NL8500128A

NL8500128A - Werkwijze en inrichting voor het calibreren van een biopsiebevestigingseenheid bij een ultrasone afbeeldingsinrichting.

Info

Publication number: NL8500128A
Application number: NL8500128A
Authority: NL
Original assignee: Elscint Ltd
Priority date: 1984-01-20
Filing date: 1985-01-18
Publication date: 1985-08-16
Also published as: FR2696923B1; FR2558367A1; DE3501355A1; JPH0753160B2; IL74036A; FR2696923A1; US4567896A; FR2558367B1; IL74036A0; JPS60185538A

Description

* q- * ! N.O. 32944 1

Werkwijze en inrichting voor het calibreren van een biopsie-bevesti-gingseenheid bij een ultrasone afbeeldingsinrichting.

r

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het calibreren van een biopsie-bevestigingseenheid bij een ultrasone

I afbeeldingsinrichting en heeft tevens betrekking op een dergelijke in-U

richting.

5 In het algemeen wordt in ultrasone afbeeldingstechnieken gebruik gemaakt van een puls-echomethode waarbij korte pulsen van ultrasone energie worden gegenereerd door een piëzo-elektrische transducent, ge-focusseerd tot een nauwe bundel en uitgezonden via een geschikt geleidend medium, over het algemeen water, in het lichaam van een patiënt.

10 Een deel van de ultrasone energie wordt terug gereflecteerd naar de transducent door weefselovergangen tussen diverse verschillende lic-haamsstructuren als gevolg van mechanische impedantie-discontinuïteiten op de overgangen. De tranducent ontvangt de gereflecteerde energie en vormt deze om tot elektrische signalen. De aankomsttijd van de terugke-15 rende gereflecteerde signalen vormt een Indicatie voor de relatieve positie binnen het lichaam van de overgangen. Het andere woorden, de tijdsafstand tussen de gereflecteerde signalen of echo's is evenredig met de fysische afstand tussen de respectievelijke reflecterende overgangen binnen het lichaam; en de amplitude van de echo is een functie 20 van kenmerken van de structuur die bepalend zijn voor de overgang.

De elektrische signalen, die de afbeelding representeren en die corresponderen met kenmerken van de gereflecteerde mechanische energie, worden vervolgens over het algemeen op een zogenaamde B-scan afbeeldingsinrichting weergegeven. Een dergelijke afbeeldingsinrichting is 25 vergelijkbaar met een conventioneel televisiebeeldscherm. In een dergelijk systeem worden de gereflecteerde echosignalen gebruikt voor het moduleren van de helderheid van het weergegeven beeld. Sterk reflecterende inwendige structuren, zoals verharde bloedvaatwanden, verschijnen helderder in het weergegeven beeld dan zwak reflecterende structuren.

30 De resulterende variërende grijstinten vormen een bruikbaar diagnostisch gereedschap.

Door de ultrasone bundel, gegenereerd door de transducent, met een vooraf bepaalde snelheid en in een vooraf bepaalde richting het oppervlak van een patiënt te laten aftasten kan een aantal aftastlijnen wor-35 den verkregen. Deze aftastlijnen kunnen worden gebruikt om een sectorvormige weergave te verkrijgen van een doorsnede in het aftastvlak door de reflector-aftaster, waarmee mechanisch over een gewenste hoek wordt 8500128 t 4 2 * > afgetast.

Een kenmerkende sector-aftastprobe is geïllustreerd in het Amerikaanse octrooischrift 4.151.834, welke probe voorzien is van een behuizing met een gelijkspannings-servomotor waarmee een mechanisme wordt 5 aangedreven voor het heen en weer laten zwaaien van een transducent-kristal. De transducent wordt periodiek aangestoten door elektrische signalen waardoor periodiek een ultrasone bundel wordt uitgezonden terwijl de transducent heen en weer zwaait tussen de uiterste hoeken. De snelheid waarmee de transducent wordt aangestoten is vele malen groter 10 dan de snelheid van de hoekbeweging van de transducent en daarom tast de bundel dus een sector af.

Sommige medische procedures worden vereenvoudigd wanneer een biop-sie-naald wordt gebruikt samen met de ultrsone probe en daarom zijn voor dit doel speciale ultrasone probes ontwikkeld. Het Amerikaanse oc-15 trooischrift 4.108.165 beschrijft een ultrasone probe met een ringvormige transducent die periodiek door een elektronische schakeling wordt aangedreven teneinde ultrasone bundels te produceren die in het lichaam van een te onderzoeken patiënt kunnen worden gericht. In de in dit octrooischrift beschreven inrichting wordt geen aftastende bundel gepro-20 duceerd en de transducent is gemonteerd in een cilindrische behuizing met een axiale boring die concentrisch is met de ringvormige transducent. De biopsie-naald is concentrisch gelokaliseerd binnen de probe teneinde de biopsie-naald in lijn te brengen met een biopsie-doel in het lichaam, dat wordt onderzocht.

