DE2826828C2

DE2826828C2 -

Info

Publication number: DE2826828C2
Application number: DE19782826828
Authority: DE
Inventors: Walter Ing.(Grad.) 8520 Erlangen Hetz
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-06-19
Filing date: 1978-06-19
Publication date: 1980-03-06
Also published as: DE2826828B1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Gerät zur Ultraschallabtastung von Objekten, insbesondere des menschlichen Körpers, mit einem Einzelschallkopf, der zur Abtastung über das Objekt bewegbar ist, und mit einem Bildgerät, insbesondere Oszillograph, zur Aufzeichnung des Echosichtbildes.

Geräte dieser Art mit Einzelschallkopf (z. B. DE-AS 73 745)arbeiten nach dem sog.Compound-Scan-Verfahren. Das Compound-Scan-Verfahren erlaubt die Aufzeichnung von Tomogrammen in verschiedenen Flächen, insbesondere Ebenen (oder Ebenenscharen), durch das Untersuchungsgebiet. Die für die diagnostische Auswertung interessanten Teile des Untersuchungsgebietes müssen vor Aufzeichnung der eigentlichen Tomogramme erst in geeigneter Weise ermittelt werden. Dies geschieht üblicherweise durch Führung mehrerer Parallelschnitte mittels des Einzelschallkopfes so lange, bis der interessante Teil des Untersuchungsgebietes eingegrenzt ist. Bekanntlich kann aber auch die Voruntersuchung mit einem separaten, im Echtzeit-Verfahren arbeitenden Bildgerät durchgeführt werden. Dieses Bildgerät umfaßt einen schnellen Ultraschall-Echtzeit-Abtaster, insbesondere Ultraschall-Array (z. B. gemäß DE-AS 26 28 492), der sehr rasch parallele

Schnitte liefert. Nach Eingrenzung des Untersuchungsgebietes wird das schnelle Bildgerät vom Untersuchungsgebiet wieder entfernt.

Die Voruntersuchung mittels Einzelschallkopf durch Legung verschiedener paralleler Schnitte ist umständlich, zeitraubend und ungenau. Entsprechendes gilt für die separate Anwendung eines Ultraschall-Echtzeit-Abtasters. Letzterer erlaubt zwar die raschere Eingrenzung des interessierenden Untersuchungsgebietes; da es sich jedoch beim Echtzeit-Abtaster und dem Compound-Scanner um zwei völlig getrennte Systeme handelt, ist eine Reproduktion von Schnittebenen des einen aus solchen des anderen unmöglich. Die von beiden Systemen erzeugten Schnittebenen besitzen also keine eindeutige Zuordnung.

Aufgabe vorliegender Erfindung ist es, diesem Nachteil abzuhelfen, d. h. ein Gerät der eingangs genannten Art aufzubauen, das noch rascher als bisher das Auffinden des geeigneten Untersuchungsgebietes bei gleichzeitiger Zuordnung von Schnittebenen der Voruntersuchung zu solchen der Hauptuntersuchung erlaubt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch die Zusammenfassung des Einzelschallkopfes mit einem schnellen Ultraschall-Echlzeit-Abtaster, insbesondere elektronisch gesteuertes Ultraschall-Array, als Sofortlieferant eines Echtzeit-Schnittbildes zu einem Doppelapplikator, wobei in der Zusammenfassung Einzelschallkopf und Echtzeit-Abtaster zumindest mit ihren Schallabstrahlflächen abstandsmäßig in solcher Nachbarschaft zueinander stehen, daö sich in der Raumstellung gleichzeitig oder in zeitlicher Aufeinanderfolge wenigstens zweier Raumstellungen Koinzidenz oder zumindest im wesentlichen Koinzidenz der Flächen der Strahlverschiebung bei Ultraschallabtastung ergibt.

Die Zusammenfassung eines Einzelschallkopfes mit einem schnellen Ultraschall-Echtzeit-Abtaster in der erfindungsgemäßen Weise erlaubi das rasche Auffinden eines geeigneten Untersuchungsgebietes bei gleichzeitiger eindeutiger Zuordnung von Schnittflächen, insbesondere Schnittebenen, der Voruntersuchung zu solchen der Hauptuntersuchung nach Umschaltung von schnellem Abtastbetrieb des Ultraschall-Echtzeit-Abtasters auf langsame Abtastung durch den Einzelschallkopf.

