DE2305501C3 - UHraschaN probe insertable into the body of a patient - Google Patents
UHraschaN probe insertable into the body of a patientInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine in den Körper eines Patienten einfiihrbare Ultraschall-Sonde, bestehend aus einem Sondenrohr, das ein I Iltruschall-Sende-Empfangssystem zur flächenweisen Abtastung körperinterner Organe od. dgl. mittels eines im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des Rohres abgestrahlten Ultraschall-Sendestrahls sowie elektrische Verbindungsleitungen für den Anschluß des Systems an eine körperexterne Ultraschall-Schnittbild-Anzeigevorrichtung enthält.The invention relates to an ultrasonic probe which can be introduced into the body of a patient from a probe tube that has an ultrasonic transceiver system for area-wise scanning of internal organs or the like by means of an essentially Ultrasonic transmission beam emitted perpendicular to the longitudinal axis of the pipe and electrical connection lines for connecting the system to an ultrasonic slice image display device external to the body contains.
Durch das deutsche Gebrauchsmuster 69 42 159 ist eine Ultraschall-Prüfsonde vorbekannt, an deren proximalen Ende ein Ultraschall-Sende/Empfangswandler um die Sondeniängsachse drehbar angeordnet ist. Diese Sonde erlaubt somit eine körperinterne Ultraschallabtastung von Organen od. dgl. nach dem sogenannten Radial-Scan. Die bei der Abtastung von der Ultraschall-Sende/Empfangskeule überstrichenen und an der Schniubild-Anzeigevorrichtung wiedei gegebenen Organschnitte liegen durchweg senkrecht zur Sondenlängsachse. By the German utility model 69 42 159 an ultrasonic test probe is previously known, at its proximal At the end of an ultrasonic transmitter / receiver transducer is arranged rotatably about the longitudinal axis of the probe. This The probe thus allows an internal ultrasound scanning of organs or the like according to the so-called Radial scan. The one when scanning the ultrasonic transmit / receive lobe overlined and given organ sections on the snapshot display device are consistently perpendicular to the longitudinal axis of the probe.
In der medizinischen Diagnostik ist nun häufig die Wiedergabe von Organlängsschnitten, d. h. solcher Schnitte, die im wesentlichen parallel zur Körperlängs achse verlaufen, erwünscht. Dies gilt insbesondere für das menschliche Herz, da nur ein Herzlängsschnitt (Basis bis Herzspitze) ausreichende Hinweise auf den speziellen Herzaufbau, wie z. B. Lage der Herzklappen, Abmessungen der Vorhöfe, der Ventrikel, des Septums oder der Herzwand, bzw. auf den Herzkontraktion· inechanismus, insbesondere die Hauptpulsationsrichtungen. geben kann.In medical diagnostics, the reproduction of longitudinal sections of organs is now often necessary, i. H. such Sections that run essentially parallel to the longitudinal axis of the body are desirable. This is especially true for the human heart, since only a longitudinal section of the heart (base to apex) provides sufficient evidence of the special heart structure, such as B. Location of the heart valves, dimensions of the atria, ventricles, septum or the heart wall, or on the heart contraction mechanism, especially the main pulsation directions. can give.
Da die hauptsächlichen Einführwege für eine Ultraschall-Sonde in das Körperinnere, insbesondere die für die Gewinnung von Her/schnittbildern besonders geeignete Speiseröhre, im wesentlichen in Richtung der Körperlängsachse verlaufen, läßt sich die Prüfsonde nach dem deutschen Gebrauchsmuster für die Gewinnung von Längsschnittbildern z. B. desAs the main routes for introducing an ultrasonic probe into the interior of the body, in particular those for the acquisition of sectional images especially suitable esophagus, running essentially in the direction of the longitudinal axis of the body, can be the Test probe according to the German utility model for the acquisition of longitudinal sectional images z. B. des
He;' T.ens nicht verwenden.Hey; ' Do not use T .ens.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, eine Sonde der eingangs genannten Art anzugeben, die den Nachteil der Prüfsonde nach dem deutschen Gebiauchsmuster nicht aufweist, d. h. welche auch bei Einführung in im wesentlichen in der Körperlängsrichtung verlaufende Einführwege, insbesondere Speiseröhre, die Erfassung von Längsschnitten eines Organs, insbesondere Herz, erlaubt.The object of the invention is therefore to provide a probe of the Specify the type mentioned at the beginning, which has the disadvantage of the test probe according to the German Gebiauchsmuster does not have, d. H. which also run essentially in the longitudinal direction of the body when introduced Insertion routes, especially the esophagus, the acquisition of longitudinal sections of an organ, especially the heart, permitted.
