease.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Partikelgrößen aus der mit einer Ultraschall-Impuls echo-Methode gemessenen Sinkgeschwindigkeit ermittelt werden, mit der die Steine bzw. Steintrümmer nach der Aufwirbelung durch den Stoßwellenimpuls in der Organ flüssigkeit zu Boden fallen.The object is achieved in that the particle sizes from that with an ultrasound pulse echo method measured sink rate with which the stones or stone debris after the Swirling up by the shock wave impulse in the organ liquid falling to the ground.
Wie man beobachten kann, werden die Steine oder Bruch stücke beim Stoß entweder direkt, oder bei Steinan häufungen mehr oder weniger indirekt, das heißt durch Sekundärstöße, in das Organvolumen geschleudert. Typisch ist eine Aufwirbelung praktisch aller Partikel, wobei ein Teil maximal bis zu etwa 0,5 Sekunden in Be wegung bleibt. Dabei kann der Prozentsatz von Teilchen, der hoch bzw. lange genug fliegt, für die erfindungs gemäße Ultraschallmessung herangezogen werden.As you can see, the stones or breakage pieces at the impact either directly, or at Steinan accumulations more or less indirectly, that is, through Secondary impacts, thrown into the organ volume. A whirling up of practically all particles is typical, with a part up to a maximum of about 0.5 seconds in Be movement remains. The percentage of particles, that flies high or long enough for the invention appropriate ultrasound measurement can be used.
Bei Testversuchen wurden die Fallgeschwindigkeiten mit kurzen, d. h. breitbandigen Schallimpulsen in zeitlichem Abstand von etwa 20-50 msec gemessen (Impulsschall- Verfahren). In test trials, the falling speeds were measured with short, d. H. broadband sound impulses in temporal Distance of about 20-50 msec measured (impulse sound Method).
Da die Bewegungsimpulse hauptsächlich von den Partikeln ausgehen und nicht von der Organflüssigkeit, kann man die Flüssigkeit näherungsweise als ruhend betrachten.Because the movement impulses mainly from the particles can go out and not from the organ fluid, one can approximately consider the liquid to be dormant.
Dann besteht in der letzten Phase der Bewegung, in der die Teilchen nach unten fallen, aufgrund der hydrody namischen Verhältnisse, für die die Viskosität der Gallenflüssigkeit, die Dichte der Körper und die Reynold′sche Zahl von Wichtigkeit sind, ein einfacher funktioneller Zusammenhang zwischen dem Durchmesser d und der Geschwindigkeit v der Körper, was hier ausge nutzt wird.Then in the last phase of the movement there is the particles fall down due to the hydrody Named ratios for which the viscosity of the Bile, the density of the body and the Reynold's number are important, a simple one functional relationship between the diameter d and the speed v of the body, what emerged here is used.
Empirisch ergibt sich für Teilchen-Durchmesser von 1-10 mmFor particle diameters, empirically this results in 1-10 mm
d = const. V2 d = const. V 2
mit const. = 3,54 × 10-3 sec2 cm-1 (CGS).with const. = 3.54 × 10 -3 sec 2 cm -1 (CGS).
Durch das erfindungsgemäße Verfahren können die oben
angeführten Nachteile der Beurteilung der Größe kleiner
Steinpartikel mittels bildgebender Verfahren umgangen
oder ausgeräumt werden,
1. da man zur Beurteilung der Steingrößen weniger auf die
Partikelanhäufungen angewiesen ist, deren genaue Zusam
mensetzung schlecht zu erkennen ist;
2. da die prinzipiell nur relativ unscharf abbildbaren
Partikel der Größe von 1 bis 2 mm - das sind gerade
diejenigen, die das Abbruchkriterium erfüllen - besser
identifiziert werden können;
3. da die Verbesserung der Erkennbarkeit nicht durch eine
eventuell mögliche, jedoch meistens aufwendige Quali
tätsverbesserung des bildgebenden Kontrollgerätes her
beigeführt werden muß;
4. da die Justierung und optimale elektronische Einstel
lung des bildgebenden Gerätes weniger kritisch ist;
5. da man weniger auf die Größenerkennung kurzzeitig
schnell bewegter Teilchen angewiesen ist; und
6. da die Durchführung der Lithotripsie für den behandeln
den Arzt erleichtert wird.The above-mentioned disadvantages of assessing the size of small stone particles by means of imaging methods can be avoided or eliminated by the method according to the invention,
1. since one is less dependent on the particle accumulations to assess the stone sizes, the exact composition of which is difficult to see;
2. since the particles of 1 to 2 mm in size, which in principle can only be imaged in a relatively blurred manner - these are precisely those which meet the termination criterion - can be better identified;
3. since the improvement of the recognizability does not have to be brought about by a possible, but mostly complex, quality improvement of the imaging control device;
4. since the adjustment and optimal electronic setting of the imaging device is less critical;
5. since one is less dependent on the size detection of temporarily fast moving particles; and
6. since the treatment of the lithotripsy is made easier for the doctor.
