DE20004872U1 - Portable Ultraschallanwendung für die Medizin - Google Patents
Portable Ultraschallanwendung für die MedizinInfo
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Description
Portable Ultraschallanwendung für die Medizin
Stand der Technik
Stand der Technik
Ultraschall-Scanner sind aus der diagnostischen Medizin nicht mehr wegzudenken. In vielen Bereichen liefern sie wichtige Hilfsdaten zur Beschaffenheit innerer Organe.
Der Ultraschall in der Medizin ist seit den siebziger Jahren zu einer sehr verbreiteten Diagnosetechnik geworden, vollkommen unschädlich für den Patienten und gleichsam ein zusätzliches Auge für den Arzt. Einsatzgebiete sind so vielfältig wie Gynäkologie/ Schwangerschaft, Gefäßdiagnostik, Gallenblasenerkrankungen, Nieren- und Harnwegserkrankungen, Veränderungen in Milz und Leber, akute Blutungen, Schilddrüsenuntersuchungen und vieles andere mehr.
Somit ist der Ultraschall eine unverzichtbare Hilfe bei Screening und Diagnose, sowohl in der ärztlichen Routine als auch in medizinischen Notfallsituationen.
Bis zum heutigen Tage ist die Anwendung dieser Methode weitgehend auf die Klinik oder Praxis beschränkt. Gerade auch in diesen Anwendungsbereichen bleibt der diagnostische Ultraschall häufig eine gesondert anzufordernde diagnostische Massnahme, anstatt grundlegender Bestandteil der medizinischen körperlichen Untersuchung zu werden. Der wirklich mobile und universale Einsatz findet bisher nicht in der möglichen Breitenanwendung statt.
Derzeitige technische Umsetzungen des Ultraschallprinzips für die diagnostische Medizin reichen von komplizierten großen Recheneinheiten zu (neuerdings) relativ kleinen, aber recht teuren, tragbaren Geräten, wie zum Beispiel dem Sonosite 180 (Sonosite, Inc.; Bothell, Washington USA; siehe URL www.sonosite.com).
Innovation: Ein Kitteltaschen-Ultraschallgerät als Grundausstattung für den
untersuchenden Arzt
Diese Gebrauchsmusteranmeldung hat nun ein Taschenultraschallgerät zum Gegenstand. Den Ärzten wird ein derartiges Gerät signifikante Vorteile in der Krankenversorgung bringen und die Möglichkeiten ihrer orientierenden körperlichen Untersuchung sehr erweitern. Das Instrument wird sie in die Lage versetzen, sicherer zu diagnostizieren und das sowohl in Klinik und Praxis als auch bei Hausbesuchen.
Außerdem ist mit dem Kitteltaschenultraschallgerät (in der Folge KTUS genannt) eine Vernetzung von diagnostischer Methode und moderner Informationstechnologie vorstellbar. Während die diagnostischen Möglichkeiten die Einführung des Gerätes unmittelbar aus klinischen Gesichtspunkten nahelegen (Qualitätsverbesserung der klinischen Untersuchung!), kannte das Gerät damit außerdem a) den Zugriff auf Patienten- und Labordaten beschleunigen und b) auch die Dokumentation erbrachter ärztlicher Leistungen optimieren.
Die Innovation dieses Gerätes liegt dabei sowohl in der portablen Umsetzung der Technologie als auch im Erschließen neuer Anwendungsbereiche und damit einhergehender neuer Untersuchungsmethoden. Das KTUS läßt sich charakterisieren als ein /j/g/j-end-Stethoskop; ein Gerät, das zur Grundlage ärztlichen Handelns werden soll. Es soll kombiniert werden mit einem Miniaturcomputer, über den der Arzt jederzeit Zugriff auf die Patientendaten hat und mit dem er die erbrachten medizinischen Leistungen vollständig protokollieren kann. Zur Realisierung des KTUS ist keine prinzipiell neuartige Technologie notwendig, und dennoch hat diese Anwendung das Potential, die Medizin stark zu verändern. Bisher wird kein Gerät in einer vergleichbaren Größe angeboten.
Das vorliegende Konzept bezieht sich auf ein portables diagnostisches Ultraschallgerät, das durch Form und Gewicht so beschaffen ist, daß es während des Transports in der Jacken- oder Kitteltasche und während der Anwendung in der Hand gehalten werden kann. Das Gerät besteht aus einem Schallkopf, einer datenverarbeitenden Zentraleinheit und einer bildgebenden Einheit (Monitor) sowie einer portablen Stromversorgungseinheit.
