DE3704339A1 - Vorrichtung zur bestimmung der lage eines objektes - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Be­ stimmung der Lage eines Objektes, beispielsweise eines Blutgefäßes und der Flußrichtung des in diesem strömenden Blutes mittels,eines Doppler-Signalgebers und -abnehmers als Meßglied.

Zur Bestimmung der Lage von Gefäßen oder anderen Objekten und der Geschwindigkeit der in diesen strömenden Flüssig­ keiten sind Ultraschallsender und -empfänger bekannt, mittels denen reflektierende Dopplerfrequenzen meßbar sind. Die aufgenommenen Werte können mit Hilfe eines Datensichtgerätes ohne Schwierigkeiten ausgewertet werden.

Das Meßglied, das hierbei als Sender und Empfänger wirk­ sam ist, wird von Hand zunächst ausgerichtet und sodann taumelnd bewegt, um das zu vermessende Objekt zu orten und unterschiedliche Signale, die entsprechende Rückschlüsse zulassen, zu erhalten. Der Abstand zwischen dem Meßglied und einem Gefäß und damit die ungefähre Lage ist auf diese Weise zwar bestimmbar, eine exakte Vermessung ist jedoch nicht möglich, da bei der von Hand ausgeführten Taumel­ bewegungen Abweichungen unerläßlich sind. Auch ist keine große Wiederholgenauigkeit gegeben, die Taumelbewegungen sind nämlich nur ungenau reproduzierbar.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mittels der es möglich ist, mit äußerst einfachen Mitteln das Meßglied auszurichten und eine Taumelbewegung zur Ermittlung von Werten auf den x- und y-Achsen um einen vorbestimmbaren Taumelpunkt auszuführen, so daß eine bildhafte dreidimen­ sionale Darstellung der Lage z. B. eines Blutgefäßes und auch die Richtung des in diesem strömenden Blutes, da auch die Entfernung zu bestimmen ist, mit Hilfe der von dem Messglied ausgestrahlten Signale ohne weiteres zu bewerkstelligen und ein Patient somit in kurzer Zeit exakt zu vermessen ist. Der dazu erforderliche Bauaufwand soll gering gehalten werden, auch soll die Vorrichtung bei äußerst einfacher Bedienbarkeit leicht zu handhaben sein, vor allem aber soll eine hohe Wiederholgenauigkeit und eine Fixierung des Meßgliedes in bestimmten Positionen ermöglicht werden, um Vermessungen ohne Schwierigkeiten zu einem späteren Zeitpunkt zur Ermittlung evtl. Ver­ änderungen erneut durchführen zu können.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß das Meßglied mittels zweier Parallelogramm-Gestänge vorzugs­ weise um einen einstellbaren Taumelpunkt verschwenkbar aufgehängt ist, die mit ihren freien Enden jeweils an einer unter einem vorgegebenen Winkel zueinander ange­ ordneten Referenzplatten gelenkig gehalten sind.

Zweckmäßig ist es hierbei, die Referenzplatten durch einen Bügel unter einem Winkel von 90° fest miteinander zu verbinden und diese um eine durch die jeweils zuge­ ordnete Koordinate bestimmte Achse gelenkig und/oder höhenverstellbar an dem Bügel zu halten.

Vorteilhaft ist es ferner, die Parallelogrammgestänge auf den dem Meßglied gegenüberliegenden Seiten jeweils an einem Verbindungshebel, der verschwenkbar in einem an der zugeordneten Referenzplatte angebrachten Zwischen-­ glied gehalten ist, abzustützen.

Die die Verbindungshebel tragenden Zwischenglieder können jeweils als eine achssenkrecht zu den Referenzplatten angeordnete Auflageplatte für eine Schreibauflage oder dgl. ausgebildet sein, wobei es angezeigt ist, die An­ lenkungen beispielsweise mittels in diese eingearbeiteter Längsschlitze verstellbar zu gestalten, nach einer anders­ artigen Ausführungsform ist es aber auch möglich, als Zwischenglieder an den Referenzplatten angebrachte vor­ zugsweise achssenkrecht zu diesen verschwenkbare Verstell­ hebel vorzusehen.

Die Verstellbewegungen der Verbindungshebel und/oder der Verstellhebel können in einfacher Weise mittels Potentiometer ausgewertet werden, auch ist es zur Ver­ meidung von Verzwängungen angebracht, die Parallelogramm­ gestänge mittels Kugelgelenken an dem Meßglied und den Verbindungshebeln anzulenken.