25 In het algemeen kan een hoge biopsie-nauwkeurigheid worden verkre gen als gebruik wordt gemaakt van een biopsie-bevestigingseenheid die gemonteerd is op een aftastende ultrasone probe, waarbij de bevesti-gingseenheid van het type is dat voorzien is van naaldgeleidingsmidde-len voor het nauwkeurig oriënteren van de biopsie-naald in de richting 30 van het biopsie-doel in overeenstemming met een te volgen procedure. Allereerst wordt de patiënt ultrasoon afgetast en wordt op het weer-geefscherm het biopsie-doel gelokaliseerd. Het scherm vertoont ook een vooraf bepaalde daarop geprojecteerde elektronische representatie van de positie van de naaldlijn ten opzichte van de probe-aftastkop, waar-35 bij de naaldlijn wordt gedefinieerd als de lijn waarlangs de biopsie-naald zich zou bewegen als ze via de naaldgeleidingselementen wordt ingébracht. Om de naaldlijn te laten samenvallen met het biopsie-doel wordt de ultrasone probe bewogen ten opzichte van het lichaam, dat onderzocht wordt, totdat de weergegeven naaldlijn verloopt door de af-40 beelding van het biopsie-doel op het weergeefscherm. Om de afstand tot 8500128

4 » I

' t 3 aan het biospie-doel te bepalen kan een beweegbare cursor, behorend bij de weergeefinrichting, worden bewogen naar het weergegeven biopsie-doel. Door de positie van de cursor te calibreren kan de afstand tot aan het doel worden bepaald.

5 De boven beschreven techniek is in zijn algemeenheid geïllustreerd in het Amerikaanse octrooischrift 4.346.717 dat een ultrasone probe beschrijft bestemd om het gebruik van een biopeie-naald te vergemakkelijken. Dit systeem produceert een geleider-afbeeldingsbundel die correspondeert met de oriëntatie van de naaldgeleider voor een doordringende 10 biopsie-naald en projecteert deze afbeelding elektronisch op het scherm over de afbeelding van het lichaam dat onderzocht wordt. De coördinaten van de geleider-afbeeldingsbundel op het weergeefscherm worden berekend door gebruik te maken van de waarde van de hoek & tussen de naaldgeleider en de ultrasone probe. Er wordt een hoekdetector gebruikt voor 15 het nauwkeurig detecteren van de hoek tussen de geleiderhuls en de ultrasone probe. Als de geleiderhuls is bevestigd onder een vaste hoek Θ, dan wordt de doordringende naald ten opzichte van het doelgebied gericht door de ultrasone probe ruimtelijk te verplaatsen over het oppervlak van het lichaam en de hoogte van de probe zodanig in te stellen 20 dat de geleiderbundel, die op het scherm wordt weergegeven, verloopt door het biopsie-doelgebied waarin de naald moet indringen. Als de positie van de geleiderhuls instelbaar is ten opzichte van de probe, dan wordt met het afstellen van de geleiderhuls ook de geleiderafbeeldings-bundel nagesteld via positioneringssignalen die worden verkregen als 25 functie van een hoekafregelelement dat functioneert voor het herpositi-oneren van de geleiderhuls; de geleiderhuls wordt dus bewogen totdat de geleiderafbeeldingsbundel loopt door het op het beeldscherm weergegeven biopsie-doel.

Zowel de boven beschreven algemene ultrasone biopsie-procedure als 30 de procedure die beschreven is in het Amerikaanse octrooischrift 4.346.717 vereisen het genereren van een geleiderafbeeldingsbundel die elektronisch de biopsie-naaldlljn vertegenwoordigt op het beeldscherm en die geprojecteerd wordt op de weergegeven afbeelding van de afgetaste lichaamssectie waarin het biopsie-doel aanwezig is. Om in de tot nu 35 toe bekende systemen de naaldlijn op het beeldscherm zichtbaar te maken moet het systeem de geometrie van de naaldgeleider en dus de geometrie van de naaldlijn bepalen in het aftastkop-coördinatenstelsel dat de sectorzwaai van de ultrasone aftastkop behorend bij de ultrasone af-beeldingsinrichting definieert; dit coördonatenstelsel kan op geschikte 40 wijze worden uitgedrukt in polaire coördinaten gebruikmakend van de af- 8500128 - -—1 4 \ • % tasthoek en de afstand r.

Alhoewel in de meeste ultrasone probesystemen met biopsie-bevesti-gingsmiddelen de ruimtelijke relatie tussen de naaldgeleidermiddelen en de behuizing op zichzelf bekend is omdat de biopsie-bevestigingselemen-5 ten gemonteerd zijn op de probe-behuizing, is de ruimtelijke relatie tussen de aftastkop en de probe-behuizing echter in zijn algemeenheid niet nauwkeurig gedefinieerd omdat het afbeeldingssysteem dat niet vereist. Ook de geometrie van de naaldgeleidingselementen in het aftast-kop-coördinatensysteem is niet precies gedefinieerd. Het in het Ameri-10 kaanse octrooischrift 4.346.717 beschreven systeem lost dit· probleem op door naaldgeleider-bevestigingsmiddelen te verschaffen die, in tegenstelling tot de meeste ultrasone probesystemen, nauwkeurig gepositioneerd zijn onder een bekende hoek & met betrekking tot de ultrasone aftastprobe. Het nadeel hiervan is dat een hoge graad van vervaardi-15 gingsnauwkeurigheid noodzakelijk is ten aanzien van de toleranties tussen de biopsie-bevestigingsmiddelen, de probe-behuizing, en de aftastkop, resulterend in een verhoging van de kosten. Ook is een calibratie binnen het fabrikageproces noodzakelijk. Zoals in het bovenstaande is aangegeven gebruikt het systeem, dat beschreven is in het Amerikaanse 20 octrooischrift 4.346.717 als alternatief een hoekdetector voor het vaststellen van deze hoek, ook resulterend in extra componenten en toenemende kosten.

