DEP0054204DA - Ultraschalltubus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Übermittlung von Ultraschallenergie von einem Ultraschallgeber auf einen zu beschallenden Körper, insbesondere einen Tubus. Die Erfindung hat vorwiegend Bedeutung für Ultraschalltherapiegeräte, kommt aber auch für die Ultraschallübertragung zu technischen Zwecken in Betracht.

In der Ultraschalltherapie ist die Verwendung von Tubussen bekannt und gebräuchlich. Mit Hilfe solcher Tubusse ist es z.B. möglich, eine Beschallung nicht mit dem Ultraschall-Nahfeld, sondern dem Ultraschall-Fernfeld vorzunehmen. In manchen Fällen ist es nämlich vorteilhaft, das zu beschallende Gewebe nicht dem unmittelbar dem Ultraschallgeber benachbarten Feld, sondern dem entfernteren Feld auszusetzen, weil das Schallnahfeld meist mehr oder weniger inhomogen ist, während das Schallfernfeld hinsichtlich seiner Intensitätsverteilung wesentlich homogener gestaltet ist.

Ein weiterer Grund für die Verwendung von Tubussen besteht darin, daß der Ultraschallgeber infolge seiner äußeren Abmessungen nicht zur Beschallung eines jeden Körpers bzw. einer jeden Körperstelle geeignet ist. Man verwendet daher mit Vorteil Tubusse, um an schwer zugänglichen Stellen des Körpers, z.B. in Körperhöhlen, Beschallungen durchführen zu können.

Die für die genannten Zwecke gebräuchlichen Tubusse sind meist als zylindrische Körper ausgebildet. Dabei können diese Tubusse entweder massive Körper sein oder auch flüssigkeitsgefüllte Rohre. Wenn diese Rohre als beiderseits offene Hohlkörper ausgebildet sind, so wird nach ihrem Aufsetzen die Flüssigkeit in dieselben eingebracht, wobei der eine Rohrabschluß durch den Ultraschallgeber und der andere durch den zu beschallenden Körper gebildet wird. Es gibt aber auch Tubusse, bei denen das eine oder beide Rohrenden mit einem geeigneten, die Ultraschallschwingungen gut übertragenden Abschluß versehen sind, der einen Austritt der Flüssigkeit aus dem hohlen Tubus verhindert. Die gebräuchlichen Tubusse wirken sämtlich derart, daß die vom Ultraschallgeber abgegebene Ultraschallenergie in der gleichen Richtung an einer entfernteren Stelle auf den zu beschallenden Körper angewendet wird. In vielen Fällen, z.B. bei der Ultraschallbehandlung von Körperhöhlen, kommt es aber darauf an, den Ultraschall nicht in der gleichen Richtung, d.h. an dem dem Ultraschallgeber entgegengesetzten Abschluß des Tubus wirken zu lassen. Es besteht hier vielmehr die Aufgabe, an den Seitenflächen der Körperhöhlen, d.h. an bestimmten Stellen der Tubus-Seitenflächen Beschallungen vornehmen zu können. Es bereitet an sich keine Schwierigkeiten, einen Ultraschalltubus zu bauen, an dessen Seitenflächen Ultraschallenergie austritt. Dabei schwingt aber der Tubus derart, daß auf den ganzen Seitenflächen Ultraschall abgegeben wird. Dem gegenüber liegt aber der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Ultraschallabgabe an bestimmten Stellen der Seitenflächen zu lokalisieren.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch einen Tubus, der derart gestaltet ist, daß sich innerhalb des Tubus eine ultraschallablenkende oder ultraschallreflektierende Anordnung befindet, während das vordere Tubusende mit einer oder mehreren seitlichen Ultraschallaustrittsflächen versehen ist.

Die Ultraschallaustrittsfläche kann dadurch gebildet sein, daß ein oder mehrere Fenster vorgesehen sind. Es ist auch möglich, eine ringförmige Öffnung anzubringen, um einen Ultraschallaustritt um den ganzen Tubus herum zu ermöglichen. Die Öffnung kann dabei gegebenenfalls auch veränderbar gestaltet werden. So ist es z.B. möglich, eine Kappe oder dergl. zu verwenden, um eine oder mehrere Öffnungen kleiner zu machen oder schließen zu können. Die übrigen Seitenflächen können so gestaltet sein, daß hier keine Ultraschallabgabe erfolgt.

