DE4125621A1 - Extender material for ultrasonic diagnostic investigations - comprises thermo-reversibly crosslinked styrene]-butadiene] block copolymer in liq. paraffin, has good mechanical stability and acoustic properties matched to tissue - Google Patents

Extender material for ultrasonic diagnostic investigations - comprises thermo-reversibly crosslinked styrene]-butadiene] block copolymer in liq. paraffin, has good mechanical stability and acoustic properties matched to tissue

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DE4125621A1 DE19914125621 DE4125621A DE4125621A1 DE 4125621 A1 DE4125621 A1 DE 4125621A1 DE 19914125621 DE19914125621 DE 19914125621 DE 4125621 A DE4125621 A DE 4125621A DE 4125621 A1 DE4125621 A1 DE 4125621A1
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Manfred Dr Arnold
Horst-Meyer Santer Dr Zur
Willy Dr Frank
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ARNOLD, MANFRED, DR., 06667 LEISSLING, DE FRANK, W
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C08ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
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    • C08L91/06Waxes
    • C08L91/08Mineral waxes

Abstract

Material consists of (1) at least 5 wt.% SEBS block copolymer (I) of aromatic content 35-50 wt.% and (2) at least 80 wt.% paraffin mixt. (II) of C no. 20-40. Pref. (I) has wt. at least 50 kg/mole and the material may include without influencing its mechanical or acoustic properties, further polymeric additives, specific medicaments, perfumes and opt. nontoxic colours. USE/ADVANTAGE - The material is useful in human and veterinary medicine for ultrasonic examinations of both hard and soft (pressure-deformable) parts of the body, including critical and difficultly accessible regions. It serves as a sound-conducting bridge having optimum transmission of the ultrasonic signal, i.e. sound velocity and impedance closely match those of human tissue, thus providing optimum image quality (strong contrast without artefacts). The material retains its shape and dimensional stability for a long time without requiring an external casing; shows no outwards diffusion of low mol. wt. (II) components; and its elastic and mechanical properties can be adjsuted by varying the (I):(II) ratio or by adding other polymers. It is relatively resistant to abrasion and can be used to examine e.g. the thyroid, breast or testes. Organs in children or very thin people can also be examine

Description

Die Erfindung betrifft ein Ultraschall-Vorlaufstreckenmate rial für diagnostische Untersuchungen in der Human- und Ve terinärmedizin. The invention relates to an ultrasonic delay line mate rial terinärmedizin for diagnostic studies in human and Ve.

Zur Erzielung artefaktfreier Bilder in der Ultraschall-Sono grafie im Nahbereich ist ein bestimmter Abstand der Ultra schall-Sonde zur Oberfläche des zu untersuchenden Materials sowie das Ausfüllen dieses Zwischenraumes mit einem schal leitenden Überbrückungsmedium erforderlich, das die Ultra schallwellen-Übertragung zwischen der Ultraschall-Sonde und der zu untersuchenden Region herstellt und eine optimale Übertragung des Ultraschalls zwischen der Sonde und dem Untersuchungsgebiet unter Vermeidung von Übertragungsarte fakten sichert. In order to obtain artefact-free images in the ultrasonic Sono graphy in the vicinity of a certain distance between the ultrasound probe is of the necessary for the surface to be examined material as well as filling in the intermediate space with a sound-conducting bridging medium containing the ultra-sound wave transmission between the ultrasonic probe and produces under examination region and an optimal transmission of the ultrasound between the probe and the inspection area, avoiding transmission artifacts assured.

Besonders wichtig ist dazu die Verwendung eines elastischen Materials, das sich ohne besondere Druckanwendung den Un ebenheiten der Körperkonturen sehr gut anpaßt. Particularly important is the use of an elastic material, the evenness without special printing application to Un is, the body contours adapts very well. Das ist besonders bei humanmedizinischen Untersuchungen wichtig, um Schmerzwirkungen bzw. eine Deformation der zu untersuchenden Gewebe- bzw. Organbereiche zu vermeiden. This is particularly important for human medical tests to pain effects and deformation to avoid the to be examined tissue or organ areas.

Üblicherweise verwendet man für diagnostische Untersuchungen von harten und weichen Körperteilen Vorlaufmaterialien, deren Schallgeschwindigkeit und Impedanz dem Körpergewebe nahekommt, wodurch auch Reflexionen an den Grenzflächen des Meßkörpers und des Untersuchungsgebietes unterbunden werden können. Usually used for diagnostic examinations of hard and soft parts of the body lead materials whose acoustic velocity and impedance is close to the body tissue, which also reflections can be prevented at the boundary surfaces of the measuring body and the study area.

Mit dieser Zielstellung wurde z. z This target was. B. versucht, mit Flüssigkeit bzw. mit Gel gefüllte Beutel (OS DE 34 29 939) oder Formkörper zu verwenden. B., attempts to use liquid or gel filled bag (OS DE 34 29 939) or moldings. Diese haben jedoch den entscheidenden Nachteil, daß sie infolge ihrer zu geringen Eigenabsorption und den Reflexionen an den Grenzschichten störende Mehrfachechos im Ultraschall-Bild erzeugen. However, these have the crucial disadvantage that they produce due to their low self-absorption and reflection at the boundary layers interfering multiple echoes in the ultrasound image. Darüberhinaus sind sie sehr empfindlich gegenüber mechanischen Beschädigungen. Moreover, they are very sensitive to mechanical damage.

Um die mechanische Empfindlichkeit derartiger Vorsatzbeutel zu verringern, wird in den Patentschriften PS DE 37 22 943 und PS DE 37 22 439 eine Lösung beschrieben, bei der das schall übertragende Medium innerhalb eines festen Formstückes mit zwei Schallübertragungsmembranen eingeschlossen wird. To the mechanical sensitivity to reduce such intent bag, 37 22 439 describes a solution in the patent specifications No. DE 37 22 943 and PS DE, wherein said sound transmitting medium is enclosed within a solid form piece with two sound transmission membranes. Die Wände des Formstückes sind hierbei schräg angestellt, um Reflexionen innerhalb des Formkörpers zu vermeiden. The walls of the shaped piece are in this case arranged obliquely in order to avoid reflections within the shaped body.

Bei dieser Lösung ist die Gefahr einer Beschädigung zwar verringert, besteht jedoch weiterhin an der Vorderseite. In this solution, the risk of damage is to reduce, but is still at the front. Die starren Wände des Formkörpers bewirken jedoch eine wesent lich schlechtere Applizierbarkeit an das zu untersuchende Gebiet, insbesondere an gekrümmten Oberflächen. However, the rigid walls of the molding cause a Wesent Lich poorer applicability to the area to be examined, in particular on curved surfaces. Weiterhin können diese Formstücke immer nur an der speziellen Ultra schallsonde eingesetzt werden, für die sie angepaßt wurden. Furthermore, these can fittings are always employed only at the particular ultrasound probe, for which they were adjusted. Eine universeller nutzbarere Möglichkeit der Erzeugung des erforderlichen Abstandes bietet der Einsatz von formstabi len, jedoch elastischen Körpern. A universal nutzbarere possibility of generating the required distance is the use of dimensionally stable len, but elastic bodies. Hierbei wurden bisher ver schiedene Materialien verwendet, die jedoch in keinem Fall alle an ein Ultaschall-Vorlaufstreckenmaterial zu stellende Eigenschaften erfüllen. Here ver different materials have been used so far, but all meet in any case to an ultrasonic-standoff material as alternate properties.

So gibt es ein Material, welches aus einem wasserlöslichen gelatineartigen Gel besteht. Thus, there are a material which consists of a water-soluble gelatin-like gel. Dieses weist jedoch gegenüber dem zu untersuchenden Gewebe eine zu hohe Schallgeschwindig keit auf. However, this has over the examined tissue is too high Sound Velocity on ness. Das führt insbesondere bei dem Einsatz von üb licherweise verwendeten Konvex- bzw. Sektorschallsonden zu Verzerrungen der Bildgeometrie und damit zur Verringerung der Aussagesicherheit der Ultraschall-Diagnose. This results in particular in the use of üb SHORT- used convex and phased array probes to picture geometry distortion and thereby reducing the reliability of the ultrasonic diagnosis.

Außerdem besitzt das Material keine längere Stabilität ge genüber den immer zur Ankopplung erforderlichen Koppelgelen, so daß eine Wiederverwendung nicht möglich ist. Moreover, the material no longer possesses stability ge genüber the increasingly necessary for coupling Koppelgelen so that reuse is not possible. Eine jedesmal nach einer Untersuchung erforderliche Reinigung des Mater ials kann nicht durchgeführt werden. A required each time after an investigation cleaning the Mater IALS can not be performed.