Het verdient derhalve de voorkeur om de noodzaak tot het vaststellen van de bepaalde ruimtelijke relatie tussen de aftastkop en de 25 naaldlijn voor het calibreren van de biopsie-bevestigingsmiddelen met het aftastkop-coürdinatensysteem zodanig dat de naaldlijn kan worden weergegeven op het weergeefscherm, te kunnen elimineren. De uitvinding heeft derhalve ten doel een calibratiewerkwijze en -inrichting voor biopsie-bevestigingsmiddelen bij een ultrasone afbeeldingsinrichting te 30 verschaffen waarmee het mogelijk is om de boven beschreven nadelen uit de stand der techniek te overwLnnen. Aan deze doelstelling wordt voldaan bij een ultrasone afbeeldingsinrichting die voorzien is van een behuizing, geheugenmiddelen, een in de behuizing gemonteerde aftastkop, en afbeeldingweergeefmiddelen voor het weergeven van een afbeelding van 35 het door de aftastkop afgetaste gebied, waarbij volgens de uitvinding de afbeeldingweergeefmiddelen voorzien zijn van een beweegbare cursor, en een biopsie-bevestigingseenheid gemonteerd is op de behuizing voor het positioneren van een biopsie-naald op zodanige wijze dat de naaldlijn een bepaalde ruimtelijke relatie heeft in de bedrijfspositie ten 40 opzichte van de aftastkop, terwijl volgens de uitvinding verder een 8500128 4 t 5 werkwijze wordt verschaft voor het uitlijnen van de naaldlijn ten opzichte van het biopsie-doel. Volgens de werkwijze wordt de biopsie-bevestigingseenheid gecalibreerd met het aftastkop-coördinatenstelsel j waarmee de sectorzwaai van de aftastkop wordt gedefinieerd door de 5 coördinaten te bepalen van de naaldlijn in het aftastkop-coördinaten- | stelsel onafhankelijk van de vaststelling van de bepaalde ruimtelijke relatie van de naaldlijn-bedrijfspositie ten opzichte van de aftastkop.

Deze werkwijze kan omvatten het monteren van een calibratie-element op de biopsie-bevestigingsmiddelen zodanig dat het calibratie-element een 10 vooraf bepaalde ruimtelijke relatie heeft ten opzichte van de behuizing en aangebracht is binnen de sectorzwaai van de aftastkop, en het aftasten van het gemonteerde calibratie-element met de aftastkop. Het calibratie-element kan voorzien zijn van tenminste twee reflecterende delen. De reflecterende delen kunnen in hoofdzaak sferische reflecterende 15 elementen zijn. De werkwijze kan omvatten het bepalen van de coördinaten van het afgetaste calibratie-element binnen het aftastkop-coördina-tenstelsel, het opbergen van de coördinaten van het afgetaste calibratie-element in het geheugen, het uit de opgeborgen calibratie-element- ! coördinaten berekenen van de coördinaten van de naaldlijn in het af-20 tastkop-coördinatenstelsel, en het opbergen van de coördinaten van de naaldlijn in het geheugen. De coördinaten van het afgetaste calibratie-element in het aftastkop-coördinatenstelsel kunnen worden vastgesteld door het afgetaste calibratie-element weer te geven op het scherm van de weergeefmiddelen, de cursor te bewegen naar tenminste twee punten op 25 de afbeelding van het calibratie-element, de coördinaten te bepalen van de cursor in deze tenminste twee punten binnen het aftastkop-coördinatenstelsel, en het opbergen van de' cursorcoördinaten in het geheugen.

Het aftasten van het gemonteerde calibratie-element met de aftastkop wordt bij voorkeur uitgevoerd na onderdompeling van het gemonteerde ca-30 libratie-element in een fluïdum.

De werkwijze volgens de onderhavige uitvinding omvat ook het nastellen van de ruimtelijke relatie van de naaldlijn ten opzichte van de aftastkop tussen tenminste twee bedrijfsposities, het bepalen van de coördinaten van het afgetaste calibratie-element voor elk van de ten-35 minste twee bedrijfsposities binnen het aftastkop-coördinatenstelsel, het opbergen van de coördinaten van het afgetaste calibratie-element voor elke bedrijfspositie in het geheugen, het uit de opgeborgen coördinaten berekenen van de naaldlijncoördinaten voor elke bedrijfspositie binnen het aftastkop-coördinatenstelsel, en het opbergen van de coördi-40 naten van de naaldlijn voor elke bedrijfspositie in het geheugen. In- 8500128 - ——^

V

6 dien volgens de onderhavige uitvinding een calibratie-element voorzien van tenminste twee reflecterende delen wordt gebruikt, dan worden de coördinaten van de tenminste twee reflecterende elementen voor elk van de tenminste twee bedrijfsposities bepaald binnen het aftastkop-coördi-5 natenstelsel en de coördinaten van de tenminste twee reflecterende elementen worden voor elke bedrijfspositie opgeslagen in het geheugen^ de naaldlijncoördinaten voor elke bedrijfspositie binnen het aftastkop-coördinatenstelsel worden berekend uit de opgeborgen coördinaten en de naaldlijncoördinaten worden voor elke bedrijfspositie opgeborgen in het 10 geheugen.

Ook verschaft de onderhavige uitvinding een ultrasone afbeeldings-inrichting die voorzien is van een behuizing, een aftastkop die gemonteerd is in de behuizing, een biopsie-bevestigingseenheid die gemonteerd is aan de behuizing en bestemd is voor het positioneren van een 15 biopsie-naald zodanig dat de naaldlijn ervan een bepaalde ruimtelijke relatie heeft in de bedrijfspositie ten opzichte van de aftastkop, en een calibratie-element dat bestemd is om te worden gemonteerd op de biopsie-bevestigingseenheid voor het bepalen van de coördinaten van de naaldlijn in het aftastkop-coördinatenstelsel, dat de sectorzwaai van 20 de aftastkop definieert onafhankelijk van de vaststelling van de bepaalde ruimtelijke relatie tussen de naaldlijn in de bedrijfspositie en de aftastkop. Het calibratie-element kan voorzien zijn van tenminste twee reflecterende gebieden die zich bevinden binnen de zwaaisector, het calibratie-element is gepositioneerd in een vooraf bepaalde geome-25 trische relatie met betrekking tot de behuizing wanneer het calibratie-element gemonteerd is in de biopsie-bevestigingseenheid. De reflecterende delen kunnen bestaan uit in hoofdzaak bolvormige reflecterende elementen. Het calibratie-element kan voorzien zijn van een in hoofdzaak rechte stang die voorzien is van tenminste twee reflecterende ele-30 menten. De biopsie-bevestigingseenheid kan voorzien zijn van naaldge-leidingsmiddelen die gemonteerd zijn aan de behuizing en bestemd zijn voor het richten van een biopsie-naald op een biopsie-doel. De naaldge-leidingselementen kunnen voorzien zijn van een naafbushouder, en het calibratie-element kan voorzien zijn van een naafbus die ingebracht kan 35 worden in de naafbushouder, waarbij de stang bevestigd is aan deze naafbus.