Als Reflektor für die Ultraschallwellen zur Erzielung eines seitlichen Ultraschallaustritts kann mit Vorteil eine Anordnung benutzt werden, die kegelförmig ausgebildet ist. Bei einem Kegel, auf den die Ultraschallwellen unter einem Winkel von 45° auftreffen, ergibt sich parallel gerichteter Ultraschallaustritt senkrecht zur

Seitenfläche um den ganzen Tubus herum. Man bekommt auf diese Weise eine wirksame Ultraschalleistungsübertragung bei der Beschallung von Körperhöhlen rundum an den Innenwänden der Körperhöhle an einer Stelle, die durch die Länge des Tubus und der Einführungstiefe bestimmt ist.

An Stelle von Reflektoren, bei denen die Ultraschallwellen in parallelen Strahlen des Tubus verlassen, können gegebenenfalls auch solche verwendet werden, bei denen eine Zerstreuung oder Konzentration stattfindet. Zu diesem Zweck können geeignete geformte Reflektoren verwendet werden, mit denen die gewünschten Bündelungs- oder Überstreuungseffekte sich erreichen lassen. Diese Reflektoren können gegeneinander auswechselbar in dem Tubus befestigt werden, um je nach Bedarf den geeigneten Reflektor verwenden zu können.

Es ist nicht unbedingt notwendig, den Reflektor so zu gestalten, daß totale Reflektion an ihm entsteht. In manchen Fällen ist es vielmehr vorteilhaft, nur einen Teil des auftreffenden Ultraschalls reflektieren zu lassen, wobei der andere Teil am Ende des Tubus in etwa der gleichen Richtung, wie er vom Ultraschallgeber ankommt, abgestrahlt wird. Bei geeigneter Gestaltung des Reflektors läßt sich auch erreichen, daß bei gleichzeitiger Zerstreuung und Teilreflexion ein allseitiger Ultraschallaustritt unter allen Winkelgraden am Tubusende erfolgt.

An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden. Die Figuren zeigen Ausführungsbeispiele in den für die Erfindung wesentlichen Teilen in schematischer Darstellung.

In Figur 1 ist ein flüssigkeitsgefüllter Tubus veranschaulicht, der im wesentlichen aus dem rohrförmigen Körper 1 gebildet ist. Die untere Rohröffnung ist mit einer schwingfähigen Abschlußplatte 2 flüssigkeitsdicht verschlossen. Diese Platte kann in ihrer Dicke so bemessen sein, daß sie auf die Ultraschallfrequenz abgestimmt ist. Wenn eine Abstimmung auf die Ultraschallfrequenz nicht möglich oder nicht wünschenswert ist, kann hier auch eine ganz besonders dünne Folie oder Membran verwendet werden. Im Innern des Tubus befindet sich die Flüssigkeit 3, z.B. Wasser oder Öl. Es kann dabei eine Flüssigkeit gewählt sein, deren Ultraschalleigenschaften weitgehend denen des zu beschallenden Objektes entsprechen. Im oberen Teil des

Tubus befindet sich der Reflektor 4, der gleichzeitig den oberen Flüssigkeitsabschluß des Tubus darstellt. Der Reflektor ist dabei als Kegel ausgebildet, wobei der Ultraschall im Winkel von 45° auftrifft. Die Richtung der Ultraschallwellen ist durch die Pfeile 5 angedeutet. Die Reflexion bewirkt auf diese Weise einen Ultraschallaustritt senkrecht zu der Außenfläche 1 des Tubus. Zum Ultraschallaustritt kann dazu ein ringförmiger Fensterausschnitt 6 längs der gesamten Ringfläche vorgesehen sein.

In Figur 2 ist ein Tubus mit einem rechteckigen Fensterausschnitt dargestellt. Der Fensterausschnitt 7 läßt nur an einer verhältnismäßig kleinen Stelle einen Schallaustritt zu, wobei dieser Ausschnitt noch weiter verringert werden kann. Zu diesem Zweck ist eine Kappe vorgesehen, die mit 8 bezeichnet ist und gleichfalls eine Fensteröffnung trägt. Die Fensteröffnung 9 in der Kappe 8 entspricht in ihrer Größe ungefähr dem Fensterausschnitt 7 im Tubus 1. Durch Drehen der Kappe 8 kann die wirksame Ultraschallaustrittsöffnung auf diese Weise beliebig verkleinert werden. Dies ist von Bedeutung für Beschallungen an genau definierten, eng begrenzten Körperstellen, wie sie in der Therapeutik mitunter erforderlich sind.

