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DE2204474C3 - Ultrasonic Doppler applicator for detecting the movement of internal objects - Google Patents

Ultrasonic Doppler applicator for detecting the movement of internal objects

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Publication number
DE2204474C3
DE2204474C3 DE19722204474 DE2204474A DE2204474C3 DE 2204474 C3 DE2204474 C3 DE 2204474C3 DE 19722204474 DE19722204474 DE 19722204474 DE 2204474 A DE2204474 A DE 2204474A DE 2204474 C3 DE2204474 C3 DE 2204474C3
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DE
Germany
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applicator
ring
transducers
ultrasonic
transducer
Prior art date
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Expired
Application number
DE19722204474
Other languages
German (de)
Other versions
DE2204474A1 (en
DE2204474B2 (en
Inventor
Richard; Naefe Gerhard; 8520 Erlangen Soldner
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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Priority to CH1540972A priority patent/CH547627A/en
Priority to AT979272A priority patent/AT318129B/en
Priority to FR7303184A priority patent/FR2170007B1/fr
Priority to US00328147A priority patent/US3824988A/en
Priority to SE7301326A priority patent/SE388353B/en
Priority to GB498573A priority patent/GB1409201A/en
Publication of DE2204474A1 publication Critical patent/DE2204474A1/en
Priority to SE7602152A priority patent/SE7602152L/en
Publication of DE2204474B2 publication Critical patent/DE2204474B2/en
Application granted granted Critical
Publication of DE2204474C3 publication Critical patent/DE2204474C3/en
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Description

schelte) um den Arm eines Patienten geschlungen werden können. Die ringförmige Anordnung dieser Schwingerelemente ist damit so. daß ihre Abstrahlung radial in Richtung des Ringmittelpun'ites erfolgt und nicht, wie bei vorliegender Erfindung, senkrecht zur Ringfläche.scolded) can be wrapped around a patient's arm. The annular arrangement of these Oscillator elements is so. that their radiation takes place radially in the direction of the ring center point and not, as in the present invention, perpendicular to Ring surface.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung sind die einzelnen Sende- und Empfangsschwinger am Ring auf einem zum Ringmittelpunkt konzentrischen Kreis in abwechselnder Reihenfolge angeordnet- Die gegenseitigen Abstände zwischen den Schwingern sind dabei jeweils gleich groß gewählt.In an advantageous embodiment of the invention are the individual transmitter and receiver transducers on the ring on a circle concentric to the center of the ring in arranged in alternating order - the mutual distances between the transducers are included each chosen to be the same size.

In einer bosor-ders günstigen Ausführung sind insgesamt drei Sende- und drei Empfangsschwinger von jeweils ca. 8 mm Durchmesser an einem Ring mit einem mittleren Durchmesser von ca. 50 mm angeordnet. Bei einem derartigen Applikator ergeben sich optimale Empfangsverhältnisse für Echosignale aus einen Tiefenbereich von ca. 6 bis 12 cm, d h. insbesondere für vom Herz des Feiusses stammende Echosignale (mittlerer Abstand des Fetusses von der Körperoberfläche ca. 8 cm).In a bosor-ders inexpensive version are a total of three transmitting and three receiving transducers, each approx. 8 mm in diameter, on a ring with one arranged mean diameter of about 50 mm. With such an applicator optimal results result Reception conditions for echo signals from a depth range of approx. 6 to 12 cm, i.e. especially for from Echo signals from the heart of the foot (mean distance between the fetus and the body surface approx. 8 cm).

In einer vorteilhaften Weilerbildung der Erfindung ist außerdem ein /um Ringinnern passender Druckwandler, z. B. Druckballon, für die gleichzeitige Abnahme des Tokogramms der Kreißenden vorgesehen. Der Riny kann dabei den Aufnahmekörper für den Druckwandler bilden oder als Bestandteil des Druckwandlergehäuscs selbst ausgebildet sein.In an advantageous hamlet of the invention is also a pressure transducer that fits around the inside of the ring, e.g. B. pressure balloon, for the simultaneous decrease of the Tokogramms provided for the circulating. The riny can form the receiving body for the pressure transducer or as part of the pressure transducer housing be trained yourself.