Volgens de onderhavige uitvinding worden instelmiddelen verschaft voor het instellen van de ruimtelijke relatie van de naaldlijn ten opzichte Van de aftastkop op tenminste twee bedrijfsposities. Het cali-40 bratie-element kan worden gebruikt om de coördinaten van de naaldlijn 8500128 7 te bepalen binnen het aftastkop-coördinatenstelsel voor elk van de be-drijfsposities onafhankelijk van de vaststelling van de bepaalde ruimtelijke relatie van de naaldlijn in een bedrijfspositie ten opzichte van de aftastkop. Er zijn geheugenmiddelen aanwezig voor het opbergen i 5 van de coördinaten van de naaldlijn voor elk van de bedrijfsposities.

Stopmiddelen kunnen aangebracht zijn voor het stoppen van de indringende verplaatsing van de biopsienaald ten opzichte van de naaldge- j leidingselementen bij een afstand die correspondeert met de positie waar het biopsie-doel zich bevindt. De stopmiddelen kunnen bestaan uit 10 een huls met een instelbare lengte.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn getoond in de bijgaande figuren.

Figuur 1 toont een vertikaal doorsnede-aanzicht door een ultrasone afbeeldingsinrichting die voorzien is van een biopsie-bevestigingseen-15 heid met een gemonteerd calibratie-element volgens de onderhavige uitvinding.

Figuur 2 illustreert een calibratie-element volgens de onderhavige uitvinding. '

Figuur 3 illustreert een stap in de werkwijze volgens de onderha-20 vige uitvinding voor het calibreren van een biopsie-bevestigingseenheid met het aftastkop-coördinatenstelsel.

*

Figuur 4 illustreert een andere stap in een werkwijze volgens de onderhavige uitvinding voor het calibreren van een biopsie-bevestigingseenheid met het aftastkop-coördinatenstelsel.

25 Figuur 5 toont een perspectief aanzicht van de biopsie-bevesti gingseenheid volgens de onderhavige uitvinding, met uiteen genomen delen, én illustreert de stopmiddelen voor het stoppen van de indringende beweging van een biopsie-naald ten opzichte van een naaldgeleidingsele-ment op een afstand corresponderend met de positie waar een biopsie-30 doel is gelokaliseerd.

In figuur 1 wijst het referentiecijfer 10 op een biopsie-bevestigingseenheid volgens de onderhavige uitvinding, bevestigd aan de ultrasone sectoraftasting-afbeeldingsinrichting 12. De details van de afbeeldingsinrichting 12 zijn in verband met de onderhavige aanvrage niet 35 van belang en alleen de transducent-aftastkop 14 is in detail getoond.

De transducent-aftastkop 14 is gemonteerd op een schamierlager 16 dat wordt gedragen door de montageplaten 18 die stevig zijn bevestigd aan de afbeeldingsinrichting 12 aangrenzend aan het open einde 20 van de behuizing 22 waarin de aftastinrichting is ondergebracht. Door een ge-40 schikt (niet getoond) mechanisme wordt de aftastkop 14 heen en weer be- 8500128 % 8 wogen zodat ze een aftastbeweging uitvoert tussen twee grenzen aangeduid met LI en L2, welke grenzen de sectorzwaai bepalen.

Het open einde 20 van de behuizing 22 is afgesloten door een plastic vel 24 dat transparant is voor de ultrasone straling, die wordt ge-5 produceerd door de transducent-aftastkop 14 of terug gereflecteerd wordt naar de transducent vanaf een object dat een echo produceert. De streep-stippel-lijn 26 definieert de geometrische hartlijn van de transducent; en het binnen de behuizing 22 ondergebrachte (niet getoonde) mechanisme zorgt ervoor dat de transducent heen en weer zwaait rond 10 deze hartlijn 26 voor het produceren van een bundel waarvan de azimuth hoek verandert vanaf de met de lijn LI getoonde hoekpositie naar de met de lijn L2 getoonde hoekpositie. Deze beweging vindt plaats met ongeveer 30-70 zwaaien per seconde, waarbij de transducent pulserend wordt aangestuurd met een frequentie die vele malen hoger is. Als resultaat 15 daarvan zullen een groot aantal ultrasone bundels worden uitgezonden binnen de sectorzwaai gedefinieerd door de lijnen LI en L2.

De werkelijke hartlijn van de bundel, aangeduid met de stippellijn 28, maakt een hoek α met de geometrische hartlijn. Deze hoek is zeer klein en vormt een fout, waarvan de grootte afhangt van de nauwkeurig-20 heid waarmee de elektronische schakelingen de transducent aandrijven en van de wijze waarop de transducentbevestiging zelf is uitgevoerd. Zoals reeds eerder werd aangegeven heeft de sector-aftastprobe een servo-ge-stuurde gelijkspanningsmotor en een (niet getoonde) posltiesensor die de werkelijke hoek bepaalt van de transducent en die deze informatie 25 terugvoert naar de motor voor het besturen van de werking daarvan. In een geschikt ontwerp kan de hoek α zeer klein gemaakt worden.