Der Schallkopf enthält Schallwandler, die zur Erzeugung von Ultraschall durch elektrische Signale und zugleich zur Umwandlung reflektierten Ultraschalls in elektrische Signale dienen. Je nach Realisierung ermöglicht der Schallkopf die Abtastung eines Raumgebietes durch einen Konvex- oder einen Linearscan. Die Erzeugung der Schallwellen kann auch durch integrierte Strahlformer, die digital oder analog realisiert sein können, reguliert werden. In einer Realisierung verfügt das Gerät durch die Art des Aufbaus über die Möglichkeit, reflektierte Signale proportional der Signalamplitude räumlich darzustellen, entsprechend der (Gewebe-)Tiefe, in der das reflektierte bzw. rückgestreute Signal entstanden ist (B-Modus). Statt einer Proportionalität kann das empfangene Signal auch, auf analogem Wege durch entsprechende Verstärkerschaltungen oder auf digitalem Wege durch prozessorgestützte Manipulationsverfahren, durch eine Gewichtungsfunktion moduliert werden, die beispielsweise das primäre Eingangssignal um den durch Absorption im Gewebe hervorgerufenen Amplitudenverlust korrigiert. In anderen Realisierungen kann eine Vorrichtung integriert werden, die Doppler-Verschiebungen im Signal identifiziert, die durch Bewegung des Untersuchungsobjektes oder Teilen desselben (z.B. sich bewegende Organgrenzen) entstanden sind.
Der Schallkopf, mit dem das Untersuchungsobjekt abgetastet wird, ist mit den anderen Komponenten über ein Kabel oder eine andere zur Datenübertragung geeignete Verbindung verknüpft. Die Zentraleinheit, die datenverarbeitenden Komponenten und der Monitor sind in einer Einheit zusammengefaßt, die, wie auch der Schallkopf, auch für sich genommen aufgrund ihrer geometrischen Form und ihres Gewichtes in einer Hand gehalten werden kann. Schallkopf und Einheit der anderen Komponenten lassen sich in
ein oder mehrere stabile Hüllen verpacken, die zusammen nicht mehr als 15 &khgr; 25 &khgr; 5 cm Volumen einnehmen.
Die Verbindung der einzelnen Komponenten durch Miniaturisierung und ggf. die Reduktion der Anzahl separater Teilanwendungen soll zu einem Gesamtgerät in Kitteltaschenformat führen, das ohne technische Hilfe (etwa externe Gerätehalterung, separater Wagen o.a.) vom einzelnen Anwender transportiert und während der Untersuchung in der Hand gehalten werden kann.
In die Haupteinheit soll eine Benutzer-Schnittstelle integriert sein, durch die der Anwender Befehle zur Steuerung der Datenaufnahme, z.B. Informationen über den Typ des verwendeten (evtuell. auswechselbaren) Ultraschallkopfs, oder Anweisungen zur bildlichen Darstellung (z.B. Kontrast, Helligkeit, Bildausschnitt o.a.) oder zu anderen relevanten Parametern eingeben kann.
Dies kann durch einen interaktiven LCD-Bildschirm erfolgen, der es, entweder als „touch-screen", durch Fingerberührung oder mit Hilfe eines Stiftes ermöglicht, auf dem Bildschirm angezeigte Funktionen zu aktivieren (z.B. „Zoom plus", „Zoom minus).
In einem anderen Modell kann diese Benutzerschnittstelle durch Verbindung des Bildschirmes mit einem Mehr-Tasten-Trackball realisiert werden, durch den ein Cursor im Rasterbild bewegt und Teilbereiche des Bildes markiert und voreingestellte Befehle gegeben werden können, zwecks Markierung von Strukturen und Eingabe einfacher Befehle wie Distanzmessung, Volumenbestimmung nach der Ellipsoidformel, Graumusterquantifizierung sowie der Eingabe der Transducerposition in der Untersuchung für die Bilddokumentation. Außerdem könnte über einen Befehl die Integration der Pulsrate von Arterien abgefragt werden.
Die Benutzerschnittstelle soll ferner eine Vorrichtung zur Eingabe von klassifizierenden und weiteren verbalen und numerischen Daten, z.B. Patientendaten, beinhalten. Verschiedene Möglichkeiten dafür liegen etwa in einer auf dem Bildschirm einblendbare Tastatur oder auch einem in das Schallkopfgehäuse integrierten Strichcodeleser, oder durch andere Lese- oder Datenabruf-Systeme.
Am Transducer sollte sich außerdem eine Vorrichtung befinden, durch die das gerade angezeigte Bild „eingefroren" oder in einem RAM-Speicher abