DE8910368U1 - Intracavitäre Ultraschallsonde - Google Patents

Intracavitäre Ultraschallsonde

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DE8910368U1 DE8910368U DE8910368U DE8910368U1 DE 8910368 U1 DE8910368 U1 DE 8910368U1 DE 8910368 U DE8910368 U DE 8910368U DE 8910368 U DE8910368 U DE 8910368U DE 8910368 U1 DE8910368 U1 DE 8910368U1
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Description

Die Erfindung betrifft eine intracavitare Ultraschallsonde.
In der DE-OS 34 05 537 ist eine UJtraschallsonde mit einem Ultraschallwandler beschrieben, bei der es möglich ist? die Einsehaliebsne urs eine durch die Einse-nallsfeene verlaufende Achse schrittweise um beispielsweise 10* zu verdrehen. Dabei wird der Wandler über ein Kegelradgetriebe von einem ersten Motor angetrieben, KiL einem zweiten Motor wird das Kegelrad , an Lsis der »sandier befestigt i«t» ic. ssiner Stellung verändert.
Da hlsr ein Motor fur den Antrieb und Kn Motor zur Verstellung des Kegelrades vorgesehen sind, wird viel Sauvolumen benötigt. Des steht der Forderung nach einer geringen Baugröße und leichten Handhabbarkeit entgegen. Weiterhin müssen beide Motoren winkelgenau gesteuert werden, was einen hohen Aufwand für die
Winkelmessung und f«r die Steuerung erfordert.
D@r Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Ultraschallsonde so auszubilden, daß in einer Vielzahl von Flächen abgetastet werden kann, die alle vom selben Ursprung ausgehen. Gleichzeitig soll die Sonde eine geringe Baugröße aufweisen und leicht handhabbar sein.
Die Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die erste Drehachse in der Ultraschallsonde ortsfest angeordnet ist, daß der Achsenträger der zweiten Drehachse in einem ersten Arbeitsmodus über eine erste Kupplung mit der Antriebsachse gekoppelt ist, wobei der Ultraschallwandler um die erste Drehachse drehbar ist, oder daß der Achsenträger in einem zweiten Arbeitsmodus über eine zweite Kupplung mit dem Gehäuse der Ultraschallsonde gekoppelt ist, wobei der Ultraschallwandler um die zweite Drehachse drehbar ist.
. :: ;2 j : : : · :":'<GR 88 G 3381 DE Da der Antrieb zur mechanischen Abtastung"und die Verstellung der Abtast flächen nur mit einem Motor erfolgt, sind die Winkel- \. erfassung und die Steuerung vereinfacht.
Speziell ist eine Abtastung in allen drei Hauptebenen eines § rechtwinkligen, räumlichen Koordinatensystems möglich.
jf Weiterhin kennen Ebenen abgetastet werden, die um die Längsachse % d?r Ultraschallsonde gegeneinander verdreht sind. Im Gegensatz zu den ebenen Schnittflächen können auch Kegelflächen abgetastet werden, deren Symmetrieachse durch die Längsachse der Sonde gebildet ist.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung zeichnet sich dadurch aus, daß die Kupplungen kraftschlüssige Kupplungen sind. Dadurch sind der Verdrehungswinkel der Abtastflächen und der Kegelöffnungswinkel stufenlos einstellbar.
Wird in einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform die erste Kupplung als formschlüssige Kupplung und die zweite Kupplung als kraftschlüssige Kupplung ausgebildet, ist die Steuerung des Systems erleichtert, da die Lage der Abtast flächen fest vorgegeber ist.
: 25 Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung ist der Achsenträger mit einer im Gehäuse drehbar gelagerten Hohlwelle verbunden, die entlang der ersten Drehachse ausgerichtet ist und in der konzentrisch die Antriebsachse gelagert ist. So ist ein kompakter Ajfbau der Ultraschallsonde ermöglicht.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Kupplungen im Handgriff der Ultraschallsonde argeordnet. Dorl ist mehr Raum als in der distalen Ultraschallsonde und es steht eine Stromversorgung zur Verfügung.