Anhand von zwei Figuren wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben und seine Wirkungsweise näher erläutert:Using two figures, a Embodiment of the invention described and its mode of operation explained in more detail:

Die Fig. 1 zeigt in der Draufsicht (Applikationsseite) sowie in einem Querschnitt A-A einen Ultraschall-Doppler-Applikator zum Erfassen der fetalen Her/.bewegungen. bestehend aus insgesamt drei Ultraschall-Sendeschwingern 1, 2, 3 sowie drei Empfangsschwingern 4, 5, 6 (piezoelektrische Kristallplättchen mit einem Durchmesser von ca. 8 mm), welche in abwechselnder Reihenfolge an einem aus einem Hohlräume T für die Aufnahme der Schwinger aufweisenden Schwingerträgerteil 7 mit der Applikationsflächc 8 und einer (anschraubbaren) Abdeckplatte 9 bestehenden Kreisring 10 aus Polystyrol angebracht sind. Der mittlere Durchmesser des Kreisringes 10 beträgt 50 mm. seine Breite 9 mm und seine Gesamtdicke 10 mm.Fig. 1 shows in plan view (application side) and in a cross section AA an ultrasonic Doppler applicator for detecting the fetal movements. Consists of a total of three ultrasonic transmitting transducers 1, 2, 3 and three receiving transducers 4, 5, 6 (piezoelectric crystal plates with a diameter of approx. 8 mm), which are mounted in alternating order on a transducer support part comprising a hollow space T for receiving the transducer 7 with the application surface 8 and a (screw-on) cover plate 9 existing circular ring 10 made of polystyrene are attached. The mean diameter of the circular ring 10 is 50 mm. its width 9 mm and its total thickness 10 mm.

Die einzelnen Sende- bzw. Empfangsschwinger I bis 6 sind jeweils elektrisch parallelgeschaltet und arbeiten im Dauerstrich- oder Impulsbetrieb. Die elektrischen Leitungen 11, 12 stellen die Verbindungsleiiungen der ein/einen Sendeschwinger bzw. Empfangsscrminger /um (nicht dargestellten) Sende-Hochfrequcn/generator bzw. Dopplergerät für die Anzeige der Doppeisigna-Ie dar.The individual transmitting and receiving oscillators I to 6 are each electrically connected in parallel and work in continuous wave or pulse operation. The electrical lines 11, 12 represent the connecting lines of the a transmitting transducer or receiving transducer / um (not shown) transmit high frequency / generator or Doppler device for displaying the Doppeisigna-Ie represent.

Die Fig. 2 zeigt wiederum in der Draufsicht (Applikationsseite) und in einem Querschnitt B-B einen Applikator gemäß Fig. 1 in Baueinheit mit einem Tokogrammabnehmer 13.FIG. 2 again shows in a top view (application side) and in a cross section BB an applicator according to FIG. 1 in a structural unit with a tokogram pickup 13.

Der Tokogrammabnehmer 13 besteht dabei aus einem in das Kreisinnere des Ringes 10 einset/baren Druckballon 14 mit den: starren Gehäuseteil 15 und einer Ballonmembran 16. Der Druckballon 14 kann mittels einer an der Druckleitung 17 angeschlossenen (nicht dargestellten) Pumpe auf einen gewünschten Volumen- bzw. Druckwert aufgeblasen werden. An der Druckleitung 17 ist ferner ein (ebenfalls nicht dargestellter) mechanisch-elektrischer Druckwandler angeschlossen für die Umwandlung der Druckschwankungen im Ballon 14 in entsprechende elektrische Signale (Tokogramm). The tokogram pick-up 13 consists of an insert / baren into the inner circle of the ring 10 Pressure balloon 14 with the: rigid housing part 15 and a balloon membrane 16. The pressure balloon 14 can by means of a pump (not shown) connected to the pressure line 17 to a desired one Volume or pressure value are inflated. On the pressure line 17 is also a (also not shown) mechanical-electrical pressure transducer connected for converting the pressure fluctuations in the Balloon 14 in corresponding electrical signals (tokogram).

Die Wirkungsweise des UItraschall-Doppler-ΛρρΙι-kators gemäß F i g. 1 und 2 ergibt sich wie folgt:The mode of operation of the ultrasonic Doppler ΛρρΙι-kators according to FIG. 1 and 2 result as follows:

Der Ring 10 wird z. B. mittels eines Heftpflasters am Bauch eier Kreißenden befestigt so, daß die einzelnen Sende- und Empfangsschwinger akustisch gut mit der Haut kontaktieren.The ring 10 is z. B. by means of an adhesive plaster on the belly egg tearing ends so that the individual Acoustically contact the transmitting and receiving transducers well with the skin.

