DE60210956T2

DE60210956T2 - Vorrichtung zur aufzeichnung des blasenvolumens

Info

Publication number: DE60210956T2
Application number: DE60210956T
Authority: DE
Inventors: Niels Kristian Kristiansen
Original assignee: Individual
Current assignee: Urodan Aps Arthus Dk
Priority date: 2001-05-19
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2006-12-28
Anticipated expiration: 2022-05-17
Also published as: US20040186380A1; US8398553B2; EP1395171B1; US20130178742A1; DK1395171T3; ATE324067T1; AU2002312748A1; WO2002094089A2; US20070167768A1; WO2002094089A3; DE60210956D1; EP1395171A2

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens von Menschen oder Tieren.
Die Techniken, die bis heute zum Bestimmen des Volumens der Blase bei Menschen oder Tieren verwendet sind, weisen die allgemein bekannten Bilddiagnostiktechniken, basierend auf z.B. Magnetresonzanz (MR), Röntgenstrahlen, Nuklearmedizin oder Ultraschall, auf.
Allerdings ist die Charakteristik dieser Techniken diejenige, dass sie die Benutzung einer schweren und großen Gerätschaft verlangt, die normalerweise erfordert, dass der Patient auf ein Bett während der Messung eingeschränkt wird.
Ein Ultraschallgerät ist verfügbar, das das Volumen der Blase bei ambulanten Patienten messen kann. Dieses Gerät basiert auf der Verwendung eines einzelnen Ultraschallwandlers, das den Wandler über der Blase des Patienten mechanisch mittels eines Getriebesystems, das durch einen elektrischen Motor angetrieben wird, dreht, so dass die gesamte Blase abgescannt wird, und dann kann, über eine Signalverarbeitung in einem Computer, eine dreidimensionale (3D) Rekonstruktion der Oberfläche der Blase und dadurch des Volumens der Blase erzeugt werden.
Das Ultraschallmessgerät, das durch einen elektrischen Motor angetrieben wird, ist in dem Sinne tragbar, dass das Gerät an einem Band befestigt ist, das um den Patienten herum befestigt wird, an dem Messungen durchgeführt werden sollen. Das System ist allerdings aufgrund der mechanischen Bauteile, die für die Drehung des Ultraschallwandlers verwendet werden, groß und schwer und ist deshalb nicht komfortabel für den Patienten zu tragen.
Auch wird mit der massigen Struktur mit der komplizierten, mechanischen Bewegungseinrichtung das Gerät unvermeidbar mechanische Geräusche erzeugen, die für den Patienten unangenehm sind.
Die mechanisch komplizierte Struktur wird weiterhin bei äußeren Anstößen beschädigbar sein, was dann auftreten kann, wenn die Einheit zum Beispiel fallengelassen wird.
Die komplizierte Struktur wird auch teuer herzustellen sein und erfordert relativ hohe, laufende Wartungskosten.
Der Betrieb durch einen elektrischen Motor wird erheblichen elektrischen Strom verbrauchen, was bedeutet, dass die Batterien für die Stromversorgung groß und schwer sein müssen, was es wiederum schwierig macht, das Gerät in der Praxis bequem zu verwenden.
Demzufolge ist ein Problem der bekannten Techniken dasjenige, dass sie nicht in der Praxis für eine Langzeitüberwachung ambulanter Patienten verwendet werden können, was ein starkes, klinisches Erfordernis ist, z.B. in Verbindung mit der Bewertung des Effekts von in neuerer Zeit entwickelter Medizin.
Sowohl in der Forschung als auch in klinischer Hinsicht ist ein großer Bedarf nach einer Langzeitüberwachung des Blasenvolumens bei Patienten vorhanden, bei der versucht wird, verschiedene Funktionsstörungen der Blase und des Urintrakts zu diagnostizieren.
Ein anderes, starkes Erfordernis nach einer Langzeitüberwachung des Volumens der Blase mit einem benutzerfreundlichen, einfach zu tragenden Gerät wird bei Patienten vorgefunden, die an einer unfreiwilligen, nächtlichen Blaseininkontinenz leiden.
Wenn diese Personen mit einer kleinen, einfachen und nicht behindernden Messvorrichtung ausgestattet werden, die das Volumen der Blase kontinuierlich messen könnte und ein Signal abgeben könnte, wenn die Blase ein vorab ausgewähltes, maximales Volumen erreicht, würden die Personen einen Alarm haben, der sie aufweckt, bevor die Urininkontinenz eingeleitet wurde, so dass die Personen rechtzeitig urinieren könnten und dadurch die Unannehmlichkeit der ansonsten auftretenden Inkontinenz vermeiden könnten.
Eine nächtliche Urininkontinenz ist ein großes Problem für bis zu 15% aller Kinder im Alter von 3–10 Jahren.
Die USA 5,235,985 offenbart eine Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens bei Menschen, die drei identische Wandler in phasengesteuerter Anordnung aufweist, wobei die Wandler in einer tragbaren Halterung angeordnet sind.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine kontinuierliche Messung des Blasenvolumens von Menschen und Tieren zu ermöglichen, die sich frei und einfach her um bewegen können, oder die schlafen, und um eine Messung zu erhalten, die detailliertere Erfassungsmöglichkeiten der Blase liefert.
Die Aufgabe der Erfindung wird durch eine Vorrichtung des Typs gelöst, der in Anspruch 1 definiert ist, d.h. eine Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens von Menschen oder Tieren, wobei die Vorrichtung mindestens drei identische Wandler in phasengesteuerter Anordnung aufweist, wobei jeder der Wandler eine Vielzahl von Wandlerelementen besitzt, wobei die Wandler in einer tragbaren Halterung angeordnet sind und auf einem Kreis angeordnet sind, der eine Mitte besitzt, die an der Massenmitte der Blase positionierbar ist, und weiterhin eine Berechnungseinheit aufweist, die dazu geeignet ist, das Volumen der Blase auf der Basis der Signale von den Wandlerelementen zu berechnen.
Wie in Anspruch 2 angegeben ist, kann die Vorrichtung zwei Wandler umfassen, die auf dem Kreis mit einer Beabstandung von 90° positioniert sind, wodurch die Abtastebenen der Wandler die gesamte Blase abdecken können, was eine darauffolgende 3D-Rekonstruktion der äußeren Form des Volumens der Blase ermöglicht.
Wie in Anspruch 3 angegeben ist, kann die Vorrichtung auch mit drei oder mehr Ultraschallwandlern in einer phasengesteuerten Anordnung versehen sein, die äquidistant auf dem Kreis angeordnet sind.
Wie in Anspruch 4 angegeben ist, besitzt die Halterung darin elektronische Schaltungen integriert, die dazu verwendet werden, die Wandler zu steuern, ebenso wie die Signale von den Wandlern zu verarbeiten, wobei die elektronischen Schaltungen mit dem Eingabemedium, wie beispielsweise einem Tastenfeld, und einem Ausgabemedium, wie beispielsweise einem Klanggenerator oder einem Vibrator, verbunden sein können, um dadurch zu ermöglichen, dass die aufgezeichneten Signale verarbeitet werden können. Zusätzlich können die elektronischen Schaltungen Daten eingeben und ausgeben, wenn die Eingabe- und Ausgabemedien damit verbunden sind. Die elektronischen Schaltungen können demzufolge zum Abgeben zum Beispiel eines akustischen Alarmsignals verwendet werden, wenn das Blasenvolumen ein vorab ausgewähltes Maximum übersteigt.
Wenn, wie in Anspruch 5 angegeben ist, die Halterung ein Band ist, das darin integriert elektronische Schaltungen besitzt, die dazu geeignet sind, drahtlos mit externen Einheiten, wie beispielsweise Computern oder Mobiltelefonen, zu kommunizieren, kann das Tastenfeld des mobilen Telefons z.B. als ein Eingabemedium zum Eingeben von Da ten verwendet werden, z.B. um zu beschreiben, wie groß das Volumen einer Blase sein muss, und zwar als eine Basis für das Auslösen eines Alarms.
In dem Beispiel, das eine Kommunikation mit einem Mobiltelefon einsetzt, kann natürlich auch ein Alarmsignal über das Mobiltelefon in der Form einer Ruf- oder Vibrationsaktivierung abgegeben werden.
Schließlich wird, wie in Anspruch 6 angegeben ist, die Vorrichtung von Batterien versorgt, die in der Halterung integriert sind und die wiederaufladbar sein können.
Die Erfindung wird nun vollständiger unter Bezugnahme auf die Zeichnung erläutert, in der:
1 stellt einen Torso einer Person mit einem befestigten Gerät dar, das insgesamt sieben Ultraschallwandler zum Aufzeichnen des Volumens der Blase besitzt,
2 stellt ein Beispiel der Positionen von sieben Wandlern zum Aufzeichnen des Blasenvolumens dar,
3.1, 3.2 stellen die Wandleranordnung der 2 in einem vergrößerten Schnitt dar, der die Struktur der einzelnen Ultraschallwandler in einer phasengesteuerten Anordnung im Detail darstellt,
4 stellt die Abtastebenen von zwei ausgewählten Wandlern von einem Messgerät, das sieben identische Ultraschallwandler in phasengesteuerter Anordnung enthält, dar,
5 stellt einen Querschnitt des Körpers einer Person dar, deren Blasenvolumen unter Verwendung der Ultraschallwandler in phasengesteuerter Anordnung gemessen wird. Die Figur stellt die Abstastebene in dem Körper der Person für einen Wandler dar.
6 stellt einen Querschnitt des Körpers einer Person dar, deren Blasenvolumen entsprechend der vorliegenden Erfindung gemessen wird. Die Figur stellt dar, wie alle Wandler zu demselben Punkt in dem Körper der Person, die gemessen werden soll, gerichtet sind, während
7 die Position der Wandler in der Situation darstellt, wo genau zwei Wandler verwendet werden.
1 stellt einen Torso einer Person 1 dar, deren Blasenvolumen aufgezeichnet werden soll. In dieser Ansicht ist die Person mit einer Halterung in der Form eines Bands 2 versehen, die auch in dem Bundband der Hosen integriert sein kann. Die Vorrichtung 3 für die Blasenmessung ist in dem Band angeordnet, basierend auf einer Mehrzahl von identischen Ultraschall-Wandler 4 des Typs in phasengesteuerter Anordnung.
Es ist die Charakteristik der Ultraschallwandler in phasengesteuerter Anordnung, dass diese ein abtastendes Überstreifen in einer Ebene ohne eine mechanische Drehung des Wandlers durchführen können, da der Wandler aus einer Mehrzahl von piezoelektrischen Kristallen, angeordnet parallel, zusammengesetzt ist, die dazu geeignet sind, Signale unter verschiedenen Winkeln durch eine zeitverzögerte, individuelle Anregung in einer Ebene abzugeben.
Die Halterung, in der das Gerät befestigt ist, ist so positioniert, dass die Mitte der Wandler an dem Schwerpunkt der Blase vorhanden ist.
Ein vergrößerter Schnitt der Wandler der 1 ist in 2 dargestellt, wo, wie gesehen werden wird, insgesamt sieben identische Wandler 4 vorhanden sind, die äquidistant auf demselben Kreis 5 angeordnet sind, der eine Mitte 6 besitzt, die so vorgesehen ist, um an dem Schwerpunkt der Blase, die gemessen werden soll, positioniert zu sein. Wenn drei oder mehr Wandler verwendet werden, ist es im Hinblick auf die Messung optimal, dass die Wandler äquidistant auf dem Kreis 5 angeordnet sind. Dies liefert die beste Abbildung der Blase, da die Abtastebenen von den einzelnen Wandlern so gut wie möglich verteilt sind, wodurch die beste Verteilung von Eingabedaten in einem Polarkoordinatensystem erreicht wird. Natürlich ist es nicht wichtig, ob das Sammeln der Daten in polaren oder kartesischen Koordinaten stattfindet, da es einfach ist, zwischen den zwei Formen von Koordinaten zu transformieren, so dass diese frei dort verwendet werden können, wo dies passend ist.
