DE2529112A1 - Ultraschall-applikator fuer die ultraschallabtastung von koerpern - Google Patents

Ultraschall-applikator fuer die ultraschallabtastung von koerpern

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DE2529112A1 DE19752529112 DE2529112A DE2529112A1 DE 2529112 A1 DE2529112 A1 DE 2529112A1 DE 19752529112 DE19752529112 DE 19752529112 DE 2529112 A DE2529112 A DE 2529112A DE 2529112 A1 DE2529112 A1 DE 2529112A1
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Description

Ultraschall-Applikator für die Ultraschallabtastung von Körpern
Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultracchall-Applikator für die Ultraschallabtastung von Körpern, insbesondere zum Zwecke der Gewinnung von Ultraschall-Echo-Schnittbildern, mit einem Ultraschall-Sende/Empfangssystem aus einer Vielzahl von Ultraschall-Sendern/Empfängern, die nebeneinander angeordnet und In zeitlicher Aufeinanderfolge erregbar sind.
Durch die DT-OS 1 948 463 ist ein Ultraschall-Applikator dieser Art vorbekarmt, bei dem die einzelnen Ultraschall-Sender/ Empfänger in einer Ebene nebeneinander angeordnet sind. Bei zeitlich aufeinanderfolgender Erregung der einzelnen Sender/ Empfänger wird der Ultraschallstrahl im zu untersuchenden PCörpergebiet parallel zu sich selbst verschoben, d.h. der Ultraschallstrahl tastet das Körpergebiet In r?schar Aufeinanderfolge in zueinander parallelen Zeilen ab. Bei entsprechender
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zeilenweisen Abbildung der jeweils aus einer Abtastzeile im Körpergebiet empfangenen Ultraschall-Echosignale auf dem Bildschirm eines Oszillographen erhält man ein Schnittbild des zu untersuchenden Körpers in der Abtastebene.
Insbesondere in der medizinischen Ultraschall-Diagnostik gibt es nun jedoch interessierende Körpergebiete, die von der Körperoberfläche ner lediglich durch relativ schmale akustische Öffnungen zugänglich sind, wie beispielsweise bei Herzuntersuchungen die Rippenzwischenräume oder bei Schädeluntersuchungen Knochenverdünnungen an bestimmten Stellen der Schädelkalotte, z.B. Knochenverdünnung über dem Ohr. Hier sind Ultraschall-Abtastverfahien sinnvoll, die nach dem Prinzip der Sektorabtastung arbeiten.
Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, einen Ultraschall-Applikator eingangs genannter Art dahingehend auszubilden, daß er eine Sektorabtastung erlaubt. Die erfindungsgemäße Ausbildung des Ultraschall-Applikators soll dabei so sein, daß eine Direktankopplung des schwingenden Schallkopfes an der Körperoberfläche vermieden wird. Abgesehen davon, daß die Direktankopplung eines schwingenden Schallkopfes an der Körperoberfläche, z.B. eines Patienten, nicht unproblematisch ist und außerdem das Schwingen der Ultraschallschwinger auf der Hautoberfläche den Patienten belästigen kann, ergeben sich nämlich die üblichen in Verbindung mit einer Direktankopplung eines Schallkopfes auftretenden Störungen. Solche Störungen sind beispielsweise Mehrfachechos, die zwischen stark reflektierenden Grenzflächen des Körpers und der Schallkopf-Applikationsfläche entstehen und als überlagerte Lichtpunkte im Ultraschall-Echoschnittbild die diagnostische Auswertung des Schnittbildes erschweren. Ferner können auch Mehrdeutigkeiten durch Nebenkeulen entstehen und es ergibt sich der Nachteil toter Zonen im Ankoppelbereich, da die Direktankopplung des starken Sendeimpulses eine Echo-
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anzeige aus diesem Nahbereich verhindert. Ein weiterer störender Nachteil ist, daß der Schnittpunkt der Schallstrahlen immer vor bzw. auf der Körperoberfläche liegt. Befindet sich das Durchgang^fenster im Innern des Körpers, w.le zum Beispiel der Raum zwischen den Rippen, der unter Umständen bis zu mehreren Zentimetern tief im Körper liegen kann, so kommt der Vorteil der Sektorabtastung mit Direktankopplimg nur in sehr beschränktem Maße zum Tragen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Ultraschall-Sende/Empfänger in solch gekrümmter Formation in einem Gehäuse mit einem den Ultraschall gut leitenden Ankoppelmedium, z.B. Wasser, angeordnet sind, daß sie bei zeitlich aufeinanderfolgender Erregung ihren Ultraschallstrahl durch ein Ultraschallfenster im Gehäuse hindurch jeweils auf einen für sämtliche Strahlrichtungen gemeinsamen Zielpunkt außerhalb des Gehäuses ausrichten.