' ·> i j i11.' · \"\'&ohacgr; 88 G 338i DE
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
FIG 1 die Seitenansicht einer intracavitären Ultraschall-Abtasteinrichtung, in der die Erfindung realisiert ist,
FIG 2 den inneren Aufbau der Ultraschallsonde,
FIG 3 im Schnitt die im Gehäusekopf angeordneten Kupplungen in der Stellung für den ersten Arbeitsmodus,
FIG A im Schnitt die im Gehäusekopf angeordneten Kupplungen in der Stellung für den zweiten Arbeitsmodus,
FlG 5 die im Gehäusekopf angeordneten Kupplungen, wobei die erste Kupplung eine formschlüssige Kupplung und die zweite Kupplung eine kraftschlüssige Kupplung ist,
FVi 6 in perspektivischer Darstellung die prograde Abtastfläche, 25
FIG 7 in perspektivischer Darstellung die laterale Abtast fläche, FIG 8 in perspektivischer Darstellung die kegelförmige Abtast fläche.
Nach FIG 1 umfaßt eine Ultraschallabtasteinrichtung 2 für Körperhöhlungen als wesentliche Bestandteile eine Ultraschallsonde oder einen Untersuchungskopf 4, eine geradlinige Führung 6 und einen Handgriff oder Gehäusekopf 8. Die Ultraschallabtasteinrichtung 2 ist - wie im folgenden näher erläutert wird - so ausgebildet, daß nach Einführen der Sonde 4 in die Körperhöh-
, '; j |4· { :.". . .··. '.GR 88 G 3381 DE lung das interessierende Gebiet in einer Vielzahl von Sektorabtastflächen, die einen gemeinsamen Ursprung 0 (in FIG 2 gezeigt) haben, untersucht werden kann. Dabei braucht die Abtasteinrichtung 2 nicht bewegt zu werden, wenn der untersuchende Arzt dieses Gebiet in den verschiedenen Abtast flächen auf dem Monitor betrachten möchte.
In FIG 2 sind Einzelheiten der Ultraschallsonde 4 dargestellt. Im Innenraum der Ultraschallsonde 4 befindet sich ein Ultraschallwandler 24 in einer Vertiefung auf einer Trommel 32. Die Trommel 32 kann auch mit mehreren Ultraschallwandlern 24 bestückt sein, die jeweils für unterschiedliche Eindringtiefen bei unterschiedlicher Fokussierung mit anderen Frequenzen erregbar sind. Der Ultraschallwandler 24 ist um eine Drehachse drehbar gelagert. Dazu ist eine Tragachse 38 in einem Achsenträger 44 befestigt. Die Trommel 32 ist mit Lager 34 und 36 auf der Tragachse 38 gelagert.
Der Antrieb des Ultraschallwandlers 24 erfolgt über ineinanderkämmende Kegelzahnräder 46 und 50. Das Kegelzahnrad 46 ist fest mit der Trommel 32 verbunden. Das Kegelzahnrad 50 ist am distalen Ende einer Antriebsachse 22 angebracht, die entlang einer Drehachse 26 ausgerichtet ist und sich in der Führung 6 befindet. Die beiden Drehachsen 26, 28 schneiden sich senkrecht in einem Punkt 0. Der Antrieb um die beiden Drehachsen 26 und 28 erfolgt durch die Antriebsachse 22, wie später noch beschrieben wird.
Der Achsenträger 44 ist mit einer Hohlwelle 102 verbunden, die entlang der ersten Drehachse 26 ausgerichtet ist und in der konzentrisch die Antriebsachse 22 über ein Lager 60 gelagert ist. Die Hohlwelle 102 ist ihrerseits in einem Gehäuse 64 über ein Lager 104 drehbar gelagert. Die hier gezeigte Lagerung der Antriebsachse 22 und der Hohlwelle 102 ist nicht vollständig, weitere Lager befinden sich im in FIG 3 gezeigten proximalen
Ende der Führung 6 und im Handgriff 8.
. :: '> : :':"': · :": '-Gf e8 G 3381 DE Ein räumliches kartheslsches Koordinatensystem xyz 1st folgendermaGen definiert: Die x-Koordinate ist Identisch mit der Lage der ersten Drehachse 26. Die y-Koordinate ist identisch mit der lage der zweiten Drehachse 28. 5
Die z-Koordinate steht sowohl auf der x-, wie auch auf der y-Koordinate senkrecht.
Die Einzelheiten am proximalen Ende der Führung 6 und dem Handgriff 8 zeigt FIG 3. Ein Lager 106 ergänzt das in FIG 2 gezeigte Lager 104 der Hohlwelle 102. Die Antriebsachse 22 ist mit einem Lager 108 am proximalen Ende drehbar in der Hohlwelle 102 gelagert. Im Handgriff 8 befinden sich weiterhin eine erste und eine zweite kraftschlüssige Kupplung 110 bzw. 112. Bei der hier gezeigten Kupplungsstellung für den ersten Arbeitsmodus ist der Achsenträger 44 und somit die zweite Drehachse 28 über die Hohlwelle 102 und der ersten Kupplung 110 mit der Antriebsachse 22 gekoppelt. Eine Drehung der Antriebsachse 22 bewirkt eine Drehung des Ultraschallwandlers 24 um die erste Drehachse 26.