De biopsie-bevestigingseenheid 10 omvat een buisvormige behuizing 30 gevormd uit een relatief dun plastic materiaal dat zodanig gedimensioneerd is dat het nauwsluitend past rond de afbeeldingsinrichting 12 30 zoals getoond is in figuur 1. Het vrije uiteinde 32 van de buisvormige behuizing 30 is open zodat het plastic vel 24 daar doorheen kan steken. Het tegenover liggende axiale uiteinde van de behuizing 30 is eveneens open en voorzien van schroefdraad. Omdat sectorvormige afbeeldingsin-richtingen over het algemeen taps zijn uitgevoerd zoals geïllustreerd 35 is in figuur 1 wordt de buisvormige behuizing 30 op zijn plaats gehouden ten opzichte van de afbeeldingsinrichting 12 via een schroefkap 36 die losneembaar bevestigd is aan de buisvormige behuizing 30 vla schroefdraad 34 (getoond in figuur 5). Door het aantrekken van de kap 36 wordt de behuizing 30 dus nauwsluitend tegen de afbeeldingsinrich-40 ting 12 getrokken.

85 0 0 1 28 9 Λ

Naast de buisvormige behuizing 30 omvat de biopsie-bevestigings-eenheid 10 een naaldgeleidingseenheid 40 gemonteerd aan de buisvormige behuizing 30 voor het oriënteren van een biopsie-naald in de richting van een biopsie-doel. De naaldgeleidingseenheid 40 kan bestaan uit een 5 buisvormige houder of een blok, zoals geïllustreerd is in de figuren 1 en 5, voor ontvangst van een naafbus 87 van een calibratie-element 60 (figuur 1) of een naaldgeleidings-naafbus 52 (figuur 5) waarin een biopsie-naald 61 is gemonteerd, zoals beschreven is in de samenhangende Amerikaanse octrooiaanvrage 529,624, ingediend op 6 september 1983, 10 naar welke beschrijving hier als referentie wordt verwezen.

In overeenstemming met de onderhavige uitvinding is het calibratie-element 60 gemonteerd op de biopsie-bevestigingseenheid 10 door middel van een naaldgeleidingseenheid 40, die in de uitvoeringsvorm die getoond is in figuur 5 bij voorkeur voorzien is van een naafbushouder 15 of blok 40 dat op afstand van elkaar verlopende benen 42, 44 omvat rond een uitsparing 38.

Figuur 2 illustreert het calibratie-element 60 in een uitvoeringsvorm die voorzien is van een in hoofdzaak rechte stang 85 waarop in hoofdzaak kogelvormige bolvormige ultrasone reflectoren 81 zijn gemon-20 teerd alsmede een naafbus 87 die bij voorkeur een integraal geheel vormt met of permanent bevestigd is aan een uiteinde van de stang 85.

*

De stang 85 bestaat bij voorkeur uit een staaf of draad met kleine diameter. De naafbus 87 is bestemd voor montage in de naaldgeleidingseenheid 40 van de biopsie-bevestigingseenheid 10. Als het calibratie-ele-25 ment 60 gemonteerd is in de geleidingseenheid 40, dan zijn de reflecterende elementen 81 zodanig gepositioneerd dat ze liggen binnen het gebied van de sectorzwaai van de aftastkop 14 en derhalve zullen ze een ultrasone uitgezonden bundel terug reflecteren naar de transducent 14 tijdens de aftastoperatie. Derhalve zal tijdens een calibrerende af-30 tastoperatie de plaats van de reflecterende elementen 81 worden weergegeven op de afbeeldingsmiddelen 90 die behoren bij de ultrasone afbeel-dingsinrichting. Gebruikmakend van deze afbeelding kunnen de coördinaten van de elementen 81 binnen het aftastkop-eoördinatenstelsel, dat wordt gebruikt voor het definiëren van een sectorzwaai van een aftast-35 kop 14, worden bepaald en worden opgeborgen in een geheugeneenheid 100.

Deze opgeborgen coördinaten worden vervolgens gebruikt voor het berekenen van de coördinaten van de biopsie-naaldlijn in hetzelfde coördinatenstelsel. Deze biopsie-naaldlijncoördinaten worden dan opgeborgen in de geheugeneenheid 100, waar ze kunnen worden gebruikt voor het ver-40 schaffen van een vooraf bepaalde elektronische gesuperponeerde repre- 8500128 10 sentatie van de gehele biopsie-naaldlijn op het weergeefscherm van de eenheid 90.

Een wijze voor het vaststellen van de coördinaten van de reflecterende elementen 81 omvat, zoals getoond ls in de figuren 3 en 4, het 5 positioneren van een beweegbare cursor 91, getoond als een "kruisje", op het scherm van de weergeefmiddelen 90 via een (niet getoonde) joy stick of een ander positionerend element, op de weergegeven posities A en B van de reflecterende elementen 81. Deze weergegeven posities worden verkregen na het onderdompelen van het calibratie-element 60 met de 10 reflecterende elementen 81 in vloeistof, aanwezig in een klein reservoir 130, welk reservoir zelfs kan bestaan uit een styrofoam bekertje. De coördinaten in het aftastkop-coördlnatenstelsel van de cursor 91 worden dan op deze punten bepaald en opgeborgen in de geheugeneenheid 100, om te worden gebruikt bij het vaststellen van de coördinaten van 15 de biopsie-naaldlijn. Evenals tevoren worden de biopsie-naaldlijncoör-dinaten opgeborgen en vervolgens naar wens gebruikt om een elektronische representatie te verschaffen van de naaldlijn op het weergeefscherm.