Die Aufgabe wird mit einer Ultraschall-Sonde der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Ultraschall-Sende-Emp/angssystem eine Ultraschall-Wandlereinheit enthält, deren Sende, Empfangskeule unabhängig von der jeweiligen Position des Sondenrohres relativ zu diesem in Richtung der Längsachse des Rohres verschiebbar ist.The object is achieved with an ultrasonic probe of the type mentioned in that the Ultrasonic transceiver system an ultrasonic transducer unit contains, the transmission and reception lobe of which is independent of the respective position of the probe tube is displaceable relative to this in the direction of the longitudinal axis of the tube.
Die Verschiebung der Sende/Empfangskeule in Richtung der Längsachse des Sondenrohres ermöglicht die Ultraschallabtasuing in Ebenen parallel zu dieser Längsachse. Damit lassen sich mit der erfinJungsgeinäßen Ultraschall-Sonde auch — wie erwünscht — bei in Körperlängsrichtung ausgerichtetem Sondenrohr. /. B. in der Speiseröhre liegendem Sondenrohr. Längsschnittbilder von im Verschiebebereich der Sende ,Empfangskeule befindlichen Organen. /.. B. Her/, gew innen.This enables the transmission / reception lobe to be shifted in the direction of the longitudinal axis of the probe tube the ultrasound scanning in planes parallel to this Longitudinal axis. This can be used with the invention Ultrasound probe also - as requested - at in Probe tube aligned lengthways to the body. /. B. in the esophagus lying probe tube. Longitudinal section images of organs located in the displacement range of the transmitting and receiving lobe. / .. B. Her /, win.
In einer besonderen Ausführungsform der Erfindung kann das Ultraschall-Seil Je- Empfangssystem aus einem ein/igen wechselweise als Ultraschallsender Lind -empfänger arbeitenden Ultraschallwandler bestehen, der im Sondenrohr in Längsrichtung des Rohres verschiebbar angeordnet ist. Zweckmäßig ist dabei, diesem Uhraschallwandler einen Schnellantrieb /.11 r raschen Verschiebung des Wandlers in der Rohrlangsrichtung /Li/Liordnen.In a particular embodiment of the invention the ultrasonic rope can ever receive system from one some alternately as an ultrasonic transmitter and receiver working ultrasonic transducers exist, which can be displaced in the probe tube in the longitudinal direction of the tube is arranged. It is useful to use this watch-sound converter a rapid drive /.11 r rapid displacement of the transducer in the longitudinal direction of the pipe / Li / Li order.
In einer weiteren Ausführungsform kann das 3s I 'Itraschall-Sende-Empfangsssstern jedoch vorteilhaft auch aus einer Reihe nebeneinander in Längsrichtung des Rohres angeordneten Ultraschalleandlern bestehen, denen elektronische Steuermittel zur /en.ich gestaffelten Ein/el- oder Cjruppenanregung \on l.'liraschallwandlern zugeordnet sin..1 Bei Wahl eines derartigen aus ortsfesten Wandlern bestehenden Systems ist es \on Vorteil, nach Anregung eines Ultraschallwandlers im Sinne der Abstrahlung eines Ultraschallstrahls diesen sowie einen oder mehrere /um angeregten Wandler benachbarte Wandler gleichzeitig auf Ultraschallempfang zu schalten. Pies ermöglich; au! einfache Weise eine Vergrößerung der Apertur.In a further embodiment, however, the ultrasonic transmitter / receiver star can advantageously also consist of a row of ultrasonic transducers arranged next to one another in the longitudinal direction of the tube, to which electronic control means for staggered single or group excitation of the ultrasonic transducers assigned sin .. 1 If such a system consisting of stationary transducers is selected, it is advantageous to switch this transducer and one or more transducers adjacent to the transducer to ultrasound reception at the same time after excitation of an ultrasound transducer in the sense of emitting an ultrasound beam. Pies enabled; ouch! a simple way of enlarging the aperture.
