-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Untersuchung und zur medizinischen
Diagnose durch eine zweifache Erfassung eines Schalls vom stethoskopischen
Typ und eines Ultraschalls vom Doppler-Typ. Eine solche Vorrichtung
ermöglicht
insbesondere eine Mischdiagnose durch Kopplung dieser Erfassungsergebnisse
mittels auditiver und visueller Analyse. Die Erfindung ist auf die
Analyse eines insbesondere systolischen arteriellen Drucks anwendbar
und ermöglicht
beispielsweise das Screening einer beginnenden Gefäßstenose.
-
Es
sind gegenwärtig
Ultraschall-Dopplermessvorrichtungen bekannt, mit einer Ultraschallsonde,
welche mit Mitteln zum Abgeben von Ultraschallwellen und für den Empfang
dieser Ultraschallwellen nach ihrer Reflexion an einer Unterlage,
z.B. dem in einem Gefäß des Patienten
strömenden
Blutes, versehen ist. Die Verlangsamung oder Beschleunigung dieses
Strömens
tritt als eine positive oder negative Variation der Doppler-Ultraschallfrequenz
in Erscheinung, und zwar durch Addition oder Subtraktion eines Amplitudenfrequenzintervalls,
das direkt mit dem Dopplereffekt zusammenhängt, und im Nachfolgenden als "Dopplersignal" bezeichnet wird. Die
Messung des Signals oder dieser Variation kann zuverlässig Auskunft über das
Kaliber des Querschnitts der untersuchten Gefäße geben.
-
Eine
Vorrichtung Doppler-Ultraschallmessvorrichtung weist auf herkömmliche
Weise ausser der Ultraschallsonde aufeinander folgende Stufen von
Wandlern auf, welche die Erfassung des Dopplersignals ermöglichen
(Phasenschieber, Multiplikator, Verstärker und Filter), einen Phasenkomparator, der
dem erfassten Dopplerintervall ein positives oder negatives Vorzeichen
zuordnet, einen Audiofrequenz-Verstärker und einen Lautsprecher
auf.
-
US 5 964 709 und
US 5 960 089 beschreiben Vorrichtungen
zum Screening und für
die medizinische Diagnose durch die Doppelerfassung von Stethoskop-
und Dopplersignalen.
-
Eine
mit Hilfe solcher Dopplervorrichtungen durchgeführte Untersuchung erfordert
jedoch eine Spezialisierung, oder zumindest eine Ausbildung, um Übung bei
der Interpretation der erhaltenen Resultate zu erlangen. Daraus
folgt in der Praxis, dass diese Untersuchung Spezialisten überlassen
bleibt, da der Allgemeinmediziner nicht in dieser Art von Kontrolle geübt ist.
-
Die
Erfindung beabsichtigt, die Doppler-Untersuchung zu fördern, um
frühzeitige
Screenings Herz-Gefäß-Krankheiten
zu ermöglichen,
insbesondere einer Gefäßverengung
oder einer beginnenden Arteriopathie.
-
Um
beispielsweise Auskunft über
eine beginnenden Arteriopathie der unteren Gliedmaßen geben zu
können,
ist es angebracht, eine Differenz zwischen dem systolischen Arteriendruck
an den unteren Gliedmaßen
und an den oberen Gliedmaßen
des Patienten zu erstellen. Ein solche Differenz wird im Allgemeinen
durch die Messung des systolischen Druckindexes (abgekürzt IPS,
gleich dem Verhältnis zwischen
dem systolischen Arteriendruck an einem Arm und einem unteren Gliedmaß des Patienten)
bestimmt.
-
Das
erleichterte Screening einer Arteriopathie der unteren Gliedmaßen würde somit
eher eine Bewertung der Arterien insgesamt nach sich ziehen, insbesondere
der Koronar- und Karotidarterien.
-
Ein
weiteres Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer doppelten (stethoskopischen
und Doppler) Erfassung, welche eine hohe Kohärenz zwischen den Erfassungsresultaten
gewährleistet,
um eine Diagnose mit einer hohen Zuverlässigkeit zu erhalten.
-
Um
diese Ziele zu erreichen, verwendet die Erfindung Mittel für die Integration
der Doppler-Untersuchung in einer Vorrichtung mit einem Aufbau vom Typ
eines Stethoskops, das Teil der tragbaren Ausrüstung eines Hausarztes ist,
wobei diese Mittel darauf abzielen, spezifisch eine Zusammenführung der stethoskopischen
und Doppler-Untersuchung eines gleichen Gefäßabschnitts (d.h. einer örtlichen
Einheit) zu ermöglichen,
mit der Möglichkeit,
gleichzeitig (Zeiteinheit) eine zweifache Erfassung zu liefern.
-
Genauer
gesagt hat die Erfindung eine Vorrichtung zur Untersuchung und zur
medizinischen Diagnose durch Doppelerfassung von Stethoskop- und Dopplersignalen
zum Gegenstand, die eine Verbindungsleitung zur Schallübertragung
umfasst, die an einem Ende mit einem Gehäuse, das wenigstens teilweise
einen Schalltrichter bildet, der eine Membran aufweist, und an dem
anderen Ende, mit wenigstens einer Hörolive für ein von dem Schalltrichter
kommendes Stethoskopiesignal. Bei dieser Vorrichtung ist das Gehäuse mit
wenigstens einer Ultraschallsonde gekoppelt, die derart angeordnet
ist, dass eine Empfangszusammenführung
der Ultraschall- und Stethoskopiesignale ermöglicht ist, um zeitgleich eine
Doppelerfassung zu liefern, und die mit einer Messwandlerschaltung
verbunden ist, die durch Kopplung der Messwandlerschaltung mit einem
sich für
ein stethoskopisches Abhorchen mit dem Schalltrichter in Kontakt
befindlichen Lautsprecher aus einem Dopplersignal ein Audiosignal
und durch Kopplung der Messwandlerschaltung mit Visualisierungsmitteln
zur Bereitstellung visueller Informationen ein Videosignal liefern
kann.
-
Somit
ermöglicht
es die Erfindung, die zeitgleiche und lokalisierte Zusammenführung der
stethoskopischen Untersuchung und der Doppler-Untersuchung zu erhalten, ohne das Gehäuse während der
Untersuchungen verschieben oder drehen zu müssen. Darüber hinaus werden die Resultate
mit Hilfe von Mitteln zur herkömmlichen
oder gängigen Verwendung,
einer stethoskopischen Olive oder eines Bildschirms, mitgeteilt,
wodurch eine natürliche Integrierung
dieser Vorrichtung in die grundlegenden Ausrüstungsgegenstände eines
praktischen Arztes ermöglicht
wird.
-
Gemäß bevorzugter
Merkmale:
- – es
sind Mittel zum Abgeben und zur Bildung einer dünnen Schicht aus einem halbfesten
Produkt, insbesondere eines Gels, auf der Haut des Patienten vorgesehen,
um einen engen Haut-/Gehäuse-Kontakt
herzustellen und die Ausbreitung von Wellen zu kanalisieren; ein
Behälter
für dieses
Produkt, der mit den Mitteln zum Abgeben verbunden ist, kann vorteilhaft
in dem Gehäuse angeordnet
sein;
- – der
Lautsprecher ist im Wesentlichen an den Schalltrichter anliegend
angeordnet, so dass das Audiosignal durch den Trichter verstärkt wird und das
stethoskopische Abhorchen über
die Verbindungsleitung auf die gleiche Weise wie in einem Stethoskop
an der Olive wahrnehmbar gemacht wird;
- – ein
Mikrofon ist mit dem Schalltrichter verbunden, um das stethoskopische
Schallsignal aufzunehmen und es in Form eines elektrischen Signals
an die Messwandlerschaltung zu übertragen und
ein Videosignal zu erzeugen;
- – die
Visualisierungsmittel liegen in Form eines Flüssigkristallbildschirms vor,
wodurch die grafische Visualisierung eines Stethoskopie- und Dopplersignals
ermöglicht
wird, oder in Form von Leuchtdioden;
- – ein
Mikroprozessor wird von einem Interpretationsalgorithmus gesteuert
und ist mit der Messwandlerschaltung gekoppelt, um eine Analyse und
eine Kombination der Stethoskopie- und/oder Dopplermessungen zu
ermöglichen,
die von der Messwandlerschaltung geliefert oder durch stethoskopisches
Abhorchen erfasst werden, und um eine stethoskopische, Doppler-
und/oder gemischte Diagnose zu liefern;
- – ein
Anzeigemodul mit drei Leuchtdioden ist auf dem Gehäuse befestigt
und visualisiert die Interpretation und liefert eine Diagnose unmittelbar
auf der Grundlage der Messung des Dopplersignals oder eine Mischdiagnose
auf der Grundlage des Interpretationsalgorithmus, wobei die Dopplerdiagnose
Vorrang hat, wenn die die Interpretationen streuen, wobei jede Diode
eine bestimmte Farbe aussendet, die einer positiven Diagnose (Vorliegen
einer krankhaften Veränderung),
einer negativen Diagnose (keine krankhafte Veränderung) bzw. einer nicht interpretierbaren
Diagnose (zu viele Unsicherheiten der Messungen) entspricht, falls
das Stethoskopiesignal nicht interpretierbar ist, oder im Fall einer
Fehlfunktion der Vorrichtung, wobei die Diagnose dann auf dem stethoskopischen
Schallsignal basiert;
- – ein
Aufzeichnungs- und Visualisierungsmodul für das Videodoppler- oder stethoskopische
Signal ist über
eine drahtlose Verbindung, z.B. Funk oder Infrarot, zwischen der
elektronischen Messwandlerschaltung und einem Visualisierungs- oder
Druckmodul vorgesehen;
- – Peripherieausgänge sind
vorgesehen, um eine Verbindung mit einem Mikrocomputer oder hilfsweise
mit einem Kopfhörer
zu ermöglichen;
- – um
eine einfache Handhabung der Sonde, insbesondere mit Hilfe eines
Fingers, zu bewerkstelligen, ist eine elektrische Schaltung zum
Unter- Spannung-Setzen
der Ultraschallsonde vorgesehen, die von einem Betätigungselement
angesteuert wird, das auf der Verbindungsleitung oder auf dem Gehäuse angebracht
sein kann;
- – das
Betätigungselement
ist ein Multifunktionsschalter, der gleichfalls als Steuerungselement zur
Auswahl zwischen Mitteln zur stethoskopischen, Doppler- oder gemischten
Diagnose-Erstellung durch die Visualisierungsmittel dient, Mitteln
zur Auslösung
der Diagnose ausgehend von Messungen, die von der Messwandlerschaltung geliefert
oder durch Abhorchen erfasst werden, sowie dem System zur Fernaufzeichnung
und -visualisierung dient;
- – die
Multifunktion wird durch unterschiedliche Phasen verwirklicht, die
durch eine Entscheidungstabelle oder eine Logik der Programmierung
der Verbindungen der Schaltungen als Funktion der Anzahl von Betätigungen
des Schalters bestimmt sind;
- – es
ist ferner eine Versorgung durch eine Batterie oder einen Akkumulator
vorgesehen.
-
Gemäß einer
ersten Ausführungsweise
bildet das Gehäuse
einen Schalltrichter, in dem die Ultraschallsonde insbesondere mittig
aufgenommen ist, und es sind Kontaktmittel vorgesehen, die vorübergehend
zwischen der Ultraschallsonde und der Membran des Schalltrichters
zwischengefügt
sein können,
um ein Dopplersignal an die Messwandlerschaltung zu übertragen,
die mit dem Lautsprecher gekoppelt ist, welcher das in dem Schalltrichter
verstärkte
Audiosignal aussendet.
-
Wenn
die Ultraschallsonde ausser Kontakt mit der Membran ist, verfügt man über ein
normales Stethoskop. Wenn die Sonde jedoch in unmittelbarer Berührung mit
der Membran steht, verfügt
man über eine
Vorrichtung vom Doppler-Typ.
-
Die
Zwischenfügungsmittel
weisen bevorzugt einen aufblähbaren
Ballon auf, der das entfernte Ende der Sonde bedeckt, und ein Mittel
zum Aufblähen
des Ballons. Diese Aufbläheinrichtung
kann einen Rohrstutzen aufweisen, der eine Verbindung zwischen dem
Ballon und einer Flüssigkeitsquelle
erstellt, und Mittel, die bevorzugt einen Knopf aufweisen und dazu dienen,
die Flüssigkeit
der Quelle in den Rohrstutzen zu drängen, um dadurch den Ballon aufzublähen.
-
Das
Betätigungselement
und der Knopf zum Zurückdrängen der
Flüssigkeit
sind bevorzugt ein einzelner und gleicher Knopf, der mit einem Finger betätigt werden
kann, und es sind Mittel vorgesehen, die dazu bestimmt sind, das
Rückstauen
der Flüssigkeit
beizubehalten, wenn der Betätigungsknopf
losgelassen wird, wobei diese Mittel insbesondere eine elektromagnetische
Spule sein können,
die eine magnetische Kraft zum Halten des Kolbens aus einem magnetischen
Material zur Druckbeaufschlagung der Flüssigkeit ausübt.
-
Darüber hinaus
können
Mittel zum Abgeben des halbfesten Produktes eine dünne Schicht
zwischen der Haut und der Membran bilden.
-
Je
nachdem, ob der Ballon aufgebläht
wird oder nicht, verfügt
man über
eine Dopplervorrichtung oder über
ein herkömmliches
Stethoskop. Es kann daher zuerst mit Hilfe der als Stethoskop arbeitenden Vorrichtung
annähernd
der anatomische Ort, z.B. eine Schlagader, bestimmt werden, an eine
Ultrasonografie vorgenommen werden soll, und daraufhin die detaillierte
Ultrasonografieoperation an dieser Stelle ausgeführt werden, die zuvor annähernd, jedoch
schnell bestimmt worden ist.
-
Bekanntermaßen ist
es bei einer Dopplervorrichtung wünschenswert, die Sonde verkippen
zu können.
Bei dieser ersten Ausführungsweise
sind auf vorteilhafte Weise von außerhalb des Schalltrichters betätigbare
Mittel vorgesehen, die dazu dienen, die Sonde zu kippen. Diese Mittel
können
ein Kabel aufweisen, bevorzugt eine Einheit aus vier Kabeln an den
vier Kardinalpunkten der Sonde, von denen ein Ende am Ende der Sonde
befestigt ist, und Mittel, die dazu dienen, das andere Ende des
Kabels zu ziehen. Das Kabel, oder ein Teil der Einheit der Kabel,
wird gezogen, um das Ende der Sonde zu kippen, um sie in Richtung
der an der Olive am deutlichsten wahrnehmbaren Schallantwort zu
orientieren.
-
Gemäß einer
zweiten Ausführungsweise
ist die Sonde in dem Gehäuse
und ausserhalb des Schalltrichters angeordnet, wobei das Gehäuse einen
im Wesentlichen zylindrischen Überbau
bildet.
-
Die
Sonde kann um einen festen Winkel von zwischen ca. 30° und 70° bezüglich der
Membran geneigt sein, bevorzugt zwischen 40° und 55°, um durch Zusammenführen des
Empfangs der Ultraschallsignale und der Stethoskopiesignale die
Untersuchung zu optimieren.
-
Auf
vorteilhafte Weise sind Mittel zum Verlängern der Sonde vorgesehen,
um die Neigung der Sonde zu kompensieren. Die Mittel zum Abgeben des
halbfesten Produktes bilden dann eine Verbindungsschicht zwischen
der Verlängerung
der Sonde und der Haut des Patienten.
-
Gemäß einem
bevorzugten Merkmal ist die Verbindungsleitung am Boden des Schalltrichter,
am weitesten von der Membran entfernt befestigt, und tritt im Wesentlichen
in der Mitte der Oberseite des Überbaus
auf.
-
Weitere
Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich bei der Lektüre der nachfolgenden
Beschreibung unter Bezugnahme auf nichteinschränkende Ausführungsbeispiele und zusammen
mit der beigefügten
Zeichnung. Es zeigen:
-
1 eine
Gesamtansicht, teilweise im Schnitt, eines Beispiels der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer ersten Ausführungsweise;
-
2 eine
Schnittansicht eines Teils der Verbindungsleitung der Vorrichtung
von 1, bei der ein Betätigungsknopf und die Steuerschaltungen schematisch
dargestellt sind;
-
3 eine
Schnittansicht des Ansatzes dieser Vorrichtung in der Position für den Betrieb
als Stethoskop;
-
4 und 5 eine
Schnittansicht gemäß 3 in
der Position für
den Doppler-Betrieb, wobei der Ballon der Sonde aufgebläht ist und
die Sonde bei Aktivierung und Freigabe des Betätigungsknopfes Ultraschallwellen
ausgibt bzw. empfängt;
-
6 bis 9 eine
Ansicht ähnlich
derjenigen der 4 und 5, wobei
der Betätigungsknopf
kippt, um die Antwort des Dopplersignals zu optimieren, dann losgelassen
wird, dann erneut betätigt
wird, um alle Verarbeitungsschaltungen der Vorrichtung zu deaktivieren,
und schließlich
losgelassen wird, um wieder in die Position des Stethoskopbetriebs
zu gelangen;
-
10a und 10b zwei
perspektivische Ansichten von oben und unten eines Gehäuses der erfindungsgemäßen Vorrichtung
bei einer zweiten Ausführungsweise;
-
11 eine
Schnittansicht des Gehäuses gemäß den 10a und 10b bei
einem Ausführungsbeispiel,
das für
die bevorzugte Verarbeitung des Dopplersignals und des Stethoskopiesignals
im Audio-Modus ausgelegt ist;
-
12 eine
Beispiel für
eine Messwandlerschaltung der Dopplersignale der erfindungsgemäßen Vorrichtung;
-
13 eine
Schnittansicht des Gehäuses bei
einem Ausführungsbeispiel,
das für
die bevorzugte Verarbeitung des Dopplersignals und des Stethoskopiesignals
im Video-Modus ausgelegt ist;
-
14 eine
Schnittansicht des Gehäuses bei
einer Ausführungsvariante
des vorausgegangenen Beispiels; und
-
15 und 16 zwei
weitere Varianten für
die klinische Validierung einer Schnittansicht von Beispielen der
erfindungsgemäßen Vorrichtung,
die eine Struktur vom Stethoskoptyp besitzen.
-
Die
in 1 dargestellte Vorrichtung weist einen Stethoskopansatz
E auf, dessen Gehäuse 100 die
Form eines konischen Schalltrichters 1 besitzt, der auch
durch eine Membran 2 begrenzt ist, welche die Hauptbasis
des Schalltrichters bildet, und eine Verbindungsleitung bestehend
aus einem Verbindungsteil 3 und einem flexiblen Schlauch 33 aufweist, der
mit zwei Oliven 4 auf die herkömmliche Weise eines Stethoskops
S verbunden ist, und an dem eine elektrische Quelle 23 befestist
ist.
-
Im
Unterschied zu einem üblichen
Stethoskop ist jedoch gemäß der genaueren
Darstellung in 2 und der Gesamtansicht des
Ansatzes in 3 an dem Verbindungsteil 3 eine Öffnung 5 mit
einer Dichtung vorgesehen, in der ein Rohrstutzen 6 verläuft, der
in einen eine Ballon 7 mündet, welcher das entfernte
Ende einer Ultraschallsonde 8 abdeckt. Der Rohrstutzen 6 ist
mit Flüssigkeit,
z.B. mit Wasser, gefüllt.
-
In
die Öffnung 5 ist
ein Zylinder 9 eingesetzt, in dem ein Kolben 10 aus
magnetischem Material gleitend verschiebbar ist, und der von einer
elektromagnetischen Spule 11 umgeben ist. Der Kolben 10 ist
von einer Scheibe 12 abgedeckt, deren Oberseite fest mit
einer Stange 13 verbunden ist. Die Stange 13 ist
teleskopisch an der Stange 14 eines Betätigungsknopfes 18 mit
Hilfe von zwei Schienen 15 angebracht, die auf zweit weiteren
Schienen 16 gleiten können,
welche wiederum fest an der Stange 14 angebracht sind,
wobei eine Feder 17 zwischen die einander gegenüberliegenden
Seiten der Stangen 13 und 14 eingefügt ist.
Der Betätigungsknopf 18 ist
mit der Oberseite des Kolbens 10 durch eine Feder 19 verbunden.
-
Ein
Behälter 60 mit
Gel ist in dem Zylinder 9 zwischen dem Kolben 10 und
dem Rohrstutzen 6 angeordnet. Dieser Behälter ist
mit einer flexiblen Röhre 6a verbunden,
die in dem Rohrstutzen 6 montiert ist und dann durch dessen
dichte Öffnungen
sowie diejenigen des Verbindungsteils 3 austritt, entlang
der konischen Wand des Schalltrichters 1. Das Ende der Röhre 6a ist
mit einer Ausgabedüse 6b verbunden, die
mit der Aussenseite der Membran 2 in Berührung steht.
Als Alternative können
das System zur Verteilung des Gels und seine Steuerung unabhängig von dem
System zum Aufblähen
des Ballons und dessen Steuerung angebracht sein.
-
An
dem Zylinder 9 sind vier Scheiben 20 befestigt, über die
vier Kabel 21 verlaufen, deren Enden bei 22 an
der Sonde 8 befestigt sind. Die anderen Enden des Kabels 21 sind
an der Scheibe 12 befestigt.
-
An
dem Schlauch 33 ist eine Batterie oder eine Akkumulator 23 befestigt,
welcher) über
eine Leitung 24 mit einer Ladebuchse 25 und einem Schalter 26 verbunden
ist.
-
Der
Knopf 18 betätigt
auch ein elektrisches Verarbeitungsmodul 27 durch einen
Druckknopf 28, der sich unter dem Betätigungsknopf 18 befindet,
so dass dieser bei seiner Betätigung
den Druckknopf 28 antreibt. Das elektronische Verarbeitungsmodul weist
die Wandlerschaltungen zum Konvertieren der Dopplersignale in Ton-
und Videosignale auf.
-
Das
elektronische Verarbeitungsmodul 27 ist an eine erste und
eine zweite Schaltung 29 und 30 für die elektrische
Verbindung insbesondere mit einem Mikroprozessor 31 und
mit einer Flüssigkristall-Visualisierungsvorrichtung 32 angeschlossen.
Die erste elektrische Schaltung 29 versorgt die elektromagnetische
Spule 11 sowie den Mikroprozessor und den Schirm. Sie setzt
die Sonde 8 und einen Lautsprecher 34, der in
Kontakt mit einer Wand des konischen Schalltrichters 1 angeordnet
ist, unter Spannung. Die zweite elektrische Schaltung 30 ist
eine Schaltung, welche die Aufnahme des Dopplersignals durch den Mikroprozessor 31 und
seine Anzeige auf der Vorrichtung 32 steuert.
-
Das
Modul 27 weist eine Entscheidungstabelle auf, so dass eine
erste Betätigung
des Knopfes 28 durch Drücken
auf das Betätigungselement 18 die in 4 veranschaulichte
Konfiguration herbeiführt. Nach
dem Loslassen stellt eine erneute Betätigung die Konfiguration gemäß 6 her.
Ein erneutes Loslassen, gefolgt von einer neuen Betätigung,
führt zu
der Position der B.
-
Die
Vorrichtung arbeitet auf die folgende Weise.
-
Unter
Bezugnahme auf 3, in der der Ballon 7 nicht
aufgebläht
ist und die Sonde 8 nicht unter Spannung gesetzt ist (Daumen 35 nicht
aktiv), arbeitet die Vorrichtung als Stethoskop, wobei sie ein übliches
stethoskopisches Audiosignal durch Fortpflanzung des wahrnehmbaren
Schalls über
die Membran 2, den Schalltrichter 1 und den flexiblen
Schlauch 33 an die Oliven 4 liefert.
-
In 4 wird
der Knopf 18 durch den Daumen 35 betätigt (Pfeil
F1). Der Finger 14 drückt
die Stange 13, welche wiederum die Scheibe 12 nach unten,
welche den Kolben 10 in den Zylinder 9 gleiten lässt. Die
Feder 17 wird zusammengedrückt.
-
Die
in dem Rohrstutzen 6 enthaltene Flüssigkeit wird in den Ballon 7 verdrängt, der
in Berührung mit
der Membran 2 tritt. Das Gel 61 wird von der Düse 6b zwischen
der Membran 2 und der Haut des Patienten verteilt.
-
Zur
gleichen Zeit hat der Knopf 18 das erste Mal auf den Knopf 28 gedrückt, so
dass die erste elektrische Schaltung 29 unter Spannung
gesetzt wird. Die elektromagnetische Spule 11 wird unter Spannung
gesetzt und hält
den Kolben 10 aus magnetischem Material fest, so dass die
in dem Rohrstutzen 6 enthaltene Flüssigkeit gestaut bleibt und
der Ballon 7 aufgebläht
bleibt. Der Mikroprozessor 31 und der Schirm 32 werden
unter Spannung gesetzt.
-
Unter
Verwendung von piezoelektrischen Elementen gibt die ebenfalls unter
Spannung gesetzt Sonde 8 Ultraschall über die Membran 2 aus
und empfängt
wiederum den reflektierten Ultraschall Dr verbunden mit einem Doppler-Frequenzintervall
zur Bildung des Dopplersignals. Die Vorrichtung arbeitet somit als
Doppler-Ultrasonografievorrichtung. Das Dopplersignal wird von dem
Verarbeitungsmodul 27 umgewandelt, so dass es vermittels
des Lautsprechers ein Tonsignal 34 liefert. Der Ton wird
dann in dem Schalltrichter verstärkt,
in der Verbindungsleitung (Verbindungsteil 3 und Schlauch 33)
weitergeleitet, und schließlich
an den Oliven 4 gehört.
Dadurch ist es möglich,
eine Doppler-Untersuchung durch stethoskopisches Abhorchen vorzunehmen.
-
In 5 wird
nicht mehr auf den Knopf 18 gedrückt (Pfeil F2), aber der Kolben 10 blieb
in Folge des Umstands, dass die Spule 11 unter Spannung gesetzt
wurde, in seiner Position, wobei der Knopf 28 von der Feder 17 nach
oben geschoben wird.
-
In 6 ist
gestrichelt ein Verkippen des Knopfes 18 durch den Daumen 35 dargestellt,
um den Empfang des Dopplersignals zu optimieren. Dieses Verkippen
des Knopfes 18 führt
auch zu einem Verkippen der Scheibe 12. In Folge dessen
werden bestimmte der Kabel 21 von der Scheibe 12 gezogen und
verkippen das Ende der Sonde 8. Beim Horchen an der Olive 4 hört man einen
Ton, der bei einer bestimmten Ausrichtung des Knopfes 18 und
somit der Sonde 8 ein Maximum erreicht. Wenn diese Ausrichtung
erreicht ist, drückt
man erneut den Knopf 18, wobei seine Ausrichtung beibehalten
wird. Er drückt
auf den Knopf 28, der die zweite Schaltung 30 unter Spannung
setzt. Das Dopplersignal wird von dem Mikroprozessor 31 aufgezeichnet,
und das Ergebnis wird auf dem Anzeigeschirm 32 abgelesen.
-
Der
Mikroprozessor kann von einem Programm für die Interpretation der Doppler-
und stethoskopischen Resultate gesteuert werden. Die stethoskopischen
Resultate werden von dedizierten Tasten oder von dem Berührungsschirm
aufgerufen. Wenn die Resultate verschieden sind, überwiegt
das Doppler-Resultat bei der Interpretation. Die abschließende Diagnose
wird in Form eines positiven (krankhafte Veränderung), negativen (keine
Anomalie) oder nicht interpretierbaren Resultats angezeigt, falls
die die Signale nicht ausreichend identifiziert oder gesichert sind.
Falls nur das Dopplersignal nicht verwertbar ist, ist die Diagnose
die von dem Stethoskopiesignal zur Verfügung gestellte, d.h. positiv
oder negativ.
-
In 7 wird
nicht mehr auf den Knopf 18 gedrückt (Pfeil F2). Der Kolben 10 wird
weiter von der elektromagnetischen Spule 11 gehalten, so
dass der Ballon 7 aufgebläht bleibt. Das Anzeigen der
Aufnahme auf der Vorrichtung 32 wird weitergeführt. In 8 wird
erneut auf den Knopf 18 gedrückt (Pfeil F1), der auf den
Knopf 28 drückt.
Dadurch werden die erste und die zweite Schaltung 29 und 30 unterbrochen,
wodurch die Spule 11 ausgeschaltet wird.
-
In 9 wird
nicht mehr auf den Knopf 18 gedrückt. Der Kolben 10,
der nicht mehr von der Spule 11 gehalten wird, hebt sich
unter der Einwirkung der Federn 17 und 19. Die
in dem Rohrstutzen 6 enthaltene Flüssigkeit wird abgesaugt. Der
Ballon 7 fällt zusammen.
Die Sonde 8 sendet nicht mehr. Falls gewünscht, kann
der Schalter 26 zum Ausschalten der gesamten Vorrichtung
gedrückt
werden, um die Batterie 23 zu schonen.
-
Die 10a und 10b veranschaulichen die
Ansichten eines Gehäuses
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer zweiten Ausführungsweise. Bei
dieser zweiten Ausführungsweise
ist die Sonde 8 im Gehäuse 100 ausserhalb
des glockenförmigen Schalltrichters 1' aufgenommen.
-
Das
Gehäuse 100 hat
die Forme eines im Wesentlichen zylindrischen Überbaus mit ovalem Querschnitt.
Der Überbau
ist durch eine obere Austrittfläche
Fs begrenzt, in deren Mitte das Verbindungsteil 3 austritt,
und durch eine offene untere Anlagefläche Fi, an die sich die flache
Membran 2 des Schalltrichters und die Endfläche 8a einer
Verlängerung 8b der
geneigten Sonde 8 anlegen. Diese Verlängerung besteht aus einem festen
oder halbfesten Material, das Ultraschallwellen leitet, z.B. einem
Silicongel. In dem dargestellten Beispiel weist sie eine zylindrische
Form mit flachen Endflächen
auf, die in geeigneten Winkeln zugeschnitten sind.
-
Die
Endfläche 8a der
verlängerten
Sonde ist mit einem Gel 61 bedeckt, um eine kontinuierliche Verbindungsschicht
zwischen dem Ende 8a und der Haut des Patienten auszubilden.
Eine isolierende Membran 2',
die so durchbrochen ist, dass das Ende 8a frei gelassen
wird, kann vorteilhaft die Unterseite des Überbaus abschließen, um
das Eindringen von Gel ins Innere des Überbaus zu verhindern.
-
Das
Gel wird von einem Kolben 36 gesteuert, der von der Oberseite
Fs her zugänglich
ist. Ein Schalter 38 zum Unter-Spannung-Setzen der Sonde 8 und
ein Anzeigemodul 39 sind ebenfalls an dem Gehäuse angeordnet,
wobei sich das Anzeigemodul in dem dargestellten Beispiel auf der
Oberseite Fs befindet. Der Schalter 38 dient ferner als
multifunktionelle Steuerung, wie unter Bezugnahme auf die erste
Ausführungsweise
beschrieben ist.
-
Die
in 11 veranschaulichte Schnittansicht präsentiert
eine Version, die für
die bevorzugte Verarbeitung der Signale im Audio-Modus ausgelegt ist.
-
Die
Achse Y'Y der Sonde
ist bezüglich
der Symmetriemittelachse X'X
des Schalltrichters in einem festen Winkel von ca. 50° bezüglich der
Ebene der Membran 2' geneigt.
Diese Art von Neigung ermöglicht
die Durchführung
der zweifachen Erfassung durch eine Zusammenführung der Dopplersignale und
des stethoskopischen Abhorchens stromabwärts von der Vorrichtung, genauer
gesagt an der Stelle der Untersuchung.
-
Bei
diesem Ausführungsbeispiel
wie bei den nachfolgenden stammt das Gel 61 aus einem Behälter 60,
der in dem Gehäuse
angeordnet ist. Das Gel wird über
eine flexible Röhre 6a aus
einer Ausgabedüse 6b ausgegeben,
die sich in Kontakt mit der Unterseite Fi des Überbaus befindet. Falls eine
isolierende Membran 2' verwendet
wird, wird sie von der Düse 6b durch
eine Öffnung
durchsetzt, um die eine Dichtung vorgesehen ist.
-
Die
Hubkraft des Kolbens 36, der wie vorausgehend teleskopisch
oder einfach auf einer Rückstellfeder
montiert ist, ermöglicht
eine Dosierung der angemessenen Gelmenge, die von der Düse abgegeben
werden soll. Der Behälter
kann wieder über
einen flexiblen Schlauch 62 befüllt werden, der den Behälter 60 mit
einer in das Gehäuse
integrierten Nachfüllöffnung 63 verbindet.
-
Immer
noch bei diesem Beispiel ist die Sonde 8 mit einem Lautsprecher 34 verbunden,
der auf einer Aussenfläche
des Schalltrichters 1' über die Wandlerschaltung 37 montiert
ist. Das Dopplersignal wird von der Wandlerschaltung 37 umgewandelt,
um ein Audiosignal über
den Lautsprecher 34 zu liefern. Wie zuvor wird der Schall
im Schalltrichter verstärkt, durch
die Verbindungsleitung 3 und 33 geleitet, und dann
an den Oliven abgehört.
-
Die
Resultate des stethoskopische Abhorchens und Doppler können nach
ihrer Auswertung durch den Anwender in einer Interpretationssoftware erfasst
und gespeichert werden. Diese Software steuert den Mikroprozessor
eines Mikrocomputers (nicht dargestellt), der an einen an dem Gehäuse 100 vorgesehenen
Ausgang 101 angeschlossen ist. Als Alternative oder zusätzlich wird
das Dopplersignal nach der Umwandlung durch die Schaltung 37 ebenfalls
an den Mikrocomputer übertragen
und in Form eines Videosignals über
den Ausgang 101 gespeichert. Der Mikrocomputer ist mit
einem Bildschirm ausgerüstet,
der die Kurve des Dopplersignals visualisiert.
-
Die
Software basiert auf einem Algorithmus, der ausgehend von den Auswertungen
des Abhorchens und des Doppler-Vidosignals eine Diagnose liefert.
Das Anzeigemodul 39 ist mit drei Leuchtdioden versehen.
Es ist auf der Oberseite Fs des Gehäuses 100 montiert
und mit der Wandlerschaltung 37 gekoppelt. Dieses Modul
ermöglicht
die Visualisierung der Interpretation. Der Interpretationsalgorithmus
bevorzugt die Dopplerdiagnose, wenn die Interpretationen divergieren.
-
Die
Dioden geben ein rotes, oranges bzw. grünes Licht ab:
- – das
Leuchten der roten Diode bedeutet, dass die Diagnose positiv ist
(Vorliegen einer krankhaften Veränderung),
- – das
Leuchten der grünen
Diode bedeutet, dass die Diagnose negativ ist (keine krankhafte
Veränderung),
und
- – das
Leuchten der orangen Diode bedeutet, dass das Resultat auf Grund
des Vorliegens von "Grenz"-Messungen nicht
interpretierbar ist.
-
Ein
Beispiel für
die Transponderschaltung 37 zum Verarbeiten der Dopplersignale
ist in 12 veranschaulicht. Diese Schaltung
weist einen Impulsmodulator 37a des abgegebenen Signals
De bei 4 MHz auf, der mit der Sonde 8 gekoppelt ist. Die
Verarbeitung des empfangenen Signals Dr durch die Sonde für die Übertragung
auf den Lautsprecher 34 wird von Komponenten in der folgenden
Reihenfolge durchgeführt:
- – einem
Tieffrequenz-Demodulator 37b für z.B. weniger als 8 kHz;
- – einem
Verstärker 37c zum
Erhalten von mehreren -zig bis mehreren hundert mV; und
- – einem
Audioverstärker 37d,
in Spannung und Impedanz.
-
Das
Signal wird auch an den Mikroprozessor 31 für die digitale
Verarbeitung übertragen.
Dieser Mikroprozessor steuert die Versorgungsschaltung 24 durch
eine Batterie 23 über
den Schalter 38, sowie die Visualisierung der Diagnose
durch das vorausgehend beschriebene Anzeigemodul mit den Dioden 39.
-
Das
Auslösen
der Dioden findet durch Zählen
der Anzahl von Impulsfronten statt, die von einem Schmidt-Trigger
(elektronischer Schwenk) empfangen werden, was es ermöglicht,
Störimpulse
zu beseitigen. Beispielsweise, in Anzahl von Fronten pro Sekunde:
- – weniger
als 500 fronts: die orangefarbene Diode (Anzahl nicht ausreichend:
Resultat nicht interpretierbar);
- – zwischen
500 und 2000 Fronten: die grüne
Diode wird ausgelöst;
- – zwischen
4000 und 8000 Fronten: die rote Diode wird ausgelöst;
- – mehr
als 8000 Fronten: die orangefarbene Diode (Anzahl zu hoch: Resultat
nicht interpretierbar).
-
13 veranschaulicht
insbesondere eine andere Version der zweiten Ausführungsweise,
die für
eine bevorzugte Verarbeitung der Signale im Video-Modus ausgelegt
ist. Bei diesem Beispiel ist ein Mikrofon 40 in Kontakt
gegen die Aussenwand des Verbindungsteils 3 angeordnet.
Als Alternative kann es in der Verbindungsleitung angeordnet sein,
sofern diese Position keine Abschwächung der Stärke des direkten
Schallsignals verursacht, oder gegen die Wand des Schalltrichters 1', oder allgemeiner
an jeglicher geeigneten Stelle auf dem durch den Trichter gebildeten
Schallweg.
-
Dieses
Mikrofon ermöglicht
es, das stethoskopische Schallsignal abzunehmen, und ist mit der Wandlerschaltung 37 verbunden,
um es in Form eines elektrischen Signals zu übertragen und am Ausgang ein
Videosignal zu erzeugen. Darüber
hinaus wird das von der Sonde 8 empfangene Dopplersignal ebenfalls
in ein Videosignal umgewandelt.
-
Die
Videosignale werden an einen Mikrocomputer übertragen, wie in dem vorausgegangenen Beispiel
(dargestellt in 11) über den Ausgang 101,
und/oder zu einem Visualisierungs- und Druckmodul 50, das
in einem Abstand angeordnet ist. Hierzu ist eine Antenne 41 zum
Abstrahlen der Videosignale als Funkwellen vorgesehen.
-
Ein
Signal H wird dann von dem Empfänger 51 des
Visualisierungsmoduls erfasst, daraufhin in einem Demodulator 52 und
in einem Visualisierungsadapter 53 verarbeitet.
-
Ferner
ist bei diesem Beispiel auch ein Kopfhörerausgang 42 vorgesehen,
um ein stethoskopisches Abhorchen ausgehend von dem durch das Mikrofon
erfassten Ton, oder ausgehend von dem Dopplersignal, das von der
Schaltung 37 in ein Audiosignal umgewandelt wurde, zu ermöglichen.
Der Kopfhörer
kann in einer herkömmlichen
Form mit Oliven 4 vom Stethoskoptyp vorliegen.
-
Wie
bei dem vorausgegangenen Beispiel werden die Videosignale (bzw.
Audiosignale nach dem manuellen Erfassen der Interpretation des
Anwenders) in der Interpretationssoftware des Mikroprozessors ausgewertet
oder von dem Schirm des Mikrocomputers visualisiert.
-
Das
Anzeigemodul mit drei Leuchtdioden 39 ermöglicht eine
Mischinterpretation auf der Grundlage der Doppler- und stethoskopischen
Videosignale, wobei das Dopplersignal im Fall einer Abweichung überwiegt.
-
Die
Schnittansicht von 14, die eine Ausführungsvariante
des Gehäuses
der 11 und 13 veranschaulicht,
zeigt die Sonde 8 in einer Position, in der sie zur Mittelachse
X'X geneigt ist,
mit einer Neigung, die zu der vorausgehend beschriebenen und dargestellten
entgegengesetzt ist. Die Konvergenz der Achse Y'Y der Sonde 8 und der Mittelachse
X'X tritt nicht
mehr stromabwärts
von dem Gehäuse
wie bei dem vorherigen Beispiel auf, sondern stromaufwärts von
dem Gehäuse 100 auf
Höhe des flexiblen
Schlauchs 33. Diese Lösung
ermöglicht
die Durchführung
einer zweifachen Erfassung, welche der Identität des aufeinanderfolgend in
Abhängigkeit von
seiner Strömung
gemessenen Blutstromabschnitts bevorzugt, gegenüber der Identität des Untersuchungsortes.