Es sei nochmals verdeutlicht, daß durch das erfindungs gemäße Verfahren nicht etwa alle vorhandenen Steinbruch stücke systematisch vermessen werden können, sondern nach jedem Stoßwellenimpuls eine Art Stichprobe der gerade vorliegenden Größenverteilung gewonnen wird. Die nicht sehr große Ausbeute an hochfliegenden Teilchen wird dabei durch die hohen Schußzahlen wieder wettge macht. It should be clarified again that by the invention procedures not all existing quarries pieces can be measured systematically, but after each shock wave impulse a kind of sample of the current size distribution is obtained. The not very high yield of soaring particles will be compensated by the high number of shots makes.
Mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Messung der Partikelgröße werden daher die Ergebnisse beispiels weise der jeweils letzten hundert Schüsse in einer Größenverteilung zusammengefaßt, und diese wird als Histogramm dargestellt. Die unmittelbare Messung kann jedoch auch durch ein akustisches Signal angezeigt werden.With an inventive device for measuring the Particle size is therefore the results for example of the last hundred shots in one Size distribution summarized, and this is called Histogram shown. The immediate measurement can but also indicated by an acoustic signal will.
Einzelheiten der Erfindung werden nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels in Verbindung mit den zugehörigen Zeichnungen näher beschrieben.Details of the invention are given below an embodiment in connection with the associated drawings described in more detail.
Von den Zeichnungen zeigt:From the drawings shows:
Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens mit an sich bekanntem B-Bild-Scanner als Grundgerät; Fig. 1 is a schematic representation of the method according to the invention with a known per se B image scanner as a basic unit;
Fig. 2 Sonde und Schallfeld bei einem Linear-Array-Scanner mit modifi zierter Elementansteuerung; Fig. 2 probe and sound field in a linear array scanner with modifi ed element control;
Fig. 3 Scanner und Sonde wie in Fig. 2, jedoch Sonde mit zusätzlichen schalloptischen Elementen; Fig. 3 scanners and probe as in Figure 2 but with additional sound-probe optical elements.
Fig. 4 Sonde und Schallfeld bei einem mechanischen Sektor-Scanner mit Ring-Array-Transducer; Fig. 4 probe and sound field in a mechanical sector scanner with annular array transducers;
Fig. 5 eine weitere einfache Ausführungs form einer Partikelmeßvorrichtung, und Fig. 5 shows another simple embodiment form of a particle measuring device, and
Fig. 6 eine weitere einfache Partikelmeß vorrichtung in Kombination mit einer Linear-Array-Sonde. Fig. 6 shows a further simple particle measuring device in combination with a linear array probe.
Fig. 1 zeigt das Prinzipschaltbild einer Vorrichtung, die den Vorteil hat, daß als Meßeinheit ein Ultraschall- B-Bild-Scanner, ein bei der Lithotripsie ohnehin häufig verwendtes bildgebendes Kontrollgerät - verwendet wird. Die Geschwindigkeitsmessung wird mit Hilfe der Auswerte- Einheit genannten Vorrichtung 1 bis 5 an der Signalaus gangsseite des Ultraschall-B-Bild-Scanners durchgeführt, wobei eine Änderung des Gerätes selbst nicht erforder lich ist. Für die Messung wird das normale B-Bild ver wendet. Dabei können nur solche Partikel erfaßt werden, die sich in der Scan-Ebene, der XZ-Ebene, befinden. Die Meßausbeute ist also kleiner als 100 Prozent. Fig. 1 shows the basic circuit diagram of a device which has the advantage that as a measuring unit, an ultrasonic B-mode scanner, a anyway often verwendtes in lithotripsy imaging control unit - is used. The speed measurement is carried out with the aid of the device 1 to 5 called the evaluation unit on the signal output side of the ultrasound B-image scanner, a change in the device itself not being required. The normal B-scan is used for the measurement. Only particles that are in the scan plane, the XZ plane, can be detected. The measurement yield is therefore less than 100 percent.