Die erste Kupplung 110 besteht aus einer Mitnehmerscheibe 114, die auf der Antriebsachse 22 befestigt ist. Ein ringförmiger Reibbelag 116 Ist auf die Mitnehmerscheibe 114 geklebt. Eine für beide Kupplungen HO1 112 gemeinsame Kupplungsscheibe ist mit ihrem rohrförmigen Teil 120 auf der Hohlwelle 102 verschiebbar angeordnet. Eine Verdrehsicherung 122 ist erforderlich, damit die Hohlwelle 102 über die Kupplungsscheibe 118 gedreht werden kann. Die Verdrehsicherung 122 besteht aus einem sich in der Hohlweile 102 befindlichen Schlitz 124 und aus einem Mitnehmerstift 126. Eine Spiralfeder 130 drückt mit ihrem einen Enc; die Kupplungsscheibe 118 gegen den Reibbelag 116 auf der Mitnehmerscheibe 114, mit ihrem anderen Ende ist sie an einem Wulst 132 auf der Hohlwelle 102 abgestützt.
, ; : ; ; ; ;: : 88 G &iacgr;'0.1 DF Die der Kupplungsscheibe 118 gegenüberliegende Fläche des Gehäuses 64 ist als Flansch 143 parallel zur Kupplungsscheibe 118 ausgebildet und trägt einen zweiten ringförmigen Reibbelag 144. Dieser Reibbelag 144 gehört zur zweiten Kupplung 112. 5
Zum Lösen der Kupplung 110 ist eine Ausrückscheibe 134 in Richtung der Antriebsachse 22 axial verschiebbar angeordnet. Die Ausrückscheibe 134 ist über eine Stange 136 im Gehäuse 64 verschiebbar gelagert. Als Anschlag ausgebildete Nasen 142 geben eine Endstellung der Ausrückplatts 134 an. Zum Antrieb der Ausrücksaheibe 134 ist im Gehäuse 64 eine Gewindespindel 138 gelagert, die von einem Elektromotor 140 antreibbar ist. Die Gewindespindel 138 greift in eine in der Ausrückscheibe 134 angeordnete Spindelmutter 139 ein. Die Gewindespindel 138 und die
Spindelmutter 139 bilden einen Spindelantrieb.
FIG 4 zeigt, wie die zweite Kupplung 112 die Hohlwelle 102 in einem zweiten Arbeitsmodus mit dem Gehäuse 64 der Ultraschallsonde 4 koppelt. Gleichzeitig ist dabei die Kupplung 110 gelöst.
Eine Drehung der Antriebsachse 22 bewirkt nun eine Drehung des Ultraschallwandlers 24 um die zweite Drehachse 28. Die zweite Kupplung 112 wird in Eingriff gebracht, indem die Ausrückscheibe 134, angetrieben vom Stellmotor 140, die Mitnehmerscheibe 118 gegen den Reibbelag 144 drückt. Dabei mu3 der Motor 140 zusätzlich noch gegen die Federkraft der Spiralfeder HO arbeiten.
FIG 5 zeigt eine weitere Ausführungsform der Kupplung 110. Die Kupplung 110 ist hier als formschlüssige Kupplung ausgebildet.