Mittels der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung ist es mit äußerst einfachen Mitteln möglich, das Meßglied auf ein Objekt auszurichten und dieses taumelnd zu bewegen, so daß Meßwerte in drei Ebenen zu erhalten sind und somit eine dreidimensionale Darstellung eines z. B. mittels Ultraschall abgetasteten Gefäßes erzeugt werden kann. Wird nämlich das Meßglied mittels zweier Parallelogramm­ gestänge taumelnd an zwei Referenzplatten aufgehängt, so kann von Hand eine Taumelbewegung des Meßgliedes, das nach dem gepulsten Ultraschall-Doppler-Prinzip arbeitet, um einen wählbaren Taumelpunkt erzeugt werden, die Aus­ lenkungen in den x- und y-Achsen sind aber leicht zu ermitteln und auszuwerten, so daß die Lage eines abge­ tasteten Objektes, zumal der Abstand zwischen diesem und dem Meßglied ebenfalls leicht zu messen ist, problemlos und in kurzer Zeit exakt bestimmt werden kann. Dies er­ möglicht ohne großen Arbeitsaufwand beliebige Wieder­ holungen der Meßvorgänge, da die einmal ermittelten Meß­ werte abgespeichert werden können und für Wiederholungs­ messungen zur Verfügung stehen. Bei einfacher Handhabung kann demnach mit Hilfe der vorschlagsgemäß ausgebildeten auch in zwei Koordinaten planar verstellbaren und somit problemlos auf das zu vermessende Objekt ausrichtbaren Vorrichtung ein Gefäß dreidimensional dargestellt und die Richtung der in diesem strömenden Flüssigkeit leicht bestimmt werden.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele der gemäß der Erfindung ausgebildeten Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Objektes dargestellt, die nachfolgend im einzelnen erläutert sind. Hierbei zeigt jeweils in sche­ matischer Darstellung:

Fig. 1 die Vorrichtung in Draufsicht,

Fig. 2 die Vorrichtung nach Fig. 1 in einer Arbeitsstellung,

Fig. 3 eine andersartige Ausgestaltung der Vor­ richtung nach Fig. 1, ebenfalls in Draufsicht, und

Fig. 4 die Vorrichtung nach Fig. 3 wiederum in einer Arbeitsstellung.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und mit 11 be­ zeichnete Vorrichtung dient zur Bestimmung der Lage eines Objektes, beispielweise eines Blutgefäßes 2 in einem Schädel 1 und besteht im wesentlichen aus einem um einen Meßpunkt 10 taumelnd von Hand bewegbaren Meßglied 51, das dazu mittels zweier Parallelogrammgestänge 21 und 22 an an den Schädel 1 anzulegende Referenzplatten 12 und 13 gelenkig aufgehängt ist. Mittels eines Bügels 14 sind die Referenzplatten 12 und 13 unter einem vorgegebenen Winkel zweckmäßigerweise senkrecht zueinander verlaufend miteinander verbunden. An ihren freien Enden sind die Parallelogrammgestänge 21 und 22 jeweils an einem Ver­ bindungshebel 17 bzw. 18 angelenkt, die über Gelenkbolzen 19 und 20 an mit den Referenzplatten 12 und 13 verbundenen Zwischengliedern 15 und 16 gelenkig gehalten sind. Über Kugelgelenke 23 sind die Parallelogrammgestänge 21 und 22 sowohl an dem Meßglied 51 als auch an den Verbindungs­ hebeln 17 und 18 befestigt.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 1 und 2 sind die Zwischenglieder 15 und 16 jeweils als eine Auf­ lage 24 für einen Schreibeinsatz 26 ausgebildet, so daß die Bewegungen der Verstellhebel 17 und 18 leicht aufge­ zeichnet und/oder die Lage des Meßgliedes 51 festgehalten werden kann. Außerdem sind die Gelenkbolzen 19 und 20 in Längsschlitzen 25 der Auflage 24 verschiebbar, das Meßglied 51 kann somit auch planar, um dieses zunächst auf das zu vermessende Objekt auszurichten, leicht ver­ stellt werden.

Der Meßpunkt 10 kann demnach mit Hilfe des planar und taumelnd verstellbaren Meßgliedes 51 nicht nur problemlos geortet und ausgewertet werden, auch ist in Abhängigkeit von diesem die Lage des Meßpunktes festzulegen. Wiederholte Vermessungen eines Gefäßes sind somit in kurzer Zeit, da das Meßglied 51 aufgrund der abgespeicherten Werte leicht einzustellen ist, ohne großen Zeit- und Arbeits­ aufwand durchzuführen.