Die Auswerte-Einheit besteht aus einem Zeilen- oder Bildspeicher 1 und einer nachgeschalteten Berechnungs einheit 2, z. B. einem Mikroprozessor, sowie einem Histogramm-Speicher 3 für die Zusammenfassung der Ergebniswerte, dessen Inhalt in 4 angezeigt wird. Für die Anzeige der momentanen Messung ist zusätzlich ein akustischer Signalgeber 5 vorgesehen. The evaluation unit consists of a line or image memory 1 and a downstream calculation unit 2 , for. As a microprocessor, and a histogram memory 3 for a summary of the result values, whose content is displayed in Fig.4. An acoustic signal transmitter 5 is additionally provided for displaying the current measurement.
Der Auswerte-Algorithmus der Berechnungseinheit hat die Z-Position der Partikel im Bild zu bestimmen, wobei Z die Koordinate in Schallrichtung bedeutet, und aus der Änderung der Positionen in aufeinanderfolgenden Bildern (Moving Target Detection) die Geschwindigkeit in Z-Rich tung sowie hieraus über den funktionellen Zusammenhang zwischen Steingröße und Sinkgeschwindigkeit den Parti keldurchmesser zu berechnen. Hier ist vorausgesetzt, daß in vertikaler Richtung gemessen wird. Andernfalls werden nur Komponenten der Sinkgeschwindigkeit erfaßt (was rechnerisch berücksichtigt werden kann).The evaluation algorithm of the calculation unit has the Determine the Z position of the particles in the image, where Z means the coordinate in the sound direction, and from the Change positions in successive images (Moving Target Detection) the speed in Z-Rich as well as from this on the functional connection between the stone size and sinking speed to calculate the core diameter. Here it is assumed that is measured in the vertical direction. Otherwise only components of the rate of descent are recorded (which can be taken into account mathematically).
Bei der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsform ergeben sich Vorteile bezüglich der Datenspeicherung und Berech nung, da die X-Koordinate der Partikel nicht mitgemessen wird. Grundgerät ist hierbei ein Linear-Array-Scanner, bei dem die Möglichkeit besteht, die Ansteuerung der Array-Elemente kurzzeitig zu ändern. Der Scanner ist mit einer Auswerte-Einheit verbunden, wie sie bereits im Zusammenhang mit Fig. 1 vorstehend beschrieben worden ist.In the embodiment shown in FIG. 2, there are advantages with regard to data storage and calculation, since the X coordinate of the particles is not measured. The basic device here is a linear array scanner, with which it is possible to briefly change the control of the array elements. The scanner is connected to an evaluation unit, as has already been described above in connection with FIG. 1.
Zur Erzeugung des Sendeimpulses mit der Sonde 1 werden - unter kurzzeitiger Abschaltung des normalen Abbil dungsmodus - alle Array-Elemente oder ein größerer Teil in der Mitte des Arrays so angesteuert, daß eine breite, z. B. ebene Impulswellenfront 2 entsteht, die den im Gesichtsfeld der Sonde (Scan-Ebene) liegenden Objekt bereich 3 erreicht. Zum Empfang einer Echowelle 8 wird eine Elementgruppe 5 in der Mitte des Arrays eingeschal tet, die zur Erzielung einer breiten Empfangscharakte ristik hinreichend klein sein muß. To generate the transmit pulse with the probe 1 - with a brief switch-off of the normal imaging mode - all array elements or a larger part in the middle of the array are controlled so that a wide, z. B. plane impulse wave front 2 arises which reaches the object area 3 lying in the field of view of the probe (scan plane). To receive an echo wave 8 , an element group 5 is switched on in the middle of the array, which must be sufficiently small to achieve a broad reception characteristic.
Eine weitere Ausführungsform einer Meßeinrichtung ist in Fig. 3 dargestellt, bei der ebenfalls von einem Linear-Array-Scanner als Grundgerät ausgegangen wird, dessen Phasensteuerung kurzzeitig änderbar ist; der Vorteil dieser Anordnung besteht in einer möglichen hundertprozentigen Meßausbeute.Another embodiment of a measuring device is shown in FIG. 3, in which a linear array scanner is also assumed as the basic device, the phase control of which can be changed briefly; the advantage of this arrangement is a possible 100 percent measurement yield.