Der Reibbelag 116 ist ersetzt durch einen in der Mitnehmerscheibe 118 eingesetzten Mitnehmerstift 146. Der Mitnehmerstift 146 greift im hier dargestellten ersten Arbeitsmodus in eine Bohrung 148 in der Mitnehmerscheibe 114 ein. Zusätzlich zur gezeigten Bohrung 146 können weitere Bohrungen auf dem
. ':: I7· : \:": · :' : '&* 88 G 3381 DE selben Radius wie die Bohrung"l48'angeordnet'sein. Damit ist eine Kopplung der Hohlwelle 102 mit der Antriebsachse 22 nur in ganz bestimmten, jedoch genau festgelegten Stellungen möglich. Die übrigen Einzelheiten in FIG 5 sind identisch mit den in FIG 3 gezeigten. K
Die Flächen, die im ersten und zweiten Arbeitsmodus abgetastet i
werden können, werden anhand der nachfolgenden Figurenbe- |
Schreibung erläutert. Zugrunde liegt das in FIG 2 definierte |
xyz-Koordinatensystem. |
FIG 6 erläutert perspektivisch die Abtastfläche, die im zweiten jj Arbeitsmodus abgetastet wird. Hier ist, wie z.B. anhand der FIG 3 beschrieben, der Achsenträger 44 mit dem Gehäuse 64 gekoppelt. Mit anderen Worten, die Kupplung 112 ist in Eingriff. Der Ultraschallwandler oszilliert oder rotiert., angetrieben über die Antriebsachse 22, um die Drehachse 28. Die abgetastete ebene Fläche erstreckt sich in der xz-Ebene von einem Kreisbogen 200 aus, der von der Mitte des Ultraschallwandlers 24 beschrieben wird. Der Ultraschallwandler 24 führt einen prograden Scan durch.
In weiteren Flächen kann abgetastet werden, nachdem folgende Schritte durchgeführt worden sind. Die Kupplung 112 wird gelöst und die Kupplung 110 in Eingriff gebracht. Der Achsenträger ist nun in seinem ersten Arbeitsmodus. Angetrieben über die Antriebsachse 22 dreht sich die Drehachse 28 in der yz-Enene um die Koordinate x. Mit anderen Worten, die Drehachse 28 1st nicht mehr in Richtung der Koordinate y ausgerichtet, sondern sie nimmt einen Winkel oL bezüglich der y-Koordinate In der yz-Ebene ein. Dadurch wird die im zweiten Arbeitsmodus abgetastete Fläche um die Koordinate &khgr; gedreht, was durch einen kreisförmigen Doppelpfeil angedeutet ist. Somit lassen sich nach Lösen der Kupplung 110 und nach Aktivieren der Kupplung 112 Ebenen abtasten, deren Schnittgerade die x-Koordinate ist.
'■ .' &iacgr;&bgr;» ' .'.*". . .".'.GB 88 G 3381 DE
i : ::: : Ein lateraler Scan kann nach folgenden Schritten durchgeführt werden. Die Ausgangsposition des Ultraschallwandlers ist dieselbe wie in FIG 2 gezeigt ist. Seine Abstrahlrichtung ist genau in Richtung der positiven x-Koordinate ausgerichtet. Wird nun der Ultraschallwandler 24 im zweiten Arbeitsmodus um 90* nach links oder rechts gedreht, so deckt sich seine Abstrahlrichtung gs?nau mit der z-Kocrtiinale. In dieser Position wird nun der Achssntrager 44 mit der Antriebsachse 22 gekoppelt, indem die Kupplung 112 gelöst und die Kupplung 110 aktiviert «Ird, Der Achsentrsger 44 befindet sich nun im ersten Arbeitssnodus. Jetzt kann der laterale Scan durchgeführt wurden, der einen Vollkreis von 36o* oder auch nur einen Kreissektor in der yz-Ebene umfaßt. FIG 7 zeigt in perspektivischer Darstellung den Kreisbogen 204, den der Ultraschallwandler 24 bei dieser
Abtastung beschreibt.
Eine weitere, kegelförmige Abtastfläche ist in FIG 8 gezeigt. Zuvor wird der Ultraschallwandler 24 im zweiten Arbeitsmodus um dsn Winkel >& (auch in FIG 6 dargestellt) gedreht. Nach Umschaltung vom ersten Arbeitsmodus auf den zweiten Arbeitsmodus, d.h. der Achsenträger ist mit der Antriebsachse 22 gekoppelt, kann nun eine kegelförmige Fläche abgetastet werden. Der öffnungswinkel des Kegels beträgt 2&lgr;£~ . Die Kreislinie, die der Ultraschallwandler 24 nun beschreibt, 1st mit 206 bezeichnet.
Auch Kegelflechen mit größerem Öffnungswinkel, dargestellt
durch die Kreislinie 208, oder Kegelflächen, die zum Handgriff 8 hin geöffnet sind, hier mit Bezugszeichen 210 versehen, sind möglich. Wenn die Kupplung 110 als kraftschlüssige Kupplung ausgeführt ist, lassen sich beliebige Kegelöffnungswinkel 2& einstellen.
