NO162945B

NO162945B - CONTINUED FOR AN ULTRA SOUND SCANNER.

Info

Publication number: NO162945B
Application number: NO84843849A
Authority: NO
Inventors: Herbert Renald Christian Drue
Original assignee: Medical Innovation Co
Priority date: 1983-02-07
Filing date: 1984-09-26
Publication date: 1989-12-04
Also published as: NO162945C; NO843849L

Description

Denne oppfinnelse vedrører en forsats til et ultralydskannerhode, hvis forsats monteres løsbart på skannerhodet ved en koplingsflate, er i kontakt med pasienten ved en koplingsflate, og som ytterligere har et antall frie flater. This invention relates to an attachment for an ultrasound scanner head, whose attachment is releasably mounted on the scanner head at a coupling surface, is in contact with the patient at a coupling surface, and which further has a number of free surfaces.

Ved medisinsk diagnostikk er man ofte interessert i å utføre såkalt biopsi. Det vil si at man ved hjelp av en nål tar ut en prøve av pasienten. Nålens plassering er ofte kritisk, og man er derfor interessert i nøyaktig å kunne bestemme plas-seringen. Det gjelder for eksempel ved uttaking av prøver av fostervann. In medical diagnostics, people are often interested in carrying out a so-called biopsy. This means that a sample is taken from the patient using a needle. The location of the needle is often critical, and one is therefore interested in being able to accurately determine the location. This applies, for example, when taking samples of amniotic fluid.

Overvåking av nålenes plassering er forsøkt ved hjelp av ultralydskanning hvor utsendte ultralydimpulser reflekteres fra nålen og dens omgivelser og anvendes til dannelse av et bilde for eksempel ved hjelp av en mikrodatamaskin og et katodestrålerør. Monitoring of the needles' location has been attempted using ultrasound scanning, where emitted ultrasound impulses are reflected from the needle and its surroundings and used to form an image, for example, using a microcomputer and a cathode ray tube.

Alminnelige skannerhoder består av en rekke transducer-ele-menter anbrakt på linje. Som et eksempel kan man nevne det skannerhode som er beskrevet i US patent nr. 4.34 6.717. Slike skannerhoder har den ulempe at man ved anvendelse av dem til biopsi ikke kan overvåke de første 20 - 50 mm av det område som nålen føres inn i. Dette skyldes at nålen først skal føres skrått inn under skannerhodet før den kommer inn Common scanner heads consist of a number of transducer elements placed in line. As an example, one can mention the scanner head described in US patent no. 4,346,717. Such scanner heads have the disadvantage that, when using them for biopsy, the first 20 - 50 mm of the area into which the needle is inserted cannot be monitored. This is because the needle must first be inserted obliquely under the scanner head before it enters

i dettes overvåkingsfelt. in its monitoring field.

For å unngå denne ulempe er det fra for eksempel tysk utleg-ningsskrift nr. 2.906.474 kjent å anvende spesielle biopsihoder. Disse består av et alminnelig linjeformet skannerhode hvorigjennom det er utformet en kanal til innføring av nålen. For å få plass til denne kanalen må man imidlertid fjerne et antall transducer-element i midten av hodet. Dette skaper et område som skannerhodet ikke er i stand til å overvåke, og dette vil ofte sjenere ved innføring av nålen. Disse spesielle biopsihoder har også den ulempe at de ér meget kostbare. De koster endog mer enn et.normalt skannerhode . In order to avoid this disadvantage, it is known from, for example, German specification No. 2,906,474 to use special biopsy heads. These consist of a general line-shaped scanner head through which a channel has been designed for inserting the needle. However, in order to make room for this channel, a number of transducer elements in the middle of the head must be removed. This creates an area that the scanner head is unable to monitor and this will often interfere with needle insertion. These special biopsy heads also have the disadvantage that they are very expensive. They even cost more than a normal scanner head.

Dersom man ønsker å ultralydsovervåke et område som ligger nær kroppens overflate, er det videre fra for eksempel bri-tisk patentsøknad nr. 2.009.563 kjent å anvende en avstands-kloss mellom selve skanneren og kroppen. If you want to ultrasound monitor an area that is close to the surface of the body, it is further known from, for example, British patent application no. 2,009,563 to use a distance block between the scanner itself and the body.