Die von den Sendern 1 bis 3 eingestrahlten Ultraschallwellen werden unter anderem am Fetus-Herzen reflektiert und die reflektierten Wellen in den Empfangsschwingern 4 bis 6 in entsprechende elektrische Signale umgesetzt. Die aufgrund der Herzbewegungen auftretenden Frequenzverwerfungen /wischen dem ausgesendeten und dem empfangenen Ultraschall ergeben Dopplersignale, welche ein Maß für die Herzbewegungen des Fetusses darstellen. Aus der Folgefrequenz der anfallenden Dopplersignale kann unmittelbar die Herzfrequenz des Fetusses ermittelt werden.The ultrasound waves emitted by the transmitters 1 to 3 are transmitted to the heart of the fetus, among other things reflected and the reflected waves in the receiving transducers 4 to 6 in corresponding electrical Signals implemented. The frequency distortions / wipe caused by the heart's movements the transmitted and received ultrasound result in Doppler signals, which are a measure of the Represent heart movements of the fetus. From the repetition frequency of the occurring Doppler signals can the heart rate of the fetus can be determined immediately.

In F i g. 2 wird zusätzlich zu den Hcr/.bcwegungen des Fetusses auch noch das Tokogramm.d. h. das Wehcnsignal, der Kreißenden erfaßt. Zu diesem Zweck wird der auf einen bestimmten Volumen- bzw. Driickwcn aufgeblasene Druckballon 14 in das Kreisinnere eingeschoben so. daß die Membran 16 auf den Bauch der Schwangeren drückt.In Fig. 2 is added to the Hcr / .bcwegungen des Fetusses also the tokogram d. H. the pain signal, seized the ravaging. For this purpose, the pressure is applied to a specific volume or pressure inflated pressure balloon 14 pushed into the inside of the circle so. that the membrane 16 on the belly of the Pregnant women presses.

Treten Uteruskontraktionen (Wehen) auf. so werden diese als Druckschwankungen im Ballon 14 erfaßt und über die Druckleitung 17 auf den mechanisch-elektrischen Druckwandler übertragen.If uterine contractions (labor) occur. so these are detected as pressure fluctuations in the balloon 14 and Transferred via the pressure line 17 to the mechanical-electrical pressure transducer.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims (8)