Beim Ultraschall-Applikator nach der Erfindung läßt sich der Zielpunkt außerhalb des Gehäuses je nach Wahl des Abstandes zviischen Sender/Empfängerelementen und Ultraschallfenster im Applikatorgehäuse und bei entsprechender Krümmung der Ultraschall-Sender/Empfänger-Formation an beliebige Stellen im Körperinnern verlegen. Das Sektorabtastverfahren kann damit auch bei tiefliegenden akustischen Knochenöffnungen mit gutem Erfolg angewendet werden. Die beliebige Verlegung des Schnittpunktes ermöglicht jedoch auch die Vorschaltung einer Vorlaufstrecke (Ankoppelmedium) zwischen Ultraschall-Sende/Empfangssystem und Körperoberfläche. Wird diese Vorlaufstrecke akustisch nur wenig länger als die maximale Eindringtiefe des Ultraschalls in den Körper gehalten, so werden auch in bekannter Weise Mehrfachechos zwischen Schallkopf und Körpergewebe weitgehend unterdrückt. Ferner ergibt sich auch keine tote Zone und Mehrdeutigkeiten durch Nebenkeulen werden auf ein Minimum reduziert.
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Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispieles anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigen:
Fig. 1 einen Ultraschall-Applikator gemäß der Erfindung im Prinzipaufbau,
Fig. 2 das gekrümmte Sende/Empfangssystem in perspektivischer Ansicht.
In der Fig. 1 weist der Applikator ein Gehäuse 1 auf, in dessen mit Wasser, z.B. mit entgastem, destilliertem Wasser, gefüllten Innenraum ein Ultraschall-Sende/Empfangssystem angeordnet ist, das aus einer Vielzahl von in Kreisbogenform an einem Trägerteil 3 (z.B. aus mit Füllstoffen versehenein Epoxydharz) angeordneten Ultraschallwandlern 4 besteht. Die Wandlerelemente 4 bestehen vorzugsweise aus Bariumtitanat oder Bleizirkonat. Sie können wahlweise ebene Abstrahlflächen oder zur besseren Strahlfokussierung auch senkrecht zur Zeichnungsebene gekrümmte Abstrahlflächen aufweisen. Ein gemeinsamer Kabelanschluß 5 verbindet die einzelnen Wandlerelemente 4 mit einem (nicht dargestellten) elektrischen Sende- und Empfangsteil sowie einer Echoauf zeiLchnungsröhre im Ultraschall-Echo-Schnittbildgerät. Bei zeitlich aufeinanderfolgender Erregung der Wandlerelemente 4 durch entsprechende Umschaltung im Sende- und Empfangsteil richtet sich der Ultraschallstrahl eines jeden Wandlers 4 durch ein Ultraschallfenster 6 (für den Ultraschall durchlässige Dichtmembran) hindurch auf einen gemeinsamen Zielpunkt 7 (Schnittpunkt der in zeitlicher Aufeinanderfolge erzeugten Ultraschallstrahlen) , z.B. in einem Untersuchungsobjekt 8, aus. Der Zielpunkt 7 entspricht dem Kreismitterpunkt des zur kreisbogenförmigen Anordnung der Wandlerelerner.te A gehörigen Vollkreises. In der Fig. 1 ist der Ultraschallstrahl des obersten Ultra-
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schallwandlers 4 mit 9 angedeutet. Der Ultraschallstrahl des untersten Wandlerelementes ist mit 10 bezeichnet und gestrichelt dargestellt. Beide Strahlen 9 bzw. 10 grenzen ein Sektorfeld ein, daß das Abtastsektorfeld für den Ultraschall des Ultraschall-Sende/Empfangssystems 2 definiert.