In einer ersten Ausgestaltung der Erfindung können in der Zusammenfassung zum Doppelapplikator Einzelschallkopf und Echtzeit-Abtaster in dichter Nachbarschaft mit bei leichter Schräge der Abstrahlflächen unter kleinem Winkel konvergierenden Hauptabstrahlrichtungen nebeneinander angeordnet sein. Ebensogut können jedoch auch in modifizierter vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung Einzelschallkopf und Echtzeit-Abtaster mit den Abstrahlflächen und mit nicht konvergierenden Hauptabstrahlrichtungcn auf bestimmtem Abstand in räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet sein, wobei jedoch der Zusammenfassung eine Verschiebeeinrichtung zugeordnet ist zur Verschiebung von Einzelschallkopf und Echtzeit-Abtaster in dem Sinne, daß bei einer Verschiebung des Echtzeit-Abtasters aus einer ersten in eine zweite ·■■·■ Stellung gleichzeitig d~^r hiiizelschallkopf aus einer Ausgangsstellung in die vorherige erste Stellung des E.-htzeit-Abtasters verschoben wird. Während sich bei der ersten Ausbildungsform eine leichte Schräge zwischen Ebene der Voruntersuchung und Ebene der ·■ Hauptuntersuchung ergibt, liegt im zweiten Ausbildungsfalle nach der Verschiebung die Abtasfebene des Einzelschallkopfes exakt in der Voruntersuchungsebene des Echtzeit-Abtasters.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung zweier Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung in Verbindung mit den Unteransprüchen. Es zeigt

Fig. 1 ein Ultraschall-Bildgerät mit einem Doppelapplikator gemäß der Erfindung in perspektivischer Ansicht zusammen mit einem beweglichen Halteträger,

F i g. 2 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Doppelapplikators in Seitenansicht teilweise im Schnitt,

F i g. 3 den Doppelapplikator der F i g. 2 in Vorderansicht,

Fig.4 eine zweite Ausführungsform eines Doppelapplikators in Seitenansicht.

In F i g. 1 umfaßt der Halteträger einen höhenverstellbaren Parallelogrammarm 1, an dessen freiem Ende von unten ein Schenkel 2 angelenkt ist. Der Schenkel 2 Tagt einen Viertelkreisbügel 3 mit Gabel 4. In der Gabel 4 ist der Ultraschall-Doppelapplikator5 um die Achsen I und II in Drehpfeilrichtung schwenkbar gelagert. Der Parallelogrammarm 1 ist wiederum um die Achse III drehbar, während sich der Schenkel 2 an der Anlenkstelle am Parallelogrammarm I um die Achse IV und der Viertelkreisbügel 3 an seinem Anlenkpunkt am Schenkel 2 um die Achse V drehen läßt. Der Parallelogranimarm ist darüber hinaus mit Dreh- und Kippgelenken 7 und 8 an einer Stativsäule 9 angelenkt in der Weise, daß er nicht nur um die vertikale Achse 111 drehbar ist, sondern, bezogen auf diese, auch in einem gewissen Bereich (<x = ±30°) geschwenkt werden kann. Die Drehgelenke für die Achsen IV und V sind mit 10 bzw. 11 angegeben. Die Drehgelenke 7, 10 und 11 sind vorzugsweise durch Dauermagnete gebremst. Die Bremsung kann durch die Wirkung von Elektromagneten einzeln aufgehoben werden. Der höhenverstellbare Parallelogrammarm 1 ist mit einem Federgewichtsausgleich susgerüstet, so daß das Gewicht des Doppelapplikalors 5 einschließlich der Tragmittel kompensiert wird. Die oben erwähnte Stativsäule 9 ist auf einer Grundplatte 12 befestigt, die mit einem Fahrgestell 13 verbunden ist. Dieses weist Räder 14 bis 17 auf und ist über zwei Holme 18 und 19 mit einer Quertraverse 20 (nicht sichtbar) schiebbar und lenkbar ausgebildet. Durch Verschwenken eines Handgriffes 21 ist freie Fahrtstellung, Geradeausfahrt und Bremsung der Räder 16 und 17 möglich. An der Stativsäule 9 ist darüber hinaus mit einem Koppelstück 22, das zwei um eine vertikale und horizontale Achse drehbare Gelenke aufweist, ein Ultraschall-Sichtgerät 23 mit Monitor und Versorgungseinrichtung befestigt. Der beschriebene Halteträger für einen Doppelapplikator hat in der Ausbildung lediglich exemplarischen Charakter. Andere Ausbildungen sind selbstverständlich möglich. So kann der Halteträger unbeweglich als Stativsäule ausgebildet sein. Auch ist es möglich, als Halteträger ein Deckenstativ zu verwenden.