Formålet ved oppfinnelsen er å frembringe en forsats til et konvensjonelt skannerhode slik at dette vil kunne overvåke hele nålens bane i pasienten ved en biopsi, og dette oppnås ifølge oppfinnelsen ved at forsatsen er forsynt med en slisse til opptakelse av en nål eller kanyle, og at slissen strekker seg ut mellom den del av kontaktflaten som er beliggende i skannerhodets overvåkingsfelt og en av de frie flater. The purpose of the invention is to produce an attachment for a conventional scanner head so that this will be able to monitor the entire path of the needle in the patient during a biopsy, and this is achieved according to the invention by the attachment being provided with a slot for receiving a needle or cannula, and that the slot extends between the part of the contact surface which is located in the scanner head's monitoring field and one of the free surfaces.

Da forsatsen er fremstilt av et materiale med noenlunde samme akustiske impedans som vev, vil man "gjennom".denne kunne registrere hele nålens bane. På grunn av slissen vil nålen først trenge inn i pasienten på et sted som ligger innenfor skannerhodets overvåkingsfelt. Ved at nålen er plassert i en slisse oppnås videre at skannerhodet med forsats kan fjernes fra nålen uten at denne trekkes ut av pasienten. Dette muliggjør en lettere biopsi og gir også mulighet for en bedre utnyttelse av skannerhodet. Dette skal jo nå kunne anvendes under selve nålens plassering. Forsatsen kan på enkel måte fremstilles av et passende plastmateriale og vil derfor være meget billig. Det blir således mulig å ha til disposisjon et passende antall forsatser, hvilket gjør det mulig å anvende ethvert skannerhode opti-malt til mange forskjellige oppgaver. As the attachment is made of a material with roughly the same acoustic impedance as tissue, you will "through". This will be able to record the entire path of the needle. Because of the slot, the needle will first penetrate the patient at a location within the scanner head's monitoring field. By placing the needle in a slot, it is further achieved that the scanner head with attachment can be removed from the needle without it being pulled out by the patient. This enables an easier biopsy and also allows for better utilization of the scanner head. This should now be able to be used during the placement of the needle itself. The attachment can be easily produced from a suitable plastic material and will therefore be very cheap. It thus becomes possible to have a suitable number of attachments available, which makes it possible to use any scanner head optimally for many different tasks.

En forsats ifølge oppfinnelsen kan være karakterisert ved at kontaktflaten er parallell med koplingsflaten. Dette er ved mange anvendelser en hensiktsmessig og meget enkel utførelse av en forsats. An attachment according to the invention can be characterized in that the contact surface is parallel to the coupling surface. In many applications, this is an appropriate and very simple design of an attachment.

Dersom forsatsen som omhandlet i krav 3 har en eller flere refleksjonsflater, blir det mulig å fremstille forsatser hvor ultralydbanen "knekkes" inne i forsatsen. Dette kan være hensiktsmessig hvor biopsien skal utføres på vanskelig tilgjengelige steder. If the attachment referred to in claim 3 has one or more reflection surfaces, it becomes possible to produce attachments where the ultrasound path is "broken" inside the attachment. This may be appropriate where the biopsy is to be performed in hard-to-reach places.

En forsats ifølge oppfinnelsen kan som omhandlet i krav 4 være karakterisert ved at kontaktflaten står vinkelrett på koplingsflaten. Dersom ultralyden nå sendes vannrett inn mot en refleksjonsflate som danner en vinkel på 45° med kontaktflaten, fås en 90° avbøyning av ultralyden. Det blir således mulig å innføre en nål midt i et ultralydsfelt under et stort antall vinkler, og for eksempel også vinkelrett på kontaktflaten. An attachment according to the invention can, as referred to in claim 4, be characterized in that the contact surface is perpendicular to the coupling surface. If the ultrasound is now sent horizontally towards a reflection surface that forms an angle of 45° with the contact surface, a 90° deflection of the ultrasound is obtained. It thus becomes possible to insert a needle in the middle of an ultrasound field under a large number of angles, and for example also perpendicular to the contact surface.