Instelmiddelen 110, getoond in figuur 1, bieden de mogelijkheid om 20 de ruimtelijke relatie van de naaldgeleidingseenheid 40 ten opzichte van de probe-behuizing 22 en de transducent-aftastkop 14 zodanig in te stellen dat de biopsie-naaldlijn een aantal bedrijfsposities heeft ten opzichte van de aftastkop 14. Bij elke instelling van de afregelmidde-len 110 heeft de biopsie-naaldlijn een bepaalde ruimtelijke relatie in 25 bedrijfspositie ten opzichte van de aftastkop. Voor elk van deze bedrijfsposities is een afzonderlijke calibratie van de naaldlijn binnen het aftastkop-coördinatenstelsel nodig. De geheugeneenheid 100 wordt gebruikt voor het opbergen van de biopsie-naaldlijncoördinaten voor elke bedrijfspositie. De bepaalde, in de geheugeneehid 100 opgeslagen 30 coördinaten, die gebruikt worden voor het verschaffen van een gesuper-poneerde naaldlijafbeelding op het scherm van de weergeefmiddelen 90, worden bepaald door de instelling van de afregelmiddelen 110. In figuur 1 zijn de afregelmiddelen 110- getoond in een uitvoeringsvorm die voorzien is van een plaat 111 die bevestigd is aan de buisvormige behuizing 35 30 en waaraan de naaldgeleidingseenheid 40 beweegbaar is gemonteerd.

Figuur 5 illustreert stopmiddelen 120 voor het stoppen van de indringende beweging van een biopsie-naald 61 in de naaldgeleidingseenheid 40 bij een afstand corresponderend met de positie waar een biop-sie-doel is gelokaliseerd. De stopmiddelen 120 kunnen in een uitvoe-40 ringsvorm bestaan uit een huls 121 met een instelbare lengte. De huls- 8500128 11 lengte, die correspondeert met het gewenste traject voor de specifieke naaldlengte, kan worden geselecteerd en de op maat gesneden huls kan worden gemonteerd op de biopsie-naald.

Met behulp van de boven beschreven werkwijze en inrichting worden 5 de coördinaten van de biopsie-naaldlijn in het aftastkop-coördinaten-stelsel onafhankelijk bepaald van de vaststelling van de bepaalde ruimtelijke relatie tussen de naaldlijn in een bepaalde bedrijfspositie en de aftastkop. Dit verschaft een eenvoudiger en goedkoper middel dan tot nu toe bekend was waarbij de noodzaak om stringente mechanische tole-10 ranties aan te houden tijdens de fabrikage van de ultrasone probebehui-zing, de transducent-aftastkop en de biopsie-bevestigingseenheid als voorwaarde voor de bepaling van de naaldlijncoördinaten in het aftast-kop-co'órdinatenstelsel voor het superponeren van de naaldlijn op de door de probe verschafte afbeelding wordt geëlimineerd.

15 Br wordt op gewezen dat het calibratie-element 60 niet beperkt is tot de bepaalde structuur die getoond is in figuur 2, maar dat de stang 85 gerealiseerd kan zijn in velerlei verschillende vormen. Ook kunnen de stang 85, de naafbus 87 en de reflecterende elementen 81 worden gevormd als één enkele integrale eenheid of als een samenstel van eenhe-20 den. Verder kunnen de reflecterende elementen 81 een bolvorm bezitten of een alternatieve vorm hebben, waarbij alleen als eis wordt gesteld « dat de elementen 81 de uitgezonden ultrasone bundel terug moeten reflecteren naar de transducent 14. Het zal dus duidelijk zijn dat als een verder alternatief de reflecterende elementen 81 ook kunnen worden 25 gevormd als "gaten** in een voor ultrageluid transparant materiaal.

Indien het calibratie-element 60 gemonteerd is in de geleidings-eenheid 40 dan zal het rechte stangelement 85 bij voorkeur verlopen langs de lijn die een biopsienaald zou volgen indien de biopeienaald was gemonteerd in de biopsie-bevestigingseenheid. Dit elimineert de 30 noodzaak om verdere berekeningen uit te voeren die anders nodig zouden zijn, gebaseerd op de vooraf bekende geometrische relatie tussen de oriëntatie van de stang 85 en de probe-behuizing 22, teneinde de coördinaten te verkrijgen van de biopsie-naaldlijn in het aftastkop-coördi-natenstelsel zodra het calibratie-element 60 is afgetast door de probe 35 in de calibratiemodus. Er wordt echter op gewezen dat zolang de oriëntatie van de stang 85 een bekende geometrische relatie heeft ten opzichte van de probe-behuizing 22, en dus ten opzichte van de biopsie-naaldlijn, de gewenste coördinaten van de naaldlijn in het aftastkop-coördinatenstelsel kunnen worden verkregen door eenvoudig afleidbare 40 wiskundige methoden. Met andere woorden, alhoewel het calibratie-ele- 85 0 0 1 28.