Bei der Vorrichtung nach den Fig. 3 und 4 ist das Meßglied 51 ebenfalls mittels zweier Parallelogrammgestänge 41 und 42 taumelnd aufgehängt, die über als Verstellhebel 35′ bzw. 36′ ausgebildete Zwischenglieder 35 und 36 an Referenzplatten 32 und 33 abgestützt sind. Dazu sind an den Referenzplatten 32 und 33, die durch einen Bügel 34 rechtwinklig zueinander angeordnet sind, Platten 46 und 47 angebracht, in denen die Verstellhebel 35′ und 36′ mit Hilfe von Gelenkbolzen 44 und 45 verschwenkbar gehalten sind. Über Verbindungshebel 37 und 38 sowie Gelenkbolzen 39 und 40 sind die freien Enden der Parallelogrammgestänge 41 und 42 an den Verstellhebeln 35′ und 36′ angelenkt.

Mit Hilfe der Verstellhebel 35′ und 36′ kann das Meßglied 51 auf eine schalldurchlässige Stelle, wie dies in Fig. 3 strichpunktiert eingezeichnet ist, planar ausgerichtet werden, die anschließend vorzunehmende taumelnde Bewegung ermöglicht es, den Schallstrahl in einem großen Bereich zu verstellen, so daß das zu vermessende Objekt rasch aufzufinden ist. Und da mit Hilfe von Potentiometern 50 und 50′ sowohl die Verstellbewegungen der Verbindungs­ hebel 37 und 38 als auch der Zwischenglieder 35 und 36 und damit des Meßgliedes 51 bestimmbar sind, ist über die Koordinaten x und y sowie die Entfernung z des von dem Meßglied 51 angestrahlten Meßpunktes 10 eine exakte Lagebestimmung des Gefäßes 2 vorzunehmen. Außerdem kann mit Hilfe des Ultraschalls auch die Geschwindigkeit des in dem Gefäß 2 strömenden Blutes und dessen Strömungs­ richtung bestimmt werden. Da die Parallelogrammgestänge 41 und 42 über Kugelgelenke 43 an dem Meßglied 51 und den Verbindungshebeln 37 und 38 angelenkt sind, ist die Taumelbewegung leicht von Hand auszuführen.

Claims (9)

1. Vorrichtung zur Bestimmung der Lage eines Objektes, beispielsweise eines Blutgefäßes und der Flußrichtung des in diesem strömenden Blutes mittels eines Doppler- Signalgebers und -aufnehmers als Meßglied, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßglied (51) mittels zweier Parallelogramm- Gestänge (21, 22; 41, 42) vorzugsweise um einen ein­ stellbaren Taumelpunkt verschwenkbar aufgehängt ist, die mit ihren freien Enden jeweils an einer unter einem vorgegebenen Winkel zueinander angeordneten Referenzplatten (12, 13; 32, 33) gelenkig gehalten sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzplatten (12, 13; 32, 33) durch einen Bügel (14; 34) unter einem Winkel von 90° fest mitein­ ander verbunden sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Referenzplatten (12, 13; 32, 33) um eine durch die zugeordnete Koordinate (x, y) bestimmte Achse ge­ lenkig und/oder höhenverstellbar an dem Bügel (14; 34) gehalten sind.

4. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelogrammgestänge (12, 13; 32, 33) auf den dem Meßglied (51) gegenüberliegenden Seiten jeweils an einem Verbindungshebel (17, 18; 37, 38), der ver­ schwenkbar in einem an der zugeordneten Referenzplatte (12, 13; 32, 33) angebrachten Zwischenglied (15, 16; 35, 36) gehalten ist, abgestützt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die die Verbindungshebel (17, 18) tragenden Zwischen­ glieder (15, 16) jeweils als eine achssenkrecht zu den Referenzplatten (12, 13) angeordnete Auflageplatte (24, 26) für eine Schreibauflage (28) oder dgl. ausge­ bildet sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Anlenkungen (Gelenkbolzen 19, 20) der Verbin­ dungshebel (17, 18) an den Zwischengliedern (15, 16) beispielsweise mittels in diese eingearbeiteter Längs­ schlitze (25, 27) verstellbar ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenglieder (35, 36) als an den Referenz­ platten (32, 33) angebrachte vorzugsweise achssenkrecht zu diesen verschwenkbare Verstellhebel (35′, 36′) aus­ gebildet sind.

8. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstellbewegungen der Verbindungshebel (17, 18; 37, 38) und/oder der Verstellhebel (35′, 36′) mittels Potentiometer (50, 50′) auswertbar sind.

9. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Parallelogrammgestänge (21, 22; 41, 42) mittels Kugelgelenken (23; 43) an dem Meßglied (51) und den Verbindungshebeln (17, 18; 37, 38) angelenkt sind.