Patentansprüche:Patent claims: 1. Ultraschall-Doppler-Applikator zum Erfassen der Bewegung von körperinternen Objekten, deren Lage sich relativ zum Applikator verändert, insbesondere der fetalen Herzbewegung, mit Ultraschall-Sendeschwinger und einer Mehrzahl von Ultraschall-Empfangsschwingern, die an einem gemeinsamen Trägerteil gehaltert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Empfangsschwinger (4 bis 6) zusammen mit einer Mehrzahl von Ultraschall-Sendeschwingern (1 bis 3)1. Ultrasonic Doppler applicator for detecting the movement of internal objects, their The position changes relative to the applicator, especially the fetal heart movement, with the ultrasonic transducer and a plurality of ultrasonic receiving vibrators supported on a common support part therethrough characterized in that the ultrasonic receiving transducer (4 to 6) together with a Multiple ultrasonic transducers (1 to 3) in an sich bekannter kreisförmiger Anordnung speziell von einem solchen ebenen Ring (10) als Trägerteil getragen und über den gesamten Ring verteilt sind, welcher einen lichten Durchmesser aufweist, der ein Mehrfaches der Abmessungen der einzelnen Schwinger (1 bis 6) beträgtin a known circular arrangement specifically of such a flat ring (10) as Support part are worn and distributed over the entire ring, which has a clear diameter has, which is a multiple of the dimensions of the individual transducers (1 to 6) 2. Applikator nach Anspruch 1. dadurch gekenn- w> zeichnet, daß die einzelnen Sende- und Empfangsschwinger (1 bis 6) in ebener Fläche am Ring (10) auf einem zum Ringmittelpunkt konzentrischen Kreis in abwechselnder Reihenfolge angeordnet sind, wobei die Abstände zwischen den Schwingern (1 bis 6) vorzugsweise jeweils gleich groß sind.2. Applicator according to claim 1. characterized w> records that the individual transmitting and receiving transducers (1 to 6) in a flat surface on the ring (10) a circle concentric to the center of the ring are arranged in alternating order, wherein the distances between the oscillators (1 to 6) are preferably each the same. 3. Applikator nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß insgesamt drei Sende- und drei Empfangsschwinger von jeweils ca. 8 mm Durchmesser an einem Ring (10) mit einem mittleren Durchmesser von ca. 50 mm angeordnet sind.3. Applicator according to claim 1 or 2, characterized in that a total of three transmission and three Receiving transducers each approx. 8 mm in diameter on a ring (10) with a central one Diameter of about 50 mm are arranged. 4. Applikator nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite des Ringes (10) in der Größenordnung von 10 mm liegt.4. Applicator according to claim 3, characterized in that the width of the ring (10) in the Of the order of 10 mm. 5. Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) Hohlräume (7') zur Aufnahme der Schwinger (1 bis 6) aufweist.5. Applicator according to one of claims 1 to 4, characterized in that the ring (10) has cavities (7 ') for receiving the oscillator (1 to 6). 6. Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 5. dadurth gekennzeichnet, daß der Ring als Scheibenring ausgebildet ist.6. Applicator according to one of claims 1 to 5. dadurth characterized in that the ring is a disk ring is trained. 7. Applikator nach einem der Ansprüche 1 bis 6 in Kombination mit einem Druckwandler, z. B. Druckballon, für die Abnahme des Tokogramms einer Kreißenden, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) den Aufnahmekörper für den Druckwandler (13) bildet.7. Applicator according to one of claims 1 to 6 in combination with a pressure transducer, e.g. B. pressure balloon, for the decrease of the tokogram of a tearing end, characterized in that the ring (10) forms the receiving body for the pressure transducer (13). 8. Applikator nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (10) als Bestandteil des Druckwandlergehäuses (15) ausgebildet ist.8. Applicator according to claim 7, characterized in that the ring (10) as part of the Pressure transducer housing (15) is formed. Die Erfindung bezieht sich auf einen Ultraschall-Doppler-Applikator zum Erfassen der Bewegung von körperinternen Objekten, deren Lage sich relativ zum Applikator verändert, insbesondere der fetalen Herzbewegung, mit Ultraschall-Sendeschwinger und einer Mehrzahl von Ultraschall-Empfangsschwingern, die an einem gemeinsamen Trägerteil gehaltert sind.The invention relates to an ultrasonic Doppler applicator to detect the movement of internal objects whose position is relative to the Applicator changed, especially the fetal heart movement, with ultrasonic transducer and one A plurality of ultrasonic receiving transducers, which are held on a common carrier part. Bekannte Applikatoren dieser Art dienen zum Erfassen der fetalen Herzbewegungen. Der einfachste Applikator besteht dabei aus zwei dicht benachbarten Schwingern, von denen der eine als Sender und der andere als Empfänger arbeitet [Elektronik 20 (1971, 2), 56j\ Ein solcher Applikator besitzt eine relativ scharfe Sende-Empfangs-Richtcharakteristik und ist deshalb für eine Dauerüberwachung der fetalen Herzbewegung «,eniser eut geeignet, weil durch Bewegungen des Fetus Hessen Herz leicht den Bereich der Sdnllkeule verläßt Die Signalausbeute ist außerdem relativ gering, weil vom Empfangsschwinger praktisch nur Echosignale aus zur'Einstrahlrichtung des Schalles senkrechten Reflexionsflächen erfaßt werden.Known applicators of this type are used to record the fetal heart movements. The easiest The applicator consists of two closely spaced transducers, one of which is a transmitter and the other other works as a receiver [Elektronik 20 (1971, 2), 56j \ Such an applicator has a relatively sharp Transmit-receive directional characteristic and is therefore used for continuous monitoring of the fetal heart movement «, Also suitable because it is caused by movements of the fetus Hessen Herz slightly leaves the area of the Sdnllkeule The signal yield is also relatively low because practically only echo signals from the receiving transducer Reflection surfaces perpendicular