Die divergente Kugelwelle 3.1 wird durch eine am Rande des Arrays liegende Elementgruppe 2, die auf Kosten des B-Bild-Gesichtsfeldes ausschließlich für die Steingrößen bestimmung reserviert sein muß, erzeugt, wobei die Bün delöffnung in X- und Y-Richtung durch eine vorgesetzte sphärische Zerstreuungslinse 3 bewirkt wird. Hierdurch wird das ganze Objekt 5 vom Schall erreicht. Der Empfang der Echowelle 8 geschieht durch eine zweite, z. B. am anderen Rand des Arrays reservierte Elementgruppe 6, die eine sphärische Sammellinse 7 mit optimierter Aper tur als Vorsatz aufweist. Die Linse 7 bildet den Objekt mittelpunkt auf die Schwingerleiste 6 ab.The divergent spherical wave 3.1 is generated by an element group 2 lying on the edge of the array, which must be reserved exclusively for the stone size determination at the expense of the B-image field of view, the bundle opening in the X and Y directions being preceded by a spherical one Diffusing lens 3 is effected. As a result, the entire object 5 is reached by the sound. The reception of the echo wave 8 is done by a second, for. B. at the other edge of the array reserved element group 6 , which has a spherical converging lens 7 with an optimized aperture as an attachment. The lens 7 forms the object center on the vibrating bar 6 .
Bei einer weiteren, in Fig. 4 dargestellten Ausführungs form einer Meßvorrichtung erfolgt die Geschwindigkeits messung ebenfalls unter Heranziehung der Funktionen des bildgebenden Kontrollgerätes. Das Gerät ist hier ein mechanischer Sektor-Scanner mit Ring-Array-Transducer, wie er z. B. in einer Stoßwellenapparatur in Inline-An ordnung verwendet werden kann. Es sind hier ebenfalls kurzzeitige Änderungen der elektronischen Steuerfunk tionen notwendig. Außerdem ist für einen optimalen Empfangsvorgang in der Regel eine geringe Änderung der Ring-Konfiguration für den Empfangsvorgang, bzw. eine Berücksichtigung des erfindungsgemäßen Verfahrens bei der Auslegung der Ringanordnung zu empfehlen.In a further embodiment of a measuring device shown in FIG. 4, the speed measurement is also carried out using the functions of the imaging control device. The device here is a mechanical sector scanner with a ring array transducer, such as that used for. B. can be used in a shock wave apparatus inline order. Short-term changes to the electronic control functions are also necessary here. In addition, a slight change in the ring configuration for the reception process, or consideration of the method according to the invention when designing the ring arrangement, is generally recommended for an optimal reception process.
Vorteil dieser Ausführungsform ist darin zu sehen, daß das ganze in Frage kommende Objektvolumen relativ ein fach erfaßt wird, so daß folglich eine maximal mögliche Meßausbeute erreicht wird, was erfindungsgemäß dadurch erfolgt, daß während der normalen Scan-Bewegung bei einer mittleren Drehposition des Transducer-Kopfes 1 die Phasenansteuerung der Ringelemente 2 beim Senden so geändert wird, daß eine divergierende Kugelwelle 3 emit tiert wird, die ein Objektvolumen von der Größe einiger Zentimeter überdeckt.An advantage of this embodiment can be seen in the fact that the entire object volume in question is recorded relatively easily, so that consequently a maximum possible measurement yield is achieved, which is achieved according to the invention in that during the normal scan movement at an average rotational position of the transducer Head 1, the phase control of the ring elements 2 is changed during transmission so that a diverging spherical shaft 3 is emitted, which covers an object volume the size of a few centimeters.
Für einen optimalen Empfang der Echowelle 8 wird hier bei ein Wandlerelement notwendig, das aus Gründen einer möglichst geringen Richtungsselektivität und geringen Impulsverformung relativ klein ist, in der Regel kleiner als das zentrale Schwingerelement des Ring-Arrays. Die sem Erfordernis wird erfindungsgemäß dadurch entsprochen, daß das zentrale Element des Ring-Arrays zweiteilig aus gebildet ist, z. B. als Ring, der eine kleine Kreis scheibe umschließt.For an optimal reception of the echo wave 8 , a converter element is necessary here which is relatively small for reasons of the lowest possible directional selectivity and low pulse deformation, generally smaller than the central oscillating element of the ring array. The sem requirement is met according to the invention in that the central element of the ring array is formed in two parts, for. B. as a ring that surrounds a small circular disc.