Bei der Abtastung des menschlichen Her/ens ist es lerner zweckmäßig, den Verschiebehub des bewegli- so chen Sende-Empfangswandlers b/.\\. die CJesamüreiie der ortsfesten Wandleranordnung längs des Sondenrohres mindestens der höchsten zu erwartenden Längsabmessung (Basis bis Spitze) des menschlichen Herzens entsprechend, vorzugsweise zu mindestens 12 cm. /11 wählen.In the scanning of the human being it is learner expediently adjusts the displacement stroke of the moveable chen send / receive converter b /. \\. the CJesamüreiie the stationary transducer arrangement along the probe tube at least the highest expected longitudinal dimension (base to tip) of the human heart accordingly, preferably at least 12 cm. / 11 select.
Gemäß einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist es außerdem von Vorteil, die ^onde mit l'Kd Elek troden für die körperinterne Ahnahme des EKd /u bestücken und diese Elektroden über eigene Verbindungsleitungen an die Ultraselull-Schnittbild \ul7eichnuiigsvorrichtung /u deren Her/phasentriggeruiig anzuschalten. Dadurch lassen sich auf einfache Weise stehende Schnittbilder vom bewegten Heizen erzeugenAccording to a further embodiment of the invention, it is also advantageous to use the onde with l'Kd Elek troden for the internal acceptance of the EKd / u equip these electrodes and connect them to the ultraselull cross-sectional image \ ul7eichnuiigsvorrichtung via their own connecting lines / u to switch on their her / phase triggering. This can be done in a simple way Generate standing sectional images of moving heating
Weitere Vorteile der Erfindung werden anhand von t·^ drei Figuren, die Ausführung'beispiele der Erlindung Jarstellen, im folgend-, η naher erläutert.Further advantages of the invention are based on t · ^ three figures, the execution examples of the invention Jarstellen, explained in more detail below.
In der F" i b. 1 ist mit 1 ein starres Sondenrohr bezeichnet, in dem ein Ultraschall-Sende-Empfangssystem 2 in Längsrichtung der Sondenrohrachse 3 verschiebbar und um die Achse 3 drehbar angeordnet ist. Das System 2 weist einen einzigen wechselweise als Ultraschallsender und -empfänger arbeitenden Ultraschallwandler Z auf. Das System 2 ist ferner über eine Stange 4 mit einem (nicht dargestellten) Schnellantrieb. z. B. Spindelantrieb, für die Längsverschiebung des Systems 2 kraftschlüssig verbunden. Der Versehiebehub Hdes Systems 2 in der Rohrlängsrichtung beträgt etwa 12 cm. Der Wandler 2' des Systems 2 ist über elektrische Verbindungsleitungen 5 einerseits mit einem (nicht dargestellten) Hochfrequenzgenerator für die Speisung des Wandlers bei Sendebetrieb sowie andererseits mit einer (ebenfalls nicht dargestellten) Anzeige-Anordnung, z. B. Oszillographenröhre, zur Wiedergabe der empfangenen Echoimpulse als Schnittbild verbindbar.In Fig. 1, 1 denotes a rigid probe tube in which an ultrasonic transceiver system 2 is arranged displaceably in the longitudinal direction of the probe tube axis 3 and rotatable about the axis 3. The system 2 has a single one alternately used as an ultrasonic transmitter and -receiver working ultrasonic transducer Z. The system 2 is furthermore positively connected via a rod 4 with a (not shown) high-speed drive, e.g. spindle drive, for the longitudinal displacement of the system 2. The displacement stroke H of the system 2 in the longitudinal direction of the pipe is approximately 12 cm. The transducer 2 'of the system 2 is connected via electrical connection lines 5 on the one hand to a high-frequency generator (not shown) for feeding the transducer during transmission operation and on the other hand to a display arrangement (also not shown), e.g. an oscilloscope tube Reproduction of the received echo pulses can be connected as a sectional image.