Ved som omhandlet i krav 5 å montere et føringsorgan foran nålen, oppnås en god kontroll med denne. By mounting a guide in front of the needle, as referred to in claim 5, good control is achieved with this.

Ved det i krav 6 omhandlede løsbare og innstillbare førings-organ oppnås at nålen lett kan anbringes i veldefinerte vinkler i forhold til kontaktflaten, og at forsatsen på enkel måte kan fjernes fra nålen. With the removable and adjustable guide member referred to in claim 6, it is achieved that the needle can easily be placed at well-defined angles in relation to the contact surface, and that the attachment can be easily removed from the needle.

Det kan videre være hensiktsmessig som omhandlet i krav 7 å utforme slissen i et nålestyreorgan som er løsbart festet til forsatsen, idet selve skannerhodet 6 med forsatsen da lett kan fjernes fra nålen og nålestyreorganet. It may also be appropriate, as referred to in claim 7, to design the slot in a needle guide which is releasably attached to the attachment, as the scanner head 6 itself with the attachment can then be easily removed from the needle and the needle guide.

Oppfinnelsen vil i det følgende bli nærmere beskrevet under henvisning til tegning, hvor The invention will be described in more detail below with reference to the drawing, where

Fig. 1 viser et skannerhode med en forsats ifølge oppfinnelsen sett i snitt, Fig. 2 viser en forsats ifølge oppfinnelsen med føringsor-ganer for nålen, Fig. 3 viser en annen utførelsesform av en forsats ifølge oppfinnelsen. Fig 4 viser ytterligere en utførelsesform av oppfinnelsen, Fig. 5 viser en utførelsesform av oppfinnelsen hvor skannerhodet danner en vinkel på 4 5° med kontaktflaten. Fig. 6 viser ytterligere en utførelsesform av oppfinnelsen, og Fig. 7 viser et nålestyringsorgan sett i snitt langs linjen VII til VII på fig. 6. Fig. 1 shows a scanner head with an attachment according to the invention seen in section, Fig. 2 shows an attachment according to the invention with guide members for the needle, Fig. 3 shows another embodiment of an attachment according to the invention. Fig. 4 shows a further embodiment of the invention, Fig. 5 shows an embodiment of the invention where the scanner head forms an angle of 45° with the contact surface. Fig. 6 shows a further embodiment of the invention, and Fig. 7 shows a needle guide seen in section along the line VII to VII in Fig. 6.

På fig. 1 ses et alminnelig skannerhode 1. Til dette er det ved koplingsflaten 5 koplet til forsats 2 ifølge oppfinnelsen. Mellom forsatsen 2 og skannerhodet 1 er det anbrakt et tynt lag av en passende pasta som sikrer at det er god akustisk kopling mellom delene. Den samme pasta kan hensiktsmessig anvendes mellom forsatsen 2 og pasienten. In fig. 1 shows an ordinary scanner head 1. For this, it is connected to attachment 2 according to the invention at the connection surface 5. A thin layer of a suitable paste is placed between the attachment 2 and the scanner head 1, which ensures that there is good acoustic coupling between the parts. The same paste can be suitably used between the attachment 2 and the patient.

Forsatsen 2 er fremstilt av et plastmateriale med en akustisk impedans som i det vesentlige er den samme som pasientens vev. Plastmaterialet skal videre ha en dårlig dempning av ultralyden. Det har således vist seg at elastiske materialer ofte har en for stor dempning av ultralyden, og forsatsen kan derfor eventuelt være fremstilt av væskefylt plastmateriale. Det kan således oppnås en effektiv overføring av akustisk energi uten sjenerende refleksjoner ved overgangen mellom flatene. The attachment 2 is made of a plastic material with an acoustic impedance which is essentially the same as the patient's tissue. The plastic material must also have a poor attenuation of the ultrasound. It has thus been shown that elastic materials often have too much attenuation of the ultrasound, and the attachment can therefore possibly be made of liquid-filled plastic material. An efficient transfer of acoustic energy can thus be achieved without disturbing reflections at the transition between the surfaces.