Im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 beinhaltet der Doppelapplikator 5 in dichter Nachbarschaft zu einem Einzelabtastkopf 24 ein Ultraschall-Array 25 als schnellen Ultraschall-Echtzeit-Abtaster. Die Abstrahlflächen 26 und 27 von Einzelschallkopf und Ultraschall-Array sind leicht gegeneinander geschrägt. Die Hauptabstrahlrichtungen 28 und 29 von Einzelabtast-Kopf 26 und Ultraschall-Array 27 konvergieren damit unter einem kleinen Winkel (bei beliebiger Drehstellung zueinander bzw. Schrägstellung des einzelnen Schallstrahles in der Abtastebene). Der Schnittpunkt der beiden konvergierenden Hauptabstrahlrichtungen ist

mit 5bezeichnet. Der DoppelapplikatorS umfaßt ferner im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 einen Verschiebehandgriff 29 zur Verschiebung des Einzelkopfes 24 entlang dem Array mittels einer weiter unten noch näher erläuterten Schlittenführung wahlweise waagrecht oder senkrecht in Richtung der Pfeile 30. Ferner ist am Applikator 5 an der Deckfläche auch noch ein Haltegriff 3t angeordnet, mittels dessen der Applikator in seiner kardanischen Aufhängung um eine oder mehrere der Drehachsen I, Il und Vl in geeignete Abtastposilioncn eingeschwenkt oder gekippt werden kann.

Weitere Einzelheiten des Doppelapplikators der F i g. 1 sind im Detail in den F i g. 2 und 3 dargestellt.

In der Detaüdarstellung der Fig. 2 und 3 sieht man wieder neben dem aus dem Applikatorgehäuse ragenden Ultraschall-Array 25 den Einzelabtastkopf 24. Der F.inzelabtastkopf 24 ist hierbei im Applikatorgehäuse mittels Schlittenführung in Längs- oder Höhenrichiung des Ultraschall-Arrays 25 verschiebbar angeordnet. Die Schlittenführung besteht speziell zur Verschiebung in Längsrichtung des Ullraschall-Arrays 25 ^v-Koordinate) aus Längsschienen 32 mit Kugellagerrollen 33 für die Längsverschiebung. Senkrecht dazu ist eine weitere Schicncnführung 34 für kugelgelagerte Verschiebungsrollen 35 zur Verschiebung in Höhenrichtung des Ultraschall-Arrays 25 vorgesehen. Der Einzelabtastkopf 24 ist darüber hinaus mittels des Handgriffes 29 auch noch um die Schwenkachse Vl drehbar. Eine jede derartige Drehung des Einzelabtastkopfes 24 wird über einen Seilzug 37 mit Seilrollen 38 und 39 auf einen Winkcldrehgeber 40 (Drehpotentiometer) für den Drehwinkel gegeben. Die Erfassung der Koordinaten der Längs- bzw. Höhenstellung des Einzelabtastkopfes 24. bezogen auf die Schlittenführung, erfolgt mittels inkremenialen Längsgebers 36, der im Schlitten angeordnet ist. Mit den genannten Verschiebe- bzw. Dreheinrichtungen läßt sich demnach der Einzelabtastkopf 24 bequem und ohne allzu große Schwierigkeilen auch über unebene Untersuchungsobjekte führen. In der Fig. 3 sind in der Vorderansicht des Gerätes zwei Abtaststellungen des Einzelschallkopfes 24 dargestellt. Die Mittenposition des Schallkopfes entspricht der Schallkopfnosition der F i g. 2. Eine zweite Abtastposition ist auf der linken Seite gestrichelt angedeutet. Sämtlichen dieser Abtastpositionen ist jedoch immer gemeinsam, daß eine Abtastung in einer Schnittebene erzwungen ist, die sich mit jener des Ultraschall-Arrays (für die Voruntersuchung) in der durch S gehender Schniitgeraden kreuzt. In der F i g. 2 ist darüber hinau! auch noch mit der Kennziffer 41 das gemeinsarm elektrische Anschlußkabel für die im Doppelapplikatoi 5 angeordneten elektrischen Einheiten bezeichnet. Da: Anschlußkabcl 41 verschwindet auf der linken Seite in Bügel 3. Es wird durch das gesamte Stativ hindurch zi den entsprechenden Energieanschlußeinheiten odei zum Bildanzeigegerät weitergeleitel. Im Inneren de; Applikators 5 sind die elektrischen Versorgungslcitun gen zum Array und zum Einzelabtastkopf mit 42 und 43 angedeutet. Die Verbindungskabel 44 und 45 gehen zurr Winkeldrehgeber 40 bzw. zum inkrcmentalen Längsgeber 36.