Der Ring kann auch entfallen, was dann auf Verkleine rung des zentralen Schwingers hinausläuft. Diese Ver kleinerung hat keine gravierende Auswirkung auf die Punktbild-Funktion des Scanners. Ein Fehler könnte au ßerdem durch erhöhte Verstärkung im zentralen Kanal teilweise kompensiert werden. Beim Empfang ist nur dieses für die Zusatzmessung optimierte zentrale Schwingerelement eingeschaltet. The ring can also be omitted, which then reduces central oscillator runs out. This ver reduction has no serious impact on the Scanning function of the scanner. An error could also occur also through increased gain in the central channel partially compensated. When receiving is only this central optimized for the additional measurement Vibrating element switched on.
Die Auswerte-Einheit (vgl. Fig. 1) hat, wie im vorher gehenden Beispiel, nur von Z abhängige Signale auf vor handene Echoimpulse hin zu untersuchen und zu verglei chen. Der Moving-Target-Algorithmus muß, wie im vorher gehenden Beispiel, die wegen des großen angesprochenen Objektvolumens häufiger vorkommenden Überlappungen von Echoimpulsen tolerieren, sowie einen größeren Anteil von Echos unbewegter Strukturen zulassen. Dies gilt auch für die folgenden Anwendungsbeispiele.The evaluation unit (see FIG. 1) has, as in the previous example, to examine and compare only signals dependent on Z for existing echo pulses. As in the previous example, the moving target algorithm must tolerate the overlap of echo pulses which occurs more frequently because of the large object volume addressed, and must allow a larger proportion of echoes from unmoving structures. This also applies to the following application examples.
Fig. 5 zeigt eine Meßvorrichtung, die funktionell unab hängig von einem bildgebenden Gerät ist. Wie im vorher gehenden Ausführungsbeispiel, wird auch bei dieser Meß vorrichtung eine maximale Meßausbeute erzielt. Der Schallkopf 1 besteht aus einem konvex gekrümmten, rela tiv großen Einzelschwinger 2, der ein breites Schall bündel 3 von wenigstens der Größe des Objekts 4 erzeugt, und einem in einer zentralen Bohrung des Schwingers 2 befindlichen Empfangsschwinger 5 für die Echowelle 8, der aufgrund seiner kleinen Abmessung eine breite Richt wertfunktion besitzt. Fig. 5 shows a measuring device which is functionally independent from an imaging device. As in the previous embodiment, a maximum measurement yield is achieved with this measuring device. The transducer 1 consists of a convexly curved, rela tively large single transducer 2 , which produces a wide sound bundle 3 of at least the size of the object 4 , and a receiving transducer 5 for the echo wave 8 located in a central bore of the transducer 2 , due to its small dimension has a broad guideline function.
Wenn man von der hier erwünschten, sehr schlechten Fokussierung absieht, entspricht diese Meßanordnung ohne die Auswerte-Einheit 6 einem an sich bekannten A-Scanner mit getrennten Sondenfunktionen. Der Auswerte- Algorithmus der Einheit 6 hat Signale mit nur einer Orts-Koordinate Z (bzw. der Zeit T) zu vergleichen und auf Ortsveränderungen der Maxima hin zu untersuchen. Die Auswerte-Einheit 6 entspricht im übrigen der in Fig. 1 bereits beschriebenen. If one disregards the very poor focusing desired here, this measuring arrangement without the evaluation unit 6 corresponds to an A scanner known per se with separate probe functions. The evaluation algorithm of the unit 6 has to compare signals with only one location coordinate Z (or the time T) and to examine them for changes in location of the maxima. The evaluation unit 6 otherwise corresponds to that already described in FIG. 1.