Biopsinålen 4 føres gjennom slissen 3 som er utformet mellom den frie sideflate 9 og kontaktflaten 7. Som det fremgår av fig. 1, trenger nålen først inn i pasienten inne i skannerhodets overvåkingsfelt som avgrenses av linjene 8 og 8' på fig. 1. Slissen 3 støtter videre nålen 4 under dennes inn-føring i pasienten. Når nålen 4 er helt innført, kan man uten videre fjerne skannerhodet 1 og forsatsen 2, idet nålen 4 kan trekkes ut gjennom slissen. The biopsy needle 4 is passed through the slot 3 which is formed between the free side surface 9 and the contact surface 7. As can be seen from fig. 1, the needle first penetrates the patient within the scanner head's monitoring field which is delimited by the lines 8 and 8' in fig. 1. The slot 3 further supports the needle 4 during its introduction into the patient. When the needle 4 is fully inserted, the scanner head 1 and the attachment 2 can be removed without further ado, as the needle 4 can be pulled out through the slot.

Forsatsen 2 kan være av meget enkel utforming, hvilket muliggjør en meget billig fremstilling av denne, for eksempel ved hjelp av maskinering. Det vil videre være enkelt å fremstille forsatser til ethvert tenkelig skannerhode . The attachment 2 can be of a very simple design, which makes it possible to manufacture it very cheaply, for example by means of machining. It will also be easy to produce attachments for any imaginable scanner head.

På fig. 2 ses hvorledes en forsats 2 ifølge oppfinnelsen kan være forsynt med nåleføringsorganer 10. Disse kan for eksempel bestå av et rør med en bøyle til støtte for nålen. På denne måte muliggjøres en meget sikker føring av biopsinålen. Føringsorganene 10 kan være innstillbare i forskjellige vinkler med kontaktflaten og kan naturligvis utføres på mange andre måter enn den her viste. Dersom nåleføringsor-ganene 10 er løstbart forbundet med forsatsen 2, vil denne kunne frigis til annet bruk uten at biopsinålen fjernes fra pasienten. In fig. 2 shows how an attachment 2 according to the invention can be provided with needle guide means 10. These can for example consist of a tube with a hoop to support the needle. In this way, a very safe guidance of the biopsy needle is made possible. The guide members 10 can be adjustable at different angles with the contact surface and can of course be made in many other ways than the one shown here. If the needle guide members 10 are releasably connected to the attachment 2, this will be able to be released for other use without the biopsy needle being removed from the patient.

På fig. 3 ses en forsats hvor kontaktflaten 7 og koplings- In fig. 3 shows a front part where the contact surface 7 and coupling

flaten 5 står vinkelrett på hverandre. the surface 5 is perpendicular to each other.

Ved forskjellig utforming av slissen 3 kan det oppnås et stort, variasjonsområde for nålens vinkel ved pasienten. Da den akustiske impedans i luft er meget forskjellig fra den akustiske impedans i forsatsen, vil et felt som rettes hori-sontalt mot koplingsflaten 5 bli avbøyet 90° av reflek-sjonsflaten 11. Ultralydsfeltet vil således rettes loddrett ned i pasienten og det blir mulig å føre nålen loddrett ned i lydfeltet. Dette gir en meget presis og effektiv styring av nålen, samtidig som denne utførelsesform er meget materialbesparende. By different design of the slot 3, a large range of variation can be achieved for the angle of the needle at the patient. As the acoustic impedance in air is very different from the acoustic impedance in the attachment, a field directed horizontally towards the coupling surface 5 will be deflected 90° by the reflection surface 11. The ultrasound field will thus be directed vertically down into the patient and it will be possible to guide the needle vertically down into the sound field. This provides a very precise and efficient control of the needle, while at the same time this design is very material-saving.