Es ist für die Messung des Blasenvolumens Bedingung, zweckmäßig so zu arbeiten, dass die Abtastebenen der Ultraschallwandler koordiniert sind. 3.1 stellt die Positionen von sieben Wandlern in einer Messungseinstellung dar und ein Schnitt eines Wandlers 4A der identischen Wandler ist in einer vergrößerten Ansicht in 3.2 dargestellt. Die Wandler in phasengesteuerter Anordnung tasten in einer Ebene ab, die sich in derselben Richtung wie diejenige erstreckt, in der die piezoelektrischen Kristalle 7 Seite an Seite positioniert sind. In 3.1 wird der Wandler 4A, wobei ein Schnitt davon in einer vergrößerten Ansicht in 3.2 dargestellt ist, in einer Ebene abtasten, die sich entlang der Linie zwischen dem Wandler 4A und der gemeinsamen Mitte 6 erstreckt. Demzufolge ist es eine Bedingung für den optimalen Betrieb der Messungsanordnung, dass alle Wandler so orientiert sind, dass sie in einer Ebene abtasten, die dem Radius von der gemeinsamen Mitte 6 zu der zentralen Achse der einzelnen Wandler erfolgt. Wie erwähnt ist, folgen die Abtastebenen den gezogenen Spuren 7 und propagieren in der anderen Dimension in den Körper der Person, die gemessen werden soll, hinein.
Es ist in 4 dargestellt, wie sich die Abtastebenen von zwei wahlweise ausgewählten Wandlern von einem Messsystem aus sieben Wandlern erstrecken. Die Abtastebenen der zwei Wandler sind in 8A und 8B, jeweils, dargestellt, und folgen, für jeden Wandler, der zuvor erwähnten Radiuslinie, die sich von der Mittenachse der einzelnen Wandler zu der gemeinsamen Mitte 6 erstrecken.
5 stellt ein Schnitt des Körpers 1 der Person dar, bei der das Volumen der Blase 9 aufgezeichnet werden soll. Zwei Wandler 4A und 4B und die Abtastlinien 10 in dem Körper 1 der Person, dargestellt für den Wandler 4A, sind in der Figur gezeichnet.
Tests haben gezeigt, dass das beste Ergebnis nach einer Ultraschallabtastung der Blase in den Abtastebenen erreicht wird, wo die Abtastlinien die Oberfläche der Blase senkrecht dazu durchdringen. Nach der Bildrekonstruktion ergibt dies das informativste Bild der Blase mit einer Minimum an Schatten, die ansonsten wesentliche Bildinformationen verwischen.
Eine senkrechte Durchdringung von Ultraschallsignalen relativ zu der Oberfläche der Blase ergibt demzufolge ein besseres Signal/Rauschverhälnis als Bilder, die auf der Basis von Ultraschallsignalen rekonstruiert werden, die nicht die Blase senkrecht relativ zu der Oberfläche der Blase durchdrungen haben.
Es ist ein Teil der vorliegenden Erfindung das Signal/Rauschverhältnis in dem Signal zu optimieren, die zum Berechnen des Volumens der Blase durch eine zweckdienliche Orientierung der Oberfläche der einzelnen Wandler relativ zu der Blase, die gemessen werden soll, verwendet werden. 6 stellt einen schematischen Schnitt der 5 dar, wo zwei Wandler 4A und 4B an dem Körper 1 für den Zweck einer Abbildung der Blase 9 angeordnet sind. Wie zuvor erwähnt ist, sind die Wandler auf einem Kreis angeordnet, der eine Mitte besitzt, durch die eine zentrale Achse 11 in 6 gezogen ist, wobei die zentrale Achse dieselbe Beabstandung von allen Wandlern an allen Punkten besitzt. Um die optimale Position der Wandler zu erreichen, sind diese so orientiert, dass die zentralen Linien 12A und 12B, die sich durch die Mitte der Wandler erstrecken, die zentrale Achse 1 an demselben Punkt in einer Richtung zu der Blase 9 hin schneiden werden, deren Volumen aufgezeichnet werden soll. Die dargestellte Orientierung der Wandler stellt sicher, dass jeder Wandler die Blase unter einem beabsichtigten, rechten Winkel relativ zu der Oberfläche der Blase mit dem folglich positiven Einfluss auf das Signal/Rauschverhältnis abtastet.