Die Fig.4 zeigt im Hinblick auf den Doppelapplikator eine Variante des Ausführungsbeispiels der I"ig. 1 bis 3. Kennzeichnendes Merkmal dieser Variante ist daß in der Zusammenfassung zum Doppelapplikator 4€ ein Einzelschallkopf 47 und ein Ultraschall-Array 48 mil den Abstrahlflächen 49 und 50 und mit nichl konvergierenden Hauplstrahlrichtungen 51 und 52 aul bestimmtem Absland in räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet sind. Der Zusammenfassung ist jedoch ein Drehgelenk mit der Drehachse VII zugeordnet, um das das gesamte System mittels eines Bügelhandgriffes 53 bei Lösen einer Bremse mittels Lösetaste 54 aus einer ersten Raststellung in eine zweite Raststellung geschwenkt werden kann. Für das Ultraschall-Array 48 ist die erste Raststellung mit RA 1 und die zweite Raststellung mit RA 2 bezeichnet. Der Einzelabtastkopf 47 hat die erste Rastslellung REX und nach dem Schwenken die zweite Raststellung RE2. Das Verschwenken aus erster in zweite Raststellung erfolgt entlang einem Kreisbogen 55 um die Drehachse VII als Mittelpunkt. Die Achse VII liegt aber auch im Schnittpunkt der Hauptabstrahlrichtungen 51 bzw. 52 von Einzelabtastkopf 47 und Ultraschall-Array 48 aul der den Abstrahlflächen 49 bzw. 50 abgewandten Seite Aus diesen geometrischen Verbindungen ergibt sich daß bei einem Wegdrehen des Ultraschall-Arrays 48 aus seiner ersten Raststellung RA 1 in die zweite Raststc!· lung RA 2 gleichzeitig der Einzelschallkopf 47 aus dei Ausgangsraststellung REi in die vorherige erste Raststellung RA 1 des Ultraschall-Arrays 48 gedrehl wird. Es ergibt sich somit die Beziehung RE2 = RA 1 Damit ergeben sich identische Schnittebenen bei Voruntersuchung mittels Ultraschall-Array und Hauptuntersuchung mittels Einzelabtastkopf.

Hier/u 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Gerät zur Ultraschallabtastung von Objekten, insbesondere des menschlichen Körpers, mit einem Einzelschailkopf, der zur Abtastung über das Objekt bewegbar ist, und mit einem Bildgerät, insbesondere Oszillograph, zur Aufzeichnung des Echosichtbildes, gekennzeichnet durch die Zusammenfassung des Einzelschallkopfes (24; 47) mit einem schnellen Ultraschall-Echtzeit-Abtaster (25; 48), insbesondere elektronisch gesteuertes Ultraschall-Array, als Sofortlieferant eines Echtzeit-Schnittbildes zu einem Doppelapplikator (5; 46), wobei in der Zusammenfassung Einzelschallkopf (24; 47) und Echtzeit-Abtaster (25; 48) zumindest mit ihren Schallabstrahlflächen (26, 27; 49,50) abstandsmäßig in solcher Nachbarschaft zueinander stehen, daß sich in der Raumstellung gleichzeitig oder in zeitlicher Aufeinanderfolge wenigstens zweier Raumstellungen Koinzidenz oder zumindest im wesentlichen Koinzidenz der Flächen der Strahlverschiebung bei Ultraschallabtastung ergibt.

2. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammenfassung zum Doppelapplikator (5) Einzelschallkopf (24) und Echtzeii-Abtaster (25) in dichter Nachbarschaft mit bei leichter Schräge der Abstrahlflächen (26, 27) unter kleinem Winkel konvergierenden Hauptabstrahlrichtungen nebeneinander angeordnet sind.

3. Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der Zusammenfassung zum Doppelapplikator (46) Einzelschallkopf (47) und Echtzeit-Abtastcr (48) mit den Abstrahlflächen (49, 50) und mit nicht konvergierenden Hauptabstrahlrichtungen (51, 52) auf bestimmtem Abstand in räumlicher Nachbarschaft zueinander angeordnet sind, wobei jedoch der Zusammenfassung eine Verschiebeeinrichtung (53; VII) zugeordnet ist zur Verschiebung von Einzelschallkopf (47) und Echtzeit-Abtaster (48) in dem Sinne, daß bei einer Verschiebung des Echtzeit-Abtasters (48) aus einer ersten (RA 1) in eine zweite (RA 2) Stellung gleichzeitig der Einzelschailkopf (47) aus einer Ausgangsstellung (REX) in die vorherige erste Stellung (RE2 = RA 1) des Echtzeit-Abtasters verschoben wird.

4. Gerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verschiebung eine Dreheinrichtung (53) mit Drehachse (VII) dient zur Drehung von Einzelschallkopf (47) und Echtzeit-Abtaster (48) in dem Sinne, daß bei einem Wegdrehen des Echtzeit-Abtasters (48) aus einer ersten (RA 1) in eine zweite (RA 2) Drehstellung gleichzeitig der Einzelschallkopf (47) aus einer Ausgangsstellung (RE 1) in die vorherige erste Drehstellung (RE2 — RA 1) des Echtzeit-Abtasters gedreht wird.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelschallkopf (47) und Echtzeit-Abtaster (48) mit divergierenden Hauptabstrahlrichtungen (51, 52) schräg zueinander angeordnet sind und daß der Schnittpunkt der Hauptabstrahlrichtungen auf der den Abstrahlflächen abgewandten Seite von Einzelschallkopf und Echtzeit-Abtaster den Drehpunkt (VII) zur Drehung von Einzelschallkopf und Echtzeit-Abtaster darstellt.

6. Gerät nach einem der Ansprüche 3 bis ">. dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen erste und zweiten Verschiebestellungen von Einzelschailkopf (47) und Echtzeit-Abtaster (48) Raststellungen sind, die z. B. mittels Druckknopf (54) von Hand lösbar sind.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß Ultraschall-Echtzeit-Abtaster (25; 48) und Einzelschallkopf (24; 47) in einem gemeinsamen Applikatorgehäuse relativ zueinander beweglich angeordnet sind

8. Gerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Einzelschallkopf (24; 47) relativ zum Echtzeit-Abtaster (25; 48) im wesentlichen in dessen Längs- und/oder auch Höhenrichtung verschiebbar ist

9. Gerät nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß bei starrer Anordnung des Echtzeit-Abtasters (25; 48) im Applikatorgehäuse allein der Einzelschallkopf (24; 47) relativ zum Echtzeit-Abtaster im Applikatorgehäuse verschiebbar ist.

10. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 9, gekennzeichnet durch eine Schlittenführung im Applikatorgehäuse mit Horizontal- und Vertikalschienen (32,34) mit kugelgelagerten Rollen (33,35) zur Verschiebung wenigstens des Einzelschallkopfes (24; 47) in zwei zueinander senkrechten Richtungen (30).

U. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 10, gekennzeichnet durch eine zur Abtastebene des Eciitzeit-Abtasters (25; 48) im wesentlichen senkrechte Drehachse (Vl) zur Verdrehung des Einzelschallkopfes relativ zum Echtzeit-Abtaster im Sinne einer Verdrehung dessen Hauptstiahlrichtung gegenüber jener des Echtzeit-Abtasters in der gemeinsamen oder mit der anderen im wesentlichen koinzidierenden Abtastfläche.

12. Gerät nach einem der Ansprüche 7 bis 11, gekennzeichnet durch inkremcntale Längsgeber (36) und/oder Drehgeber (40) zur Erfassung von Längsverschiebungen und/oder Drehungen des Einzelschallkopfes (24; 47) relativ zum Echtzeit-Abtaster (25; 48).