-
Auf
vorteilhafte Weise steuert ein elektrischer Mikromotor 70,
die Neigung α einer
Kapsel 71, in welche die Sonde 8 eingeschoben
ist. Die Kapsel und die Sonde werden dann drehend um eine zur Mittelachse
X'X senkrechte Achse
angetrieben, so dass der Neigungswinkel α in Abhängigkeit von dem Signal für den Empfang
eingestellt wird, so dass die Doppleruntersuchung optimiert wird.
-
Die 15 und 16 veranschaulichen zwei
weitere Varianten der klinischen Validierung der erfindungsgemäße Vorrichtung
mit einer vereinfachten Struktur vom Stethoskoptyp.
-
Unter
Bezugnahme auf 15 unterteilt eine Trennwand 90 das
Gehäuse 100 in
einen oberen Teil 100a für die Signalverarbeitung mit
der Transponderschaltung 37, dem Diodensystem 39 und
dem Schalter 38, und einen unteren Teil 100b für die Erfassung
des Signals, in dem das Mikrofon 40, der Lautsprecher 34,
der Schalltrichter 1, die Versorgungsschaltung 24 und
die Sonde 8 die gleichen Funktionen wie vorausgehend erfüllen.
-
Das
Gehäuse 100 nimmt
die Sonde 8 teilweise auf, und ein Dichtring 75 ist
in der Aussparung des Gehäuses 100 um
die Sonde 8 angeordnet, um die Sonde zu schützen und
mechanisch zu isolieren. Als Resultat ermöglicht der Ring die Befestigung
der Sonde an dem Gehäuse,
ohne die normalen Vibrationen der piezoelektrischen Elemente der
Sonde zu stören.
Hierdurch wird ein Dopplersignal mit optimalem Empfang erhalten.
-
Als
Variante dieses Beispiels kann der untere Teil 100b des
Gehäuses
vorteilhaft in seinem Mittelteil gekrümmt sein, um das Halten des
Gehäuses vom
Stethoskoptyp in der Hand zu erleichtern.
-
Das
Beispiel von 16 veranschaulicht eine Lösung, die
noch näher
bei dem traditionellen Stethoskop liegt. Bei dieser Variante nimmt
das Gehäuse 100 nicht
mehr die Sonde 8 auf und ist auf den oberen Teil 100a für die Signalverarbeitung
beschränkt
(15). Die Sonde 8 ist entlang des Schalltrichters 1 durch
geeignete Mittel befestigt, die dem Fachmann bekannt sind. Das Diodensystem
ist auf eine einzige Diode 39a reduziert, die in der Lage ist,
nacheinander die drei vorausgehend beschriebenen Farben anzunehmen.
Diese Diode kann auch das System mit drei Dioden ersetzen, das in
den vorausgegangenen Ausführungsbeispielen
beschrieben ist.
-
Die
Erfindung ist nicht auf die beschriebenen und dargestellten Ausführungsbeispiele
beschränkt. Es
ist z.B. möglich,
bei der zweiten Ausführungsweise
den Mikroprozessor und das Visualisierungsmodul wie in der ersten
Ausführungsweise
vorzusehen, oder das Visualisierungsmodul mit Dioden in jedem der
vorausgehend beschriebenen Beispiele vorzusehen.
-
Eine
zweite Sonde kann auch in dem Gehäuse aufgenommen sein. Jede
der zwei Sonden ist dann einem bestimmten Bereich des Körpers zugeordnet,
z.B. dem oberen Teil (obere Gliedmaßen oder Hals) und dem unteren
Teil (untere Gliedmaßen)
des Patienten. Die jeweiligen Signale der Sonden werden auf eine
spezifische Frequenz geregelt, z.B. 4 und 8 MHz. Weitere Sonden
können
ebenfalls vorgesehen werden, deren Enden beispielsweise auf einen
inneren oder äusseren
Umfangskranz am Schalltrichter verteilt sind. Es ist dann möglich, eine
ringförmige Hülle vorzusehen,
um eine einzelne ringförmige
Sonde mit mehreren piezoelektrischen Sendern und Empfängern auszubilden.
-
Darüber hinaus
kann auch bei jedem Beispiel eine Kopfhörerbuchse vorgesehen sein,
um ein Kopfhörerkabel
an Stelle oder zusätzlich
zu der stethoskopischen Verbindungsleitung einzustecken. Ein System
zum Aufzeichnen und Visualisieren des Doppler- oder stethoskopischen
Videosignals kann bei jeder Ausführungsweise
mittels drahtloser Verbindung, z.B. Funk oder Infrarot, zwischen
der elektronischen Messwandlerschaltung und einem Visualisierungs-
oder Druckmodul vorgesehen sein.
-
Der
Kolben zum Steuern des halbfesten Produktes kann von ausserhalb
des Gehäuses
zugänglich
sein, wobei der Schalter zum Unter-Spannung-Setzen der Sonde ebenfalls
an jeder geeigneten Stelle an dem Gehäuse angeordnet ist.
-
Ferner
ist es möglich,
die drei Arten von Diagnoseinformationen mittels Stimmsynthese an
Stelle einer Visualisierung mit Dioden zu übertragen. Die synthetische
Stimme wird mit Hilfe eines Synthesizers erhalten, der mit dem Mikroprozessor
gekoppelt ist, und von der Verbindungsleitung zu den Oliven für das stethoskopische
Abhorchen übertragen.
-
Es
ist auch möglich,
ein System zum Steuern (oszillometrisch oder dergleichen) der Batterieladung vorzusehen,
die mit Alarmeinrichtungen gekoppelt sind, welche die Notwendigkeit
des Aufladens oder Auswechselns des Akkumulators bzw. der Batterie anzeigen,
wenn der Ladepegel unter einem bestimmten Schwellwert liegt. Ein
solches System kann Mittel zum Unterbrechen des Visualisierungssystems
oder der Interpretationsmittel aufweisen, damit keine fehlerhaften
Resultate geliefert werden, wenn der Ladepegel diesen Schwellwert
erreicht.