«, % 12 ment 60 bij voorkeur de vorm van een naald heeft, d.w.z. bestaat uit een in hoofdzaak rechte staaf 85 met kleine diameter, behoeft het element 60 niet noodzakelijkerwijze deze vorm te bezitten. Ieder willekeurig calibratie-element dat bevestigd is aan de probe-behuizing 22 en 5 een bekende gedefinieerde geometrie bezit en voorzien is van ultrasoon geluid reflecterende delen waarmee een uitgezonden ultrasone bundel terug kan worden gereflecteerd naar de transducent zodat als resultaat daarvan de oriëntatie van de biopsie-naaldgeleidingspassage geometrisch nauwkeurig kan worden gedefinieerd, kan worden gebruikt als calibratie-10 element. Daarom kan elk denkbeeldig element met een rangschikking van ultrasoon geluid reflecterende delen met een geometrisch gedefinieerde structuur, bevestigd of gemonteerd aan de probe-behuizing op een geometrisch gedefinieerde wijze zodanig dat de oriëntatie van de naaldgelei-dingspassage kan worden vastgesteld in het aftastkop coördinatenstel-15 sel, worden gebruikt als calibratie-element in overeenstemming met de uitvinding.

Volgens de onderhavige uitvinding kan de boven beschreven calibra-tie worden uitgevoerd ofwel door de fabrikant tijdens het fabrikagepro-ces ofwel door de gebruiker. Bij voorkeur worden de naaldlijncoördina-20 ten ingevoerd in een niet vluchtig geheugen van de berekeningseenheid van de ultrasone afbeeldingsinrichting. De gebruiker behoeft slechts af en toe de naaldlijncalibratie te controleren en zonodig het computergeheugen bij te werken.

Uit de bovenstaande beschrijving kan een deskundige op dit terrein 25 gemakkelijk voldoende essentiële gegevens afleiden en bovendien zal het uit deze beschrijving duidelijk zijn dat diverse wijzigingen en modificaties van de uitvinding kunnen worden uitgevoerd zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

85 0 0 1 28

Claims

1. Werkwijze voor het uitlijnen van de naaldlijn van een biopsie-naald ten opzichte van een biopsie-doel bij een ultrasone afbeeldings-inrichting, die voorzien is van een aftastkop gemonteerd in een behui-5 zing, geheugenmiddelen voor het opslaan van een afbeelding van het door de aftastkop afgetaste gebied, afbeeldingweergeefmiddelen voor het weergeven van in de genoemde geheugenmiddelen opgeslagen afbeeldingen en voor het weergeven van een naar keuze positioneerbare cursor, en een aan de genoemde behuizing gemonteerde biopsie-bevestigingseenheid voor 10 het positioneren van een biopsie-naald zodanig dat de naaldlijn ervan i een bepaalde ruimtelijke relatie heeft ten opzichte van de genoemde af- tastkop indien de naald zich in de bedrijfspositie bevindt, gekenmerkt door het calibreren van de genoemde biopsie-eenheid binnen het aftast-kop-coördinatenstelsel door het bepalen van de coördinaten van de ge-15 noemde naaldlijn in het genoemde aftastkop-coördinatenstelsel onafhankelijk van de bepaling van de genoemde ruimtelijke relatie van de genoemde naaldlijn wanneer de naald zich in de bedrijfspositie bevindt ! ten opzichte van de aftastkop.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, gekenmerkt door het calibreren 20 van de genoemde biopsie-bevestigingseenheid binnen het aftastkop-coör- dinatenstelsel omvattende het monteren van een calibratie-element op de genoemde biopsie-bevestigingseenheid zodanig dat het genoemde calibratie-element een vooraf bepaalde ruimtelijke relatie bezit ten opzichte van de genoemde behuizing, en het aftasten van het genoemde gemonteerde 25 calibratie-element met de genoemde aftastkop.

3. Werkwijze volgens conclusie 2, verder gekenmerkt door het monteren van het genoemde calibratie-element op de genoemde biopsie-bevestigingseenheid zodanig dat het genoemde calibratie-element dezelfde vooraf bepaalde ruimtelijke relatie heeft ten opzichte van de genoemde 30 behuizing als de naald indien deze laatste zich in de genoemde bedrijfspositie bevindt.

4. Werkwijze volgens conclusie 2, met het kenmerk, dat het genoemde calibratie-element voorzien is van tenminste twee ultrasoon geluid reflecterende gebieden.

5. Werkwijze volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de genoemde reflecterende gebieden bestaan uit in hoofdzaak bolvormige reflecterende delen.

6. Werkwijze volgens conclusie 2, verder gekenmerkt door het vaststellen van de coördinaten van het genoemde afgetaste calibratie-ele-40 ment in het genoemde aftastkop-coördinatenstelsel, het opbergen van de- 85 0 0 1 28 _ ^^1^— I * ze coördinaten van het genoemde afgetaste calibratie-element in de genoemde geheugenmiddelen, het uit deze opgeborgen coördinaten berekenen van de coördinaten van de genoemde naaldlijn in het aftastkop-coördina-tenstelsel, en het opbergen van deze naaldlijncoördinaten in de genoem-5 de geheugenmiddelen.

7. Werkwijze volgens conclusie 6, met het kenmerk, dat de coördinaten van het afgetaste calibratie-element in het aftastkop-coördina-tenstelsel worden bepaald door het afgetaste calibratie-element weer te geven op het scherm van de genoemde weergeefmiddelen, de cursor te be- 10 wegen naar tenminste twee punten op de genoemde afbeelding van het calibratie-element, de coördinaten te bepalen van de cursor op deze tenminste twee punten binnen het aftastkop-coördinatenstelsel, en de genoemde cursorcoördinaten op te bergen in de geheugenmiddelen.

8. Werkwijze volgens conclusie 5, verder gekenmerkt door het vast- 15 stellen van de coördinaten van de tenminste twee reflecterende elementen binnen het aftastkop-coördinatenstelsel, het opbergen van de coördinaten van deze tenminste twee reflecterende elementen in de geheugenmiddelen, het uit deze opgeborgen coördinaten berekenen van de coördinaten van de genoemde naaldlijn in het aftastkop-coördinatenstelsel en 20 het opbergen van deze naaldlijncoördinaten in de geheugenmiddelen.