Dem Sondenrohr 1 ist ferner ein rohrförmiges Führungsteil 6 zugeordnet, welches die Einfuhrung des Sondenrohres 1 /. B. in die Speiseröhre erleichtern soll. Das Führungsteil 6 ist an seinem oberen Ende mit einer Querschniitserweiterung 7 \ ersehen, deren Außendurchmesser g.ößer ist als der Munddurchmesser eines Patienten und welche zur Halterung des in die Mundhöhle des Patienten eingeschobenen Führungsieiles am Mund des Patienten dient. Das Sondenrohr I weist außerdem an seinem distalen Ende einen Klemmring 8 auf. der bei Lösen der zugehörigen Klemmschraube 9 in Längsrichtung des Rohres I verschiebbar ist. Durch Variation des Abstandes des Ringes 8 von der Spitze !0 des Sondenrohres 1 laßt sich die maximale Einfühniefe des Sondenrohres I z. B. m die Speiseröhre eines Patienten festlegen.The probe tube 1 is also assigned a tubular guide part 6, which the introduction of the Probe tube 1 /. B. to facilitate the esophagus. The guide part 6 is at its upper end with a Cross-section enlargement 7 \ can be seen, the outside diameter of which is g. Larger than the mouth diameter of a Patient and which for holding the guide rope inserted into the patient's oral cavity serves on the patient's mouth. The probe tube I also has a at its distal end Clamping ring 8 on. when loosening the associated clamping screw 9 in the longitudinal direction of the pipe I. is movable. By varying the distance between the ring 8 and the tip! 0 of the probe tube 1, the maximum insertion depth of the probe tube I z. B. m fix the esophagus of a patient.
Auf dem Boden der Querschnittserweiterung 7 des Führungsteiles 6 ist ferner eine Winkelskala Il angebracht, die zusammen mit einer Emv.ellnase 12 am Klemmring 8 die Einstelluni; erwünschte \ erdrehir-gswinkel des Sondenrohres 1 um seine Langsachse 3 erleichtern soll. Zur Arretierung des Sondenmhres 1 in einer bestimmten Drehwinkelstellung ist eine Arretierschraube 13 vorgesehen.At the bottom of the widened cross section 7 of the Guide part 6 is also an angle scale II attached, which together with an Emv.ellnase 12 am Clamping ring 8 the setting unit; desired angles of rotation of the probe tube 1 is intended to facilitate about its longitudinal axis 3. For locking the probe 1 in a certain angle of rotation position is a locking screw 13 provided.
Die Anordnung der Winkelskala in der Querschnitts erweiterung 7 des Führungsteiles f> ist in der Γ ι g. J verdeutlicht, welche eine Draufsicht auf die Skala in der Schnittrichtung Il ... Il zeigt.The arrangement of the angular scale in the cross-sectional extension 7 of the guide part f> is in the Γ ι g. J illustrates which is a top view of the scale in the Sectional direction Il ... Il shows.