Vorteilhaft bezüglich der Meßausbeute und Signalform sind weiterhin hier nicht dargestellte Ausführungsfor men von Meßvorrichtungen, bei denen die Sende-Sonden Monoschwinger enthalten, die das divergente Schallbün del aufgrund der Krümmung der Oberfläche, der kleinen Schwingerabmessungen oder mit Hilfe einer Vorsatzlinse erzeugen und bei denen die funktionell getrennt verwen deten Empfangssonden Monoschwinger mit kleinen Abmes sungen sind oder Sammellinsen enthalten, die den Objekt mittelpunkt (z. B. Mittelpunkt der Gallenblase) auf die Schwingerfläche abbilden.Advantageous in terms of measurement yield and signal shape are still not shown here men of measuring devices in which the transmitter probes Mono transducers contain the divergent sound beam del due to the curvature of the surface, the small Transducer dimensions or with the help of an attachment lens generate and where they are used functionally separately mono transducers with small dimensions Solutions are included or converging lenses that hold the object center (e.g. center of the gallbladder) on the Map the transducer surface.
Fig. 6 schließlich zeigt Sende- und Empfangsschwinger der Geschwindigkeits-Meßvorrichtung als integrale Bestandteile der Linear-Array-Sonde 1 eines Lithotripsie- Kontroll-Scanners. Das Sendeelement 2 ist als in der Mitte unterbrochene Leiste seitlich von Linear-Array angebracht und erzeugt eine Zylinderwelle 3 mit einer auf das Objekt 4 ausgerichteten breiten Richtkeule. Fig. 6, finally, transmitting and receiving transducer indicates the speed measuring device as an integral part of the linear array probe 1 of a lithotripsy control scanner. The transmission element 2 is attached as a bar interrupted in the middle to the side of the linear array and generates a cylinder shaft 3 with a wide directional lobe aligned with the object 4 .
Das Sendeelement 2 kann auch kürzer als die Array-Länge sein, wenn z. B. eine genauere Anpassung an die Objektgröße erforderlich ist. Die Divergenz der Richtkeule in Y-Richtung wird durch eine zylindrische Krümmung des Schwingers, eine vorgesetzte Zylinderlinse, oder hinreichend kleine Querabmessungen erreicht.The transmission element 2 can also be shorter than the array length if z. B. a more precise adjustment to the object size is required. The divergence of the directional lobe in the Y direction is achieved by a cylindrical curvature of the transducer, a cylindrical lens in front, or sufficiently small transverse dimensions.
Das z. B. quadratische Empfangselement 5 befindet sich in der Lücke zwischen den beiden Segmenten des Sendeelements 2. Die Signalverarbeitung entspricht der des vorhergehenden Beispiels von Fig. 5. Es wird ebenfalls eine maximale Meßausbeute erzielt. The Z. B. square receiving element 5 is located in the gap between the two segments of the transmitting element 2 . The signal processing corresponds to that of the previous example in FIG. 5. A maximum measurement yield is also achieved.
Bei einem Curved-Linear-Array, das hier nicht dargestellt ist, ergibt sich die Konfiguration der Zusatzschwinger sinngemäß durch eine entsprechende Krümmung der Array-Leiste der Anordnung in Fig. 6. In diesem Fall ist das Sendeelement bogenförmig gekrümmt und die Sendewellenfront ein Torus-Abschnitt. Die Abweichungen des Wellenfeldes von der Kugelgeometrie sind in beiden Fällen für die Geschwindigkeitsmessung unerheblich.In the case of a curved linear array, which is not shown here, the configuration of the additional oscillators is obtained by a corresponding curvature of the array bar of the arrangement in FIG. 6. In this case, the transmission element is curved in an arc and the transmission wave front is a toroid. Section. The deviations of the wave field from the spherical geometry are irrelevant for the speed measurement in both cases.