Bei einem anderen Material handelt es sich um ein Polyvinyl chlorid, welchem durch einen hohen Anteil an Weichmacher elastische Eigenschaften verliehen wurden. In another material is a polyvinyl chloride, which were awarded by a high proportion of plasticizer elastic properties. Dieses Material besitzt jedoch gegenüber dem zu untersuchenden Gewebe eine merklich geringere Schallgeschwindigkeit. However, this material has a significantly lower acoustic velocity with respect to the tissue to be examined. Dies führt, wie bei dem oben beschriebenen Material, zu Verzerrungen der Bildgeometrie und damit zur Verringerung der Aussagesicher heit der Ultraschalldiagnose. This results, as in the above-described material, distortion of the image geometry, and thus to reduce the safety-statement of the ultrasonic diagnosis. Der hohe Anteil an Weichmacher erfordert darüberhinaus eine spezielle Lagerung des Materi als, um eine mögliche Beschädigung anderer aus Plastmaterial bestehender Geräte, im Extremfall sogar der Schallson denoberfläche, zu vermeiden. The high percentage of plasticizer in addition, requires special storage of the Materi as to possible damage from other existing devices plastic material, in extreme cases, even surfaces are designed the Schallson to avoid.

Ein weiteres Material, bestehend aus einem Isopren-Styrol- Copolymer, ist bezüglich seiner Schallgeschwindigkeit besser an das Gewebe angepaßt. Another material consisting of an isoprene-styrene copolymer is better adapted in terms of its speed of sound in the tissue. Seine relativ hohe Eigenabsorption vermindert jedoch merklich, insbesondere bei dem Einsatz höherfrequenter Schallsonden, die Empfindlichkeit und das Auflösungsvermögen der Ultraschall-Geräte. However, its relatively high intrinsic absorption markedly decreased, particularly in the use of high frequency sound probes, the sensitivity and the resolution of the ultrasound equipment. Dadurch wird die Aussagefähigkeit der Untersuchung verringert. The meaningfulness of the study is reduced.

Ein weiterer Nachteil ist bei diesem Material, daß es bei längerem Gebrauch, insbesondere unter Lichteinwirkung, seine Formstabilität verliert und somit unbrauchbar wird. A further disadvantage is this material that it is unusable during prolonged use, particularly under the action of light, and thus loses its form stability. Eine Reproduzierung der Untersuchungsergebnisse nach einem läng eren Zeitraum unter gleichen Verhältnissen, um Veränderungen an Strukturen bzw. Organen festzustellen, ist dadurch nicht gegeben. A reproduction of the test results for a Läng older period under the same conditions to changes in structures or organs determine is characterized not given.

Es kann somit festgestellt werden, daß die bisher vorge schlagenen Materialien und Vorrichtungen immer nur zum Teil die Anforderungen, die an ein derartiges Material gestellt werden, erfüllen. It can thus be seen that the previously-proposed materials and devices only, which are always in part, the requirements placed on such material satisfying.

Für die Optimierung der Bildqualität ist es insbesondere erforderlich, daß neben der Schallgeschwindigkeit auch die Impedanz sowie die Absorption des Vorlaufmaterials an das zu untersuchende Gewebe angepaßt sind. To optimize the image quality, it is particularly necessary that in addition to the speed of sound and the impedance as well as the absorption of the flow material are adapted to the tissue to be examined.

Zur wiederholten Nutzung eines solchen Vorlaufmaterials ist es notwendig, daß das elastische Material eine von der Lagerdauer nicht beeinflußte, ausreichende Reißfestigkeit und Formstabilität aufweist, die vom Material selbst und damit ohne zusätzliche äußere Umhüllung gewährleistet wird. For repeated use of such a material flow, it is necessary that the elastic material has a not influenced by the duration of storage, has sufficient tensile strength and dimensional stability, which is thus ensured by the material itself, and without any additional external casing.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Vorlaufstreckenmaterial so auszubilden, daß es alle genannten Eigenschaftsanforderungen erfüllt. It is an object of the invention is to design a flow path material is that it satisfies all of these property requirements.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein elastisches, druckabsorbierendes Ultraschall-Vorlaufstreckenmaterial gelöst, welches als wesentliche Komponenten ein Paraffinge misch und ein thermoreversibel vernetztes, gesättigtes Styrol- bzw. α-Methylstyrol-Dreiblockpolymer in unter schiedlichen Zusammensetzungen enthält und durch Erwärmung dieses Zweistoffgemisches über den Lösungszustand in be liebige, für die jeweiligen Anwendungen besonders geeignete, Formstücke gebracht werden kann. This object is achieved by an elastic, shock absorbing ultrasonic standoff material or α-methyl styrene triblock polymer comprises mixing as essential components a Paraffinge and a thermo-cross-linked, saturated styrene difference union compositions and by heating of this two-substance mixture over the solution state in be undesirables, particularly suitable for the respective applications, fittings can be accommodated.

Dabei ist besonders darauf zu achten, daß im Material keine Gasblasen eingeschlossen werden, da diese Störechos verur sachen und damit die Aufnahmen verfälschen können. It is particularly important to ensure that no gas bubbles are trapped in the material, as these false echoes Doomed things and the images can distort.