9. Werkwijze volgens conclusie 8, met het kenmerk, dat de coördinaten van de tenminste twee reflecterende elementen worden bepaald door het weergeven van deze tenminste twee reflecterende elementen op het scherm van de weergeefmiddelen, het achtereenvolgens bewegen van de 25 cursor naar deze tenminste twee reflecterende elementen op het scherm, het bepalen van de coördinaten van de cursor bij elk van deze tenminste twee reflecterende elementen binnen het aftastkop-coördinatenstelsel en het opbergen van de betreffende cursorcoördinaten in de geheugenmiddelen.

10. Werkwijze volgens conclusie 2, verder gekenmerkt door het na stellen van de ruimtelijke relatie van de genoemde naaldlijn ten opzichte van de genoemde aftastkop tussen tenminste twee bedrijfsposi-ties, het vaststellen van de coördinaten van het afgetaste calibratie-element voor elk van deze tenminste twee bedrijfsposities binnen het 35 aftastkop-coördinatenstelsel, het opbergen van deze coördinaten van het afgetaste calibratie-element voor elke bedrijfspositie in de geheugenmiddelen, het uit de opgeborgen coördinaten berekenen van de coördinaten van de naaldlijn voor elke genoemde bedrijfspositie binnen het aftastkop-coördinatenstelsel, en het opbergen van deze coördinaten van de 40 naaldlijn voor elke bedrijfspositie in de geheugenmiddelen. 8500128

11. Werkwijze volgens conclusie 5, verder gekenmerkt door het nastellen van de ruimtelijke relatie van de naaldlijn ten opzichte van de aftastkop tussen tenminste twee bedrijfsposities, het vaststellen van de coördinaten van de tenminste twee reflecterende elementen voor elk 5 van deze tenminste twee bedrijfsposities binnen het aftastkop-coördina-tenstelsel, het opbergen van deze coördinaten van de tenminste twee reflecterende elementen voor elke bedrijfspositie in de geheugenmiddelen, het uit deze opgeborgen coördinaten berekenen van de coördinaten van de genoemde naaldlijn voor elke bedrijfspositie binnen het aftastkop-coör-10 dinatenstelsel, en het opbergen van deze naaldlijncoördinaten voor elke bedrijfspositie in de geheugenmiddelen.

12. Werkwijze volgens conclusie 2» met het kenmerk, dat de aftasting wordt uitgevoerd na onderdompeling van het gemonteerde calibratie- i element in een fluïdum.

13. Ultrasone afbeeldingsinrichting, omvattende: (a) een behuizing; (b) een aftastkop gemonteerd in de genoemde behuizing voor het aftasten van een sector; (c) een biopsie-bevestigingseenheid gemonteerd aan de genoemde be-20 huizing voor het positioneren van een biopsie-naald zodanig dat de naaldlijn ervan een bepaalde ruimtelijke relatie heeft in de bedrijfspositie ten opzichte van de aftastkop; en (d) een calibratie-element dat bestemd is om te worden gemonteerd aan de genoemde biopsie-bevestigingseenheid teneinde de naaldlijncoör- 25 dinaten binnen het aftastkop-coördinatenstelsel te bepalen onafhankelijk van de bepaling van de genoemde ruimtelijke relatie van de naaldlijn in de bedrijfspositie ten opzichte van de aftastkop.

14. Inrichting volgens conclusie 13, met het kenmerk, dat het calibratie-element voorzien is van tenminste twee reflecterende delen die 30 zich bevinden in de afgetaste sector, welk calibratie-element gepositioneerd is in een vooraf bepaalde geometrische relatie ten opzichte van de behuizing, indien het calibratie-element is bevestigd aan de biopsie-bevestigingseenheid .

15. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat het ca-35 libratie-element zich bevindt in dezelfde vooraf bepaalde geometrische relatie ten opzichte van de behuizing indien deze laatste zich in de bedrijfspositie bevindt waarbij het calibratie-element gemonteerd is op de biopsie-bevestigingseenheid.

16. Inrichting volgens conclusie 14, met het kenmerk, dat de re-40 flectiedelen in hoofdzaak bolvormige reflectie-elementen omvatten. 85 00 1 28 »* - V

17. Inrichting volgens conclusie 16, met het kenmerk, dat het ca-libratie-element voorzien is van een in hoofdzaak rechte stang die tenminste twee reflecterende delen bevat.

18. Inrichting volgens conclusie 17, met het kenmerk, dat de ge-5 noemde biopsie-bevestigingseenheid voorzien is van naaldgeleidingsmid- delen die gemonteerd zijn aan de behuizing en bestemd zijn voor het oriënteren van een biopsie-naald in de richting van een biopsie-doel, welke naaldgeleidingsmiddelen voorzien zijn van een naafbushouder, en het genoemde calibratie-element voorzien is van een naafbus die inge-10 bracht kan worden in de genoemde naafbushouder, waarbij de stang van het calibratie-element bevestigd is aan deze naafbus.

19. Inrichting volgens conclusie 18, verder gekenmerkt door na-stelmiddelen voor het nastewllen van de ruimtelijke relatie tussen de genoemde naaldlijn en de aftastkop in tenminste twee bedrijfsposities 15 van het calibratie-element teneinde de coördinaten vast te stellen van de naaldlijn binnen het aftastkop-coördinatenstelsel voor elk van de tenminste twee bedrijfsposities onafhankelijk van de vaststelling van de bepaalde ruimtelijke relatie van de naaldlijn in een bedrijfspositie ten opzichte van de aftastkop, en verder voorzien van geheugenmiddelen 20 voor het opbergen van de coördinaten van de naaldlijn voor elke bedrijfspositie. ********** 8500128