Claims (29)
daß die Partikel, die während der Lithotripsie in folge der einzelnen Stoßwellenimpulse in der Flüs sigkeit aufgewirbelt werden, in der Absinkphase von hinreichend kurzen Ultraschallimpulsen beauf schlagt werden,
daß jeweils zwei oder mehr Ultraschallimpuls- Beschallungen kurz nacheinander vorgenommen werden,
daß bei jeder dieser Beschallungen das Echo des Partikels aufgenommen und die Zeit zwischen Aus sendung des Sendeimpulses und Empfang des Echos (die Schall-Laufzeit) elektronisch gespeichert wird, wobei Entsprechendes für mehrere gleich zeitig auftretende Partikel gilt,
daß mit einem Prozessor durch Differenzbildung jeweils zwei aufeinanderfolgend gespeicherter Schall-Laufzeiten unter Berücksichtigung der Schallgeschwindigkeit und des Winkels zwischen Schallrichtung und der Vertikalen, falls dieser von 0 bzw. 180 Grad abweicht, die zurückgelegte Strecke des Partikels bestimmt wird,
daß hieraus bei bekanntem zeitlichen Abstand der zugehörigen Sendeimpulse die Partikelgeschwindig keit berechnet wird, und
daß aus der Partikelgeschwindigkeit der Partikel durchmesser berechnet wird, der unter den vorlie genden Bedingungen proportional dem Quadrat der Geschwindigkeit ist.1. A method for determining the size of stone particles in the body fluid of an organ, characterized in that
that the particles whirled up in the liquid during the lithotripsy as a result of the individual shock wave impulses are hit by sufficiently short ultrasound impulses in the sinking phase,
that two or more ultrasonic pulse sonications are carried out in quick succession,
that with each of these sound systems the echo of the particle is recorded and the time between the transmission of the transmission pulse and the reception of the echo (the sound propagation time) is stored electronically, the same applies to several simultaneously occurring particles,
that with a processor, the difference between two successively stored sound propagation times, taking into account the speed of sound and the angle between sound direction and the vertical, if this deviates from 0 or 180 degrees, the distance traveled by the particle is determined,
that the particle speed is calculated from this at a known time interval of the associated transmission pulses, and
that from the particle speed of the particle diameter is calculated, which is proportional to the square of the speed under the vorlie conditions.
- 1) beim Senden eine breite, z. B. ebene Welle (2) erzeugt wird, die den ganzen in der Scan-Ebene liegenden Teil des Objekts (3) überstreicht, und
- 2) beim Empfang eine Elementgruppe (5) in der Mitte des Arrays eingeschaltet ist, die zur Realisierung einer breiten Empfangscharakte ristik hinreichend klein ist.
- 1) when sending a wide, e.g. B. plane wave ( 2 ) is generated, which sweeps the entire part of the object ( 3 ) lying in the scan plane, and
- 2) when receiving an element group ( 5 ) is switched on in the middle of the array, which is sufficiently small to implement a wide reception characteristic.
- 1) eine Elementgruppe (2) am Rande des Arrays für den Sendevorgang mit einer sphärischen Zerstreuungslinse (3) versehen ist, so daß eine in X- und Y-Richtung divergente Welle (3.1) zur Beschallung des ganzen Objekts (5) erzeugt wird, und
- 2) eine Elementgruppe (6) am zum Beispiel anderen Rand des Arrays für den Empfangsvorgang reser viert ist.
- 1) an element group ( 2 ) at the edge of the array for the transmission process is provided with a spherical diverging lens ( 3 ), so that a wave ( 3.1 ) divergent in the X and Y directions is generated for sound irradiation of the entire object ( 5 ), and
- 2) an element group ( 6 ) on the other edge of the array, for example, is reserved for the reception process.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4012761A DE4012761A1 (en) | 1990-04-21 | 1990-04-21 | Ultrasonic particle size measurement for gall stone lithotripsy - uses measured velocity of particles in organ body fluid |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE4012761A DE4012761A1 (en) | 1990-04-21 | 1990-04-21 | Ultrasonic particle size measurement for gall stone lithotripsy - uses measured velocity of particles in organ body fluid |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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DE4012761A1 true DE4012761A1 (en) | 1992-06-11 |
Family
ID=6404819
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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DE4012761A Withdrawn DE4012761A1 (en) | 1990-04-21 | 1990-04-21 | Ultrasonic particle size measurement for gall stone lithotripsy - uses measured velocity of particles in organ body fluid |
Country Status (1)
Country | Link |
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DE (1) | DE4012761A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE9418357U1 (en) * | 1994-11-04 | 1996-01-04 | Telbus Ges Fuer Elektronische | Portable ultrasound measuring device, especially for vascular diagnostics, according to the Doppler frequency principle |
-
1990
- 1990-04-21 DE DE4012761A patent/DE4012761A1/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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DE9418357U1 (en) * | 1994-11-04 | 1996-01-04 | Telbus Ges Fuer Elektronische | Portable ultrasound measuring device, especially for vascular diagnostics, according to the Doppler frequency principle |
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