På fig. 4 og 5 ses forsatser 2 hvor lydfeltet reflekteres en eller flere ganger ved refleksjonsflåtene 12, 13 og 14. Det er enkelt å fremstille slike refleksjonsflater idet disse kan bestå av overflater til luftkammer, åpninger eller metallflater. Forskjellen i den akustiske impedans vil så sikre total refleksjon. Det kan således fremstilles spesielle forsatser til vanskelig tilgjengelige steder, eller hvor presisjon er særlig viktig. Det blir likeledes mulig å gi feltet en fordelaktig retning og la nålen 4 følge denne. In fig. 4 and 5 show attachments 2 where the sound field is reflected one or more times by the reflection rafts 12, 13 and 14. It is easy to produce such reflection surfaces as these can consist of air chamber surfaces, openings or metal surfaces. The difference in the acoustic impedance will then ensure total reflection. Special attachments can thus be manufactured for hard-to-reach places, or where precision is particularly important. It is also possible to give the field an advantageous direction and let the needle 4 follow this.

På fig. 6 og 7 ses hvorledes nålen kan føres inn i et nålestyringsorgan 15 som er løsbart festet til forsatsen 2 ved hjelp av tapper 16. In fig. 6 and 7 show how the needle can be inserted into a needle guide 15 which is releasably attached to the attachment 2 by means of pins 16.

Forsatsen ifølge oppfinnelsen kan tenkes utformet på utallige måter alt etter hvilken oppgave forsatsen skal anvendes til å løse.. Forsatsen kan likeledes lett tilpasses ethvert skannerhode. Det vil således være mulig for en syke-husavdeling å ha et stort antall forskjellige skannerhoder slik at enhver biopsi kan utføres hurtig og presis med et minimum av ubehag og risiko for pasienten. The attachment according to the invention can be designed in countless ways depending on the task the attachment is to be used to solve. The attachment can also be easily adapted to any scanner head. It will thus be possible for a hospital ward to have a large number of different scanner heads so that any biopsy can be performed quickly and precisely with a minimum of discomfort and risk for the patient.

Endelig kan det tilføyes at man også kan utnytte at ultralyden ved overgangen mellom forsats og pasient vil endre retning - brytes - på grunn av forskjellen i akustisk impedans mellom forsatsen og vevet. Denne refraksjon kan anvendes slik at selve transduceren kan danne en vinkel som er forskjellig fra 90° med pasientens hud selv om man ønsker at ultralyden skal trenge noenlunde vinkelrett inn i pasienten. Finally, it can be added that one can also take advantage of the fact that the ultrasound at the transition between the attachment and the patient will change direction - be refracted - due to the difference in acoustic impedance between the attachment and the tissue. This refraction can be used so that the transducer itself can form an angle that is different from 90° with the patient's skin, even if you want the ultrasound to penetrate more or less perpendicularly into the patient.

På denne måte blir det mulig å føre en kanyle inn i pasienten nøyaktig midt i lydfeltet uten at kanylen skal passere gjennom selve transduceren og derved forstyrre bildet. In this way, it becomes possible to insert a needle into the patient exactly in the middle of the sound field without the needle passing through the transducer itself and thereby disturbing the image.

Claims

1. Attachment (2) to an ultrasound scanner head (1) whose attachment is releasably mounted on the scanner head at a connection surface (5) and is in contact with the patient at a connection surface (7) and which further has a number of free surfaces, characterized in that the attachment ( 2) is provided with a slot (3) for receiving a needle (4) or cannula, and that the slot (3) extends between the part of the contact surface (7) which is located in the monitoring field of the scanner head (1) and one of the free surfaces (9).

2. Attachment according to claim 1, characterized in that the contact surface (7) is parallel to the coupling surface (5).

3. Attachment according to claims 1-2, characterized in that the attachment (2) has at least one reflection surface (11, 12, 13, 14) for ultrasound.

4. Attachment according to claim 3, characterized in that the contact surface (7) is perpendicular to the coupling surface (5).

5. Attachment according to claims 1-4, characterized in that guide means (10) for the needle (4) are mounted at the slot (3).

6. Attachment according to claim 5, characterized in that the guide members (10) are releasably and/or adjustably mounted on the attachment (2).

7. Attachment according to claims 1-6, characterized in that the slot (3) is designed in a needle guide device (15) releasably attached to the attachment (2).