Die Sonde nach der F1 g. i entsp-icht in ihrer grundsätzlichen mechanischen Ausbildung der Sonde nach der Fig. 1. Anstelle des beweglichen Ultraschall-Sende-Empfangssysteins 2 mit einem einzigen wechsel weise als Sender und Empfänger arbeitenden Wandler 2' weist die Sonde nach der I" ig. 5 ledoch eine Reihe ortsfest nebeneinander in Längsrichtung des Rohres 1 angeordneter Ultraschallwandle!" 14 aul. Diese Wandler 14 sifd über entsprechende elektrische Leitungen 15 einerseits mit (nicht dargestellten) elektronischen Steuermitteln zur zeitlich gestaffelten Einzel- oder CJruppenanregung der Wandler 14 sowie andererseits wieder mit der obengenannten \nzeige \nordrumg verbunden. Die elektronischen Steuermittel sind dabei so ausgebildet und sollen die Wandle" so stcuerr. dali nach Anregung eines Ultraschall« .mcüers 14 im Sinne eier Abstrahlung tmes UltraschallstiahN Jiesei sowie ein oder mehrere mm angeregten Wandler 14 benachbarte Wandler gleichzeitig aul I Itraschallenip lang geschaltet sind.The probe after the F1 g. i corresponds in its basic mechanical design to the probe according to FIG a row of ultrasonic transducers arranged stationary next to one another in the longitudinal direction of the pipe 1! " 14 aul. These transducers 14 are connected via corresponding electrical lines 15 on the one hand to electronic control means (not shown) for time-staggered individual or group excitation of the transducers 14 and on the other hand to the above-mentioned display. The electronic control means are designed in such a way that the transducers should be so controlled that after excitation of an ultrasound sensor 14 in the sense of radiation tmes UltraschallstiahN Jiesei as well as one or several mm excited transducers 14 neighboring transducers are connected simultaneously to the Itraschallenip.
Die Ultraschallwandler bestehen aus dünnen piezo elektrischen Kristallplatichen mit einem Durchmesser ν-·" etwa i mm. Der Abstand zwischen den einzelnenThe ultrasonic transducers are composed of thin piezoelectric Kristallplatichen having a diameter ν- · "about i mm. The distance between the individual
Plättchen 14 beträgt vorzugsweise 0,3 mm. Die Gesamtbreite der Wandleranordnung längs des Sondenrohres 1 ist dem Verschiebehub H für das System 2 der Sonde nach der Fig. 1 entsprechend zu !2 cm gewählt.Plate 14 is preferably 0.3 mm. The total width of the transducer arrangement along the probe tube 1 is selected to correspond to the displacement stroke H for the system 2 of the probe according to FIG. 1 to be ½ cm.
Am Umfang des Sondenrohres 11 der Sonde nach der Fig. 3 sind ferner gegenüber den Wandlern 14 seitlich etwas versetzt drei EKG-Elektroden 16, 17 und 18 angeordnet. Das mit diesen Elektroden körperintern erfaßte EKG wird über den Elektroden zugeordnete Verbindungsleitungen 19 dem (nicht dargestellten) Schnittbild-Aufzeichnungsgerät zu dessen Herzphasentriggerung zugeleitet.On the circumference of the probe tube 11 of the probe according to FIG. 3 are also opposite the transducers 14 laterally three EKG electrodes 16, 17 and 18 arranged somewhat offset. That with these electrodes inside the body The recorded EKG is transmitted via the connecting lines 19 assigned to the electrodes to the (not shown) Slice image recording device fed to its cardiac phase triggering.
Die Wirkungsweisen der Sonden nach den Fig. 1 und 3 ergeben sich wie folgt:The modes of action of the probes according to FIGS. 1 and 3 result as follows:
Zu Beginn einer Untersuchung wird in den Mund des, Patienten das Führungsteil 6 bis zur Querschnittserweiterung 7 eingeschoben: Mit dem Klemmring 8 wird die erwünschte Eindringtiefe des Sondenrohres 1 in die Speiseröhre eingestellt und dann das Sondenrohr durch das Führungsteil 6 bis zum Anschlag des Ringes 8 an den Boden der Querschnittserweiterung 7 des Führungsteiles in die Speiseröhre eingeführt.At the beginning of an examination, the guide part 6 is placed in the patient's mouth until the cross-section is enlarged 7 inserted: With the clamping ring 8, the desired penetration depth of the probe tube 1 into the Set esophagus and then the probe tube through the guide part 6 up to the stop of the ring 8 on the The bottom of the enlarged cross section 7 of the guide part is inserted into the esophagus.