to the direction of radiation of the sound can be detected. Bei einem weiteren bekannten Applikator sind auf einer flachen Scheibe als Träger in einem konzentrischen Kreis um einen zentralen Sendeschwinger mehrere Empfangsschwinger angeordnet (DT-OS 20 23 929) Mit einem solchen Applikator läßt sich zwar praktisch der gesamte mögliche Bewegungsbereich des Fetus erfassen, und es ergibt sich auch eine erhöhte Signalausbeute, weil die um den Sendeschwinger eruppierten Empfangsschwinger nunmehr auch bereits |chosiKnale von Flächen mit einer gewissen Neigung registrieren. Schwierigkeiten ergeben sich jedoch bei der Ankopplung der einzelnen Schwinger an die KörDeroberfläche der Kreißenden, weil sich die flache, verhältnismäßig großflächige und starre Scheibe nur schwierig an die unterschiedlich gekrümmte Korperoberfläche anpassen läßt.In another known applicator, several receiving transducers are arranged on a flat disk as a carrier in a concentric circle around a central transmitter transducer (DT-OS 20 23 929) There is also an increased signal yield because the receiving oscillators grouped around the transmitting oscillator are now also | ch osi K-dimensional surfaces with some inclination register. Difficulties arise, however, when coupling the individual transducers to the body surface of the tearing end, because the flat, relatively large and rigid disc can only be adapted with difficulty to the differently curved body surface. Aufgabe der Erfindung ist es. einen Applikator ar zugeben welcher ebenso wie der letztgenannte Applikator den gesamten möglichen Bewegungsbereich des Fetus erfaßt, im Gegensatz zu d;esem jedoch bei gleichzeitiger weiterer Steigerung der Signalausbeute se'ir viel einfacher und sicherer auch an stark gekrümmte Körperflächen ankoppelbar istIt is the object of the invention. add an applicator ar which as well as the latter Applicator covers the entire possible range of motion of the fetus, in contrast to d; esem, however Simultaneous further increase in the signal yield makes it much easier and safer, even at strong curved body surfaces can be coupled Die Aufgabe wird erfindungsgemaß dadurch gelost, daß die Ultraschall-Empfangsschwinger zusammen mn einer Mehrzahl von Ultraschall-Sendeschwingern in an sich bekannter kreisförmiger Anordnung speziell von einem solchen ebenen Ring als Trägerteil getragen und über den gesamten Ring verteilt sind, welcher einen lichten Durchmesser aufweist, der ein Mehrfaches der Abmessungen der einzelnen Schwinger beträgtAccording to the invention, the object is achieved by that the ultrasonic receiving transducers together mn a plurality of ultrasonic transmitting transducers in on known circular arrangement specifically supported by such a flat ring as a support part and are distributed over the entire ring, which one Has a clear diameter which is a multiple of the dimensions of the individual transducers Ein ebener Ring mit den genannten Abmessungen läßt sich sehr viel besser an gekrümmte (weiche) Flächen anpassen als eine Scheibe. Durch die erhöhte Anschmiegsamkeit des Schwingerträgers wird somit auch eine bessere, weniger kritische Ankopplung der einzelnen Schwinger an die gekrümmte Körperfläche gewährleistet Eine Mehrzahl außerhalb des Apphkatorzentrums liegender Ultraschall-Sendeschwinger bewirkt außerdem eine stark verbesserte räumliche Anstrahlung des untersuchten Objektes (Fetusherzen), wodurch auch die Signalausbeute in nicht unerheblichem Maß weiter erhöht wird.A flat ring with the dimensions mentioned can be compared much better to curved (soft) Fit surfaces as a disk. Due to the increased flexibility of the transducer carrier also a better, less critical coupling of the individual transducers to the curved body surface guaranteed a majority outside the apphkatorzentrum A horizontal ultrasonic transducer also produces a greatly improved spatial effect Illumination of the examined object (fetal heart), whereby the signal yield is not insignificant Degree is further increased. Eine kreisförmige Anordnung einer Mehrzahl von Sende- und Empfangsschwingern ist an sich durch die US-PS 32 37 623 vorbekannt Bei diesem Applikator handelt es sich jedoch einerseits nur um einen einfachen Ultraschallkopf zur Abtötung von menschlichen oder tierischen Zellen, z. B. Krebszellen, und nicht, wie im vorliegenden Fall, um einen Doppler-Applikator speziell zum Erfassen von Körperbewegungen, insbesondere Herzschlagbewegungen des Herzens eines Fetus. Andererseits umfaßt dieser Schallkopf auch nur insgesamt zwti Sende- und Empfangsschwinger. die sich paarweise diametral gegenüberliegen. Diese Schwinger werden nicht durch einen ebenen Ring getragen, der entsprechend den Merkmalen vorliegender Erfindung dimensioniert ist Durch die FR-PS 15 99 527 ist darüber hinaus eine Schwingeranordnung mit einer Mehrzahl von Ultraschallsende- und Empfangsschwingern vorbekannt, die zur Dopplerblutdruckmessung beispielsweise ringförmig an einem flexiblen Haltegurt (Druckman-A circular arrangement of a plurality of transmitting and receiving transducers is inherent in the US-PS 32 37 623 previously known This applicator is, on the one hand, only a simple one Ultrasonic head for killing human or animal cells, e.g. B. cancer cells, and not, as in present case to a Doppler applicator specifically for detecting body movements, in particular Heartbeat movements of the heart of a fetus. On the other hand, this transducer also only includes a total of two transmitting and receiving transducers. which are diametrically opposed in pairs. These vibrators are not carried by a planar ring made in accordance with the features of the present invention is dimensioned by the FR-PS 15 99 527 is about it In addition, a transducer arrangement with a plurality of ultrasonic transmitting and receiving transducers is previously known, for Doppler blood pressure measurement, for example, ring-shaped on a flexible tether (pressure man-
DE19722204474 1972-01-31 1972-01-31 Ultrasonic Doppler applicator for detecting the movement of internal objects Expired DE2204474C3 (en)

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