Figur 3 zeigt einen Reflektor, der im wesentlichen kegelförmig ausgebildet ist, aber eine derartige Krümmung der Kegelflächen aufweist, daß eine Konzentration des reflektierenden Ultraschalls stattfindet. Diese Konzentration kommt in einer ringförmigen Brennlinie um den gesamten Tubuskopf herum zustande. Die Richtung des Ultraschalls ist dabei durch Pfeile 10 veranschaulicht, der Reflektor ist mit 11 bezeichnet.

In Figur 4 ist ein Tubus veranschaulicht, bei dem der Reflektor eine entgegengesetzte Krümmung aufweist wie bei dem in Figur 3 dargestellten Ausführungsbeispiel. Außerdem hat der Reflektor noch die Eigenschaft, daß er den Ultraschall nur zum Teil reflektiert, während der nicht reflektierte Ultraschall durch ihn hindurchgeht. Der Reflektor 12 bewirkt auf diese Weise, wie dies durch die die Ultraschallrichtung veranschaulichenden Pfeile 13, 14 und 15 dargestellt ist, eine allseitige Ultraschallabstrahlung vom Tubusende. Die übrigen Teile des Tubus können den entsprechenden Teilen der vorhergehend geschilderten Ausführungsbeispiele gleichartig ausge- bildet sein. Der Reflektor kann auswechselbar gestaltet sein, außerdem ist es möglich, den Anteil an reflektierter und durchgelassener Ultraschallenergie wahlweise wählbar zu machen. Schließlich können auch noch zusätzliche Kappen oder dergl. mit veränderbaren Fensteröffnungen vorgesehen sein. Der Reflektor kann auch so ausgebildet sein, daß er nicht nach allen Seiten hin reflektiert. So ist es z.B. bei der in Figur 2 dargestellten Ausführungsform unter Umständen zweckmäßiger, den Reflektor so zu gestalten und anzubringen, daß er nur nach der einen Seite hin den Ultraschall reflektiert, wo sich die Fensteröffnung befindet. Dadurch gelingt es, die gesamte Ultraschallenergie auf diese Stelle zu konzentrieren.

Die Stellen des Tubus, an denen kein Ultraschallaustritt gewünscht wird, können zweckmäßig entsprechend gestaltet sein. So können die Seitenflächen beispielsweise aufgerauht sein. Es ist aber auch möglich, in einem gewissen, möglichst geringen Abstand eine Hülse vorzusehen, so daß ein Luftpolster zwischen Tubus und Hülse entsteht, wodurch eine unerwünschte Ultraschallabgabe an den Seitenwänden des Tubus weitgehend verhindert werden kann.

Claims (9)

1. Tubus zur Übermittlung von Ultraschallenergie von einem Ultraschallgeber auf einen zu beschallenden Körper mit einer, innerhalb des Tubusses befindlichen ultraschallablenkenden oder ultraschallreflektierenden Anordnung, dadurch gekennzeichnet, daß das vordere Tubusende mit einer oder mehreren seitlichen Ultraschallaustrittsöffnungen versehen ist.

2. Tubus nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine, vorzugsweise rechteckige Fensteröffnung.

3. Tubus nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch eine ringförmige oder schlitzförmige, sich vorzugsweise um den ganzen Tubus herum erstreckende Öffnung.

4. Tubus nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung in ihrer Größe veränderbar ist.

5. Tubus nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch eine bewegliche Anordnung nach Art eines Schiebers, einer Kappe, Blende oder dergl.

6. Tubus nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die übrigen Seitenflächen des Tubus so gestaltet sind, daß ein unerwünschter Ultraschallaustritt weitgehend vermieden wird.

7. Tubus nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor so ausgebildet ist, daß der Ultraschall nur zum Teil reflektiert wird und der andere Teil durch den Reflektor hindurchgeht.

8. Tubus nach Anspruch 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor kegelförmig ausgebildet ist.

9. Tubus nach Anspruch 8, gekennzeichnet durch eine konkave oder konvexe Krümmung des Reflektors.