Da die Kupplungen 110 und 112 im Handgriff 8 angeordnet sind und da nur ein einziger Antriebsmotor zur Abtastung der verschiedenen Flächen und zur Verstellung des Achsenträgers 44 erforderlich ist, läßt sich die Ultraschallsonde 4 besonders
. &Iacgr;: I* : !:": · &igr;":'·6? 88 G 3381 DE 1 klein aufbauen. Die verschiedenen 'Äbt'astflachen erlauben dem Arzt eine umfassende Beobachtung des interessierenden Gebiets, ohne daß die Position der Sonde beim Abtasten verändert werden mußte. Die kleine Baugroße und ein geringes Gewicht gewahr-5 leisten eine einfache Handhabung und machen die Sonde besonders geeignet fur Untersuchungen der Prostata und des Rektums vom Rektum aus.

Claims (9)

. :: I10· ·:": · ;"&igr;'&Lgr;&idigr; 88 G 3381 DE Schutzansprüche "
1. Intracavitare Ultraschallsonde (A) mit einem Untersuchungskopf, in dessen Innenraum ein Ultraschallwandler (24) zur mechanischen Ultraschall-Sektorabtastung um eine erste, ortsfeste Drehachse (26) und um eine zweite Drehachse (28) drehbar ist,
wobei sich b??ide Drehachsen (26, Zb) in einem Punkt (0) im Lnnenraum senkrecht schneiden,
IQ wobei fur den Antrieb um beide Drehachsen (26, 28) eine gemeinsame Antriebsachse (22) vorgesehen ist, wobei der Achsentrager (A4) der zweiten Drehachse (28) in einem ersten Arbeitsmodus über eine erste Kupplung (110) mit der Antriebsachse (22) gekoppelt ist, in dem der Ultraschallwandler
(24) um die erste Drehachse (26) drehbar ist, oder der Achsentrager (44) in einem zweiten Arbeitsmodus über eine zweite Kupplung (112) mit dem Gehäuse (64) der Ultraschalljonde (4) gekoppelt ist, in dem der Ultraschallwandler (24) um die zweite Drehachse (28) drehbar ist.
2. Ultraschallsonde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß die Kupplungen (110, 11?) kraftschlüssige Kupplungen sind.
3. Ultraschallscnde nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Kupplung '110} eine formschlüssige Kupplung und die zweite Kupplung (112) eine kraftschlüssige Kupplung ist.
4. Ultraschallsonde nach einem der Ansprüche 2 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebsachse (22) entlang der ersten Drehachse (26) ausgerichtet ist.
. ': &iacgr; 1Ml I:": · :";1>cf 88 G 330i DE
5. Ultraschallsonde nach einem der" Ansprüche &Iacgr; bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Achsenträger (44) mit einer im Gehäuse (64) drehbar gelagerten Hohlwelle (102) verbunden ist, die entlang der ersten Drehachse (26) gusgerichtet ist und in der konzentrisch die Antriebsachse (22) gelagert ist.
6. Ultraschallsonde nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kupplungen (110, 112) im Handgriff (8) der Ultraschallsonde (4) angeordnet sind.
7. Ultraschallsonde nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Kupplungen (110,
112) eine gemeinsame Kupplungsscheibe (118) besitzen, die auf der Hohlachse (102) axial verschiebbar und gegen Verdrehen gesichert angeordnet ist,
daß die Kupplungsscheibe (118) in dem ersten Arbeitsmpdus mit einer Feder (170) gegen eine mit der Antriebsachse (22) fest verbundenen Mitnehmerscheibe (114) gedrückt wird und daß die Kupplungsscheibe (118) in dem zweiten Arbeitsmodus gegen einen Flansch (143) des Gehäuses (64) gedrückt wird.
8. Ultraschallsonde nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet , daß die Kupplungsscheibe (118) im zweiten Arbeitsmodus mit einer im Gehäuse axial verschiebbaren Ausrückscheibe (134) gegen den Flansch (143) gedrückt wird.
9. Ultraschallsonde nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß im Gehäuse (64) eine Gewindespindel (138) gelagert ist, die von einem Elektromotor (140) antreibbar ist und die in eine in der Ausrückscheibe (134) angeordnete Spindelmutter (139) eingreift.
DE8910368U 1988-09-12 1989-08-30 Intracavitäre Ultraschallsonde Expired DE8910368U1 (de)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4209394A1 (de) * 1991-03-26 1992-10-01 Hitachi Ltd Ultraschallgeraet, sonde fuer ein solches und ultraschall-diagnoseverfahren
WO2024127403A1 (en) * 2022-12-14 2024-06-20 Shempriz.Health Ltd Imaging probe

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