Um nun den Schnittpunkt 7 im Untersuchungsoll je' c 8 der Ultraschallstrahlen der einzelnen Wandlerelernente 4 in beliebige Tiefen verlegen zu können, braucht lediglich der Abstand zwischen dem Ultraschall-Senae/Einpfangssysteiri 2 und dem Ultraschallfenster 6 im Applikatorgehäuse 1 entsprechend verändert werden. Hierzu ist beispielsweise das Ultraschall-Sende/Empfangssystein mittels einer Haltestange 11 in einer Führungsnut 12 am Boden des Gehäuses 1 in Richtungen des Doppelpfeiles 13 längsverschiebbar gelagert. Zur Verschiebung des Sende/E:.pfangssystems 2 dient beispielsweise ein außerhalb des. Applikatcrgehäuses 1 befindlicher Drehknopf 14 (gestrichelt gezeichnet), der über ein Zahnrad Λ3 in die Zähne einer mit den Sende/Empfangßsystem 2 verbundenen Zahnstange 16 eingreift. Bei Drehen des Drehknopfes 14 läßt sich auf diese Weise das Sende/Srnpiaii^ssyr.t&m 2 in Richtung auf das Ultraschallfenster 6 bzw. von diesem weg verschieben. Hierdurch schiebt sich entsprechend der Schnittpunkt 7 der Schallstrahlen der Wandler 4 mehr oder weniger tief in daß Untersuchungsobjekt Das manuell zu bedienende Yerpchiebungssysteia 11 bis 16 für das Ultraschall-Sende/Empfangssysten 2 hat lediglich exemplarischen Charakto1". Beispielsweise läßt sich der Drehknopf 14 entsprechend durch einen Drehrr-otor, z.B. Schr'ittdrehmotcr·, ersetzen, Durch entsprechenden Tastendruck läßt sich dann das Sende/Einpfangssystem 2 motorisch in die erwünschte Abstandslage zum Ultraschallfenster 6 einfahren. Abstandsänderung^ zwischen Sende/ Empfangssystem und Membranfenster 6 zum Zwicke einer Zielpunkt-verrückung lassen sich aber auch beispielsweise dadurch erreichen, da3 bei fest angeordnetem Ser-Ce/?: j.-a:igssy3ten lediglich das
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Menibranfenster längsverschiebbar ausgebildet ist. Die Modifikation des Fensters beispielsweise als längsverschiebbarer Membrantubus soll hierbei mit unter die Erfindung fallen.
Im praktischen Ausführungsbeispiel nach der Fig. 2 sollte vorzugsweise das Sender/Empfängersystem 2 insgesamt ca. 100 Wandler unfassen. Die einzelnen Wandlerelemente 4 sollten dabei ca. 1 mm breit sein und eine Länge von etwa 5 bis 10 mm aufweisen. Der Abstand jeweils Wandlermitte zu Wandlermitte (mittlerer Wandl er ab stand) soll bei ca. 1 bis 1 ,5 mm liegen. Als Krümmungsradius der gesamten Wandleranordnung empfiehlt .°icn ein Wert zwischen ca. 100 bis 150 mm.
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Claims (4)

Patentansprüche
1. Ultraschall-Applikcitor für die Ultra schallab tastung von Körpern, insbesondere zinn Zwecke der Gewinnung von Ultraschall-Echo-Schnittbildern, mit einem Ultrr:scv---:ll~Sende/Empfangssystem aus einer Vielzahl von Ultraschall-Sendern/Empfängern, die nebeneinander angeordnet und in zeitlicher Aufeinanderfolge erregbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sender/Empfänger (4) in solch gekrümmter Formation in einem Gehäuse (1) mit einem den Ultraschall gut leitenden Ankoppelmedium, z.B. Wasser, angeordnet sind, daß sie bei zeitlich aufeinanderfolgender Erregung ihren Ultraschallstrahl (z.B. 9, 10) durch ein Ultra schaufenster (6) im Gehäuse hindurch jeweils auf einen für sämtliche Sxrahlrichtungen gemeinsamen Zielpunkt (7) außerhalb des Gehäuses ausrichten.
2. Ultraschall-Applikator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Zielpunktabstandes vom Sende/ Empfangssystem Mittel zur Veränderung der Krümmung der Sender/ Empfänger-Formation vorhanden sind.
3. Ultraschall-Applikator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Veränderung des Zielpunktabstandes vom Ultraschallfenster (6) im Applikatorgehäuse (1) Verstellmittel (11 bis 16) vorhanden sind zum Verstellen des Abstandes zwischen Ultraschall-Sender/Empfänger-Formation (2) und Ultraschallfenster (6).
4. Ultraschall-Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Sender/Empfänger (4) in Kreisbogenformation vor dem Ultraschallfenster (6) im Appli-
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katorgehäuse (1) angeordnet sind so, daß sie bei zeitlich aufeinanderfolgender Erregung ihren Ultraschallstrahl jeweils auf den außerhalb des Ultraschallfensters liegenden Kreismittelpunkt (7) ausrichten.
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