Nach dem Abkühlen des Materials auf Raumtemperatur weisen die Formkörper die angestrebten mechanischen, elastischen und akustischen Eigenschaften auf. After cooling the material to room temperature, the moldings have the desired mechanical, elastic and acoustic properties. Das Material besitzt über sehr lange Zeiträume Formbeständigheit und Dimensionsstabi lität und zeigt kein Ausdiffundieren niedermolekularer Paraffinbestandteile. The material has very long periods Dimensionally stable unit and dimensional stability formality and shows no outward diffusion of low molecular paraffin components. Die Elastizität und mechanische Festigkeit werden vorrangig durch das Verhältnis Polymer zu Paraffin eingestellt. The elasticity and mechanical strength are mainly set by the ratio of polymer to paraffin. Darüberhinaus besteht die Möglichkeit zur Veränderung der mechanischen und akustischen Eigen schaften durch den Zusatz von geeigneten polymeren Dritt komponenten insbesondere von PE, LLDPE, EVA und PE-Wachs. Moreover, there is the possibility of changing the mechanical properties and acoustic properties by the addition of suitable polymeric third component in particular of PE, LLDPE, EVA and PE wax.

Für individuelle Anwenderansprüche kann das Material zusätz lich eingefärbt und mit Duftstoffen versehen werden. For individual user requirements, the material can be colored zusätz Lich and provided with fragrances.

Analog sind Möglichkeiten für das Einbringen bestimmter Medikamente oder auch desinfizierender Stoffe in das Gemisch über den Lösungszustand gegeben. Analog are given options for the introduction of certain medications or disinfecting substances in the mixture over the solution state.

Nach der Herstellung des Materials liegen durchscheinende, elastische und relativ reißfeste Formkörper mit einer dem menschlichen Gewebe angepaßten Ultraschall-Leitfähigkeit und Impedanz sowie einer für die Bildqualität besonders günsti gen Ultraschall-Dämpfung vor, die ohne Einschränkung wieder holt für diagnostische Untersuchungen angewendet werden können. After the preparation of the material are transparent, elastic and relatively tear-resistant moldings having a human tissue adjusted before ultrasonic conductivity and impedance as well as a particularly günsti gene for the image quality of ultrasonic attenuation can be obtained again without limitation applied for diagnostic investigations.

Das Material ermöglicht eine sehr gute artefaktfreie, kon trastreiche Darstellung der infragekommenden Untersuchungs gebiete. The material allows very good artifact-free, kon trastreiche representation of eligible examination command. So konnten direkt unter der Körperoberfläche lie gende Organe, wie die Schilddrüse, die Brust und der Hoden problemlos infolge der optimierten akustischen und mechani schen Eigenschaften untersucht werden. So just lie under the body surface constricting organs such as the thyroid, breast and testicles could easily be examined as a result of optimized acoustic and mechanical properties rule. Auch die Sonografie von kindlichen Organen bzw. sehr schlanken Patienten war ohne Ankoppelungsprobleme möglich. without Ankoppelungsprobleme The sonography of child organs or very thin patients was possible.

Die Verwendung von nichtgesättigten Styrol/Butadien-Drei- und -Sternblock-Polymeren als Basiskomponente für die ange strebten sonografischen Materialien ergibt zwar auch elastische Formkörper, diese weisen aber eine geringere mechanische und Formstabilität auf und neigen stark zur Paraffinabgabe. While the use of unsaturated styrene / butadiene triple and -Sternblock polymers as a base component for the desired sonographic materials also results in elastic moldings, but these have a lower mechanical and dimensional stability and a strong tendency to discharge paraffin. Diese Materialien sind aus den genannten Gründen nicht für die vorgesehene Anwendung geeignet. These materials are not suitable for the stated reasons for the intended application.

Die thermoreversible Vernetzung des Materials gestattet im Herstellungsprozeß den Wegfall organischer Vernetzungsagen zien und die damit meist verbundene Freisetzung von gasför migen Spaltprodukten, die häufig zur Blasenbildung führen. The thermo-reversible crosslinking of the material allows the manufacturing process to the elimination of organic networking Say zien and thus usually associated release of gasför-shaped fission products, which often lead to blistering.

Andererseits kann das Material auch einem mehrfachen Formge bungsprozeß unterzogen werden. Alternatively, the material can also be a multiple Formge be subjected imparting process.

Ausführungsbeispiel embodiment

Eine Mischung aus einem SEBS-Blockpolymer und einem Pa raffingemisch wird unter Rühren und Wärmezufuhr bei 140°C homogenisiert und danach in entsprechend ausgebildete Guß formen gefüllt. A mixture of a SEBS block polymer and a mixture refine Pa is homogenized with stirring and heat at 140 ° C and thereafter in correspondingly shaped molds filled. Nach dem Abkühlen auf Raumtemperatur werden die Formkörper den Gußformen entnommen und können ohne wei tere Behandlung zur Sonografie eingesetzt werden. After cooling to room temperature, the molded articles are taken from the molds and can be used for sonography without wei tere treatment.

Das so hergestellte Vorlaufstreckenmaterial besitzt eine Schallgeschwindigkeit von 1465 m/s, einen akustischen Impe danzwert von 1,300 kg/m 2 /s und einen Absorptionskoeffizenten von 0,53 dB/cm/MHz. The delay line material thus prepared has a sound velocity of 1465 m / s, an acoustic Impe loop impedance value 1.300 kg / m 2 / s and an absorption coefficient of 0.53 dB / cm / MHz. Diese Werte erwiesen sich als sehr gün stig für die Anwendung im medizinisch diagnostischen Bereich. These values ​​were found to be very gun-effectively for use in the medical diagnostic field.

Das Material konnte über einen Zeitraum von einem Jahr bei einer Häufigkeit von bis zu 20 probeweisen Anwendungen pro Tag verwendet werden. The material could be used over a period of one year at a frequency of up tentative to 20 applications per day. Die Desinfektion mit einem Desinfek tionsmittel auf der Basis von Glutaraldehyd war unproblema tisch und führte zu keinen Veränderungen der akustischen und mechanischen Eigenschaften. Disinfection with a Desinfek based on glutaraldehyde was unproblematic tion medium table and did not lead to changes in the acoustic and mechanical properties.

Claims (4)

1. Ultraschall-Vorlaufstreckenmaterial, dadurch gekenn zeichnet, daß es aus mindestens 5 Masse % eines SEBS-Blockpolymers mindestens mit Aromatengehalten zwischen 35 und 50 Gew.% und mindestens 80 Masse % eines Paraffingemisches im Kohlenstoffzahl-Bereich von 20-40 besteht. 1. Ultrasonic flow path material, characterized in that it consists of at least 5 wt% of a SEBS block polymer with at least aromatic contents between 35 and 50 wt.% And at least 80% by weight of a paraffin mixture in the carbon number range of 20-40.
2. Ultraschall-Vorlaufstreckenmaterial nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die verwendeten Blockpoly mere eine Mindest-Gesamtmolmasse von 50 kg/mol aufwei sen und daß das Material ohne Beeinträchtigung der mechanischen und akustischen Eigenschaften weitere polymere Zusätze sowie spezielle Medikamente, Duft stoffe und ggf. nichttoxische Farbstoffe enthält. 2. ultrasonic delay line material according to claim 1, characterized in that the block poly used mers a minimum total molecular weight of 50 kg / mol aufwei sen and that the material without impairing the mechanical and acoustic properties of materials other polymeric additives, as well as special medications, fragrance and optionally contains. non-toxic dyes.
3. Ultraschall-Vorlaufstreckenmaterial nach Anspruch 1 und 2 zum einmaligen oder wiederholten Einsatz in der Ultraschalldiagnostik oberflächennaher bzw. kritischer und schwer zugänglicher Bereiche in der Human- bzw. Veterinärmedizin, dadurch gekennzeichnet, daß das Mate rial ohne zusätzliche äußere Umhüllung über längere Zeiträume formstabil ist und unveränderte akustische und mechanische Eigenschaften aufweist. 3. ultrasonic delay line material according to claim 1 and 2 for single or repeated use in the ultrasonic diagnosis near the surface or more critical and difficult to access areas in human or veterinary medicine, characterized in that the mate rial is dimensionally stable without the additional outer sheath over extended periods and having unaltered acoustic and mechanical properties.
4. Ultraschall-Vorlaufstreckenmaterial nach Anspruch 1-3 dadurch gekennzeichnet, daß seine Herstellung durch Auflösen eines SEBS-Blockpolymer und ggf. weiterer ge wünschte Zusätze bei einer Temperatur von mindestens 130°C in einem Paraffingemisch erfolgt und die entste hende Lösung in eine dem Verwendungszweck entsprechende Form gegossen oder gespritzt wird. 4. ultrasonic delay line material according to claim 1-3 characterized in that its production takes place by dissolving a SEBS block polymer and optionally further ge desired additives at a temperature of at least 130 ° C in a paraffin mixture and the entste immediate solution to a the use is poured or injected corresponding shape.
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