Anschließend beginnt die eigentliche Ultraschall-Abtastung. Hierzu wird bei der Sonde nach der F i g. 1 das Sondenrohr 1 im Führungstell 6 so weit um die eigene Achse 3 gedreht, bis der vom Wandler 2' des Ultraschall-Sende-Empfangssystems 2 abgestrahlte Ul-'.raschallstrahl auf das zu untersuchende Organ, z. B. Herz, gerichtet ist. Anschließend wird der Antriebsmotor für das Sysiem 2 eingeschaltet und somit das System 2 periodisch entlang der Sondenrohrachse 3 verschoben. Aufgrund dieser Verschiebung tastet der vom Wandler 2' erzeugte Ultraschallstrahl das /u untersuchende Organ in einer l.ängsschnittebene zeilenweise ab. Die vom Wandler aus jeder Zeile empfangenen Echoimpulse werden in der üblichen Weise der Anzeige-Anordnung zur Schniltbildaufzcichnung zugeleitet. Then the actual ultrasonic scanning begins. For this purpose, in the case of the probe according to FIG. 1 rotated the probe tube 1 in the guide position 6 around its own axis 3 until the ultrasonic beam emitted by the transducer 2 'of the ultrasonic transceiver system 2 hits the organ to be examined, e.g. B. Heart, is directed. Then the drive motor for the Sysiem 2 is switched on and the system 2 is shifted periodically along the probe tube axis 3. Because of this shift, the ultrasonic beam generated by the transducer 2 'scans the organ to be examined line by line in a longitudinal sectional plane. The echo pulses received by the transducer from each line are fed in the usual way to the display arrangement for snippet recording.
Beim Aiisführungsbcispiel nach der [·" i g. 3 wird hingegen durch Verdrehen des .Sondenrohres die Wandleranordnung 14 auf das zu untersuchende OrganIn the exemplary embodiment after which [· "i g. 3 becomes on the other hand, by rotating the probe tube, the transducer arrangement 14 points to the organ to be examined
ίο gerichtet. Durch zeitlich aufeinanderfolgende Anregung der einzelnen Wandler im Sinne der Abstrahlung und des Empfangs von Ultraschall ergibt sich ein Ultraschall-Abtast- sowie Schnittbildaufzeichnungsmodus entsprechend dem der Sonde nach der F i g. 1.ίο directed. By successive stimulation of the individual transducers in terms of emission and reception of ultrasound results in an ultrasound scanning and the sectional image recording mode corresponding to that of the probe of FIG. 1.
Jeweils nach Abtastung und Darstellung eines Organlängsschnittes kann das Sondenrohr 1 der Sonden nach den F i g. 1 oder 3 geringfügig um seine Achse 3 gedreht werden. Man erhält so in zeitlicher Aufeinanderfolge Objektlängsschnitte, die zueinander wie die Seiten eines mehr oder weniger stark aufgeklappten Buches stehen. Bei der üblichen Schnittebenendarstellung werden der Anzeige-Anordnung sämtliche bei der Ultraschall-Abtastung anfallenden Echosignale zur Anzeige zugeführt. Ebensogut kann man jedoch auch mittels eines Dopplergerätes die anfallenden Echosignale darauf überprüfen, ob die Grundfrequenz eine Änderung erfahren hat (Dopplereffekt). Werden danr nur jeweils in der Grundfrequenz verschobene Echosignale am Bildschirm abgebildet, so erhält man z. B. eir Strömungsbild von im Organ fließenden Medien insbesondere Blut, welches Rückschlüsse auf der Verlauf organinterner Gefäßsysteme zuläßt.In each case after scanning and displaying a longitudinal section of the organ, the probe tube 1 of the probes according to the F i g. 1 or 3 can be rotated slightly about its axis 3. One obtains in this way in chronological order Longitudinal sections of the object that are more or less open to one another like the sides of a one Book stand. With the usual sectional plane representation, all of the display arrangements are shown in the Ultrasound scanning supplied echo signals for display. But you can just as well Using a Doppler device, check the echo signals to see whether the basic frequency is a Has undergone change (Doppler effect). Then only echo signals are shifted in the basic frequency shown on the screen, you get z. B. eir flow pattern of media flowing in the organ especially blood, which allows conclusions to be drawn about the course of internal organ vascular systems.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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