In dem Fall, bei dem nur zwei Wandler verwendet werden, ist es allerdings nicht optimal, diese äquidistant auf dem Kreis 5 anzuordnen. 7 stellt die optimale Position von zwei Wandlern 4A und 4B dar, die, wie dargestellt ist, unter 90° versetzt relativ zueinander, nämlich unter einem Winkel 14, positioniert sind. Wenn nur zwei Wandler verwendet werden, wird die um 90° versetzte Position bewirken, dass die Abtastebenen von den zwei Wandlern senkrecht zueinander liegen. Dies stellt sicher, dass die Abtastebenen zu deren jeweiligen Achsen in einem jeweiligen kartesischen Koordinatensystem entsprechend zu z.B. der X-Achse und der Y-Achse in Bezug gesetzt werden können, wobei die dritte Achse zu beiden Abtastungen gemeinsam ist, von denen es Stand der Technik ist, ein 3D-Bild zu rekonstruieren.
Die Vorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung kann in vorteilhafterweise elektronische Schaltungen zum Steuern der Wandler aufweisen, umfassend eine Anregung dieser ebenso wie eine Datensammlung davon. Elektronische Schaltungen in der Form von Signalprozessoren oder Mikroprozessoren werden geeignet sein, das Volumen der Blase auf der Basis von Algorithmen zu berechnen, die einfach für einen Fachmann auf dem betreffenden Fachgebiet zu entwickeln sind.
Durch Verbinden eines Eingabemediums, z.B. in der Form eines Tastenfelds, kann das Gerät auch vorprogrammiert werden, um ein Signal abzugeben, wenn das Volumen der Blase ein optionales Niveau übersteigt.
Auch kann das Gerät in vorteilhafterweise mit elektronischen Schaltungen für eine drahtlose Kommunikation mit externen Einheiten, wie beispielsweise Computern oder mobilen Telefonen, ausgestattet sein.
Wenn die Vorrichtung drahtlos mit externen Einheiten verbunden ist, können Daten zwischen diesen ausgetauscht werden, was eine ferngesteuerte Programmierung des Geräts und einen Alarm zu externen Einheiten ermöglicht.
Da das Gerät keine energieintensiven mechanischen und elektro-mechanischen Komponenten umfasst, kann das Gerät durch kleine und leichtgewichtige Batterien versorgt werden.
Die beschriebene Erfindung ermöglicht eine fortlaufende Überwachung des Blasenvolumens bei ambulanten oder schlafenden Personen.
Die Messungen erfolgen im Wesentlichen ohne eine Unbequemlichkeit für die Benutzer, und zwar aufgrund des geringen Gewichts und des kleinen Volumens. Da das Gerät keine mechanischen Zahnräder oder elektrischen Motoren enthält, ist es geräuschfrei und robust ebenso wie einfach und kostengünstig herzustellen.

Claims

Vorrichtung (3) zum Aufzeichnen des Blasenvolumens von Menschen oder Tieren, wobei die Vorrichtung mindestens drei identische Wandler (4) in phasengesteuerter Anordnung aufweist, wobei jeder der Wandler eine Vielzahl von Wandlerelementen besitzt, wobei die Wandler in einer tragbaren Halterung angeordnet sind und auf einem Kreis (5) angeordnet sind, der eine Mitte besitzt, die an der Massenmitte der Blase positionierbar ist, und weiterhin eine Berechnungseinheit aufweist, die dazu geeignet ist, das Volumen der Blase auf der Basis der Signale von den Wandlerelementen zu berechnen.
Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei der Wandler (4) auf dem Kreis (5) mit einer Beabstandung von 90 Grad positioniert sind.
Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass drei oder mehr Wandler (4) äquidistant auf dem Kreis positioniert sind.
Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung darin elektronische Schaltungen integriert besitzt, die dazu verwendet werden, die Wandler (4) zu steuern ebenso wie die Signale von den Wandlern zu verarbeiten, wobei die elektronischen Schaltungen mit einem Eingabemedium, wie beispielsweise einem Tastenfeld, und einem Ausgabemedium, wie beispielsweise einem Klanggenerator oder einem Vibrator, verbunden sein können.
Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–3, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung ein Band (2) ist, das darin integriert elektronische Schaltungen besitzt, die dazu geeignet sind, drahtlos mit externen Einheiten, wie beispielsweise Computern oder Mobiltelefonen, zu kommunizieren.
Vorrichtung zum Aufzeichnen des Blasenvolumens nach einem oder mehreren der Ansprüche 1–5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung von Batterien versorgt wird, die in der Halterung integriert sind und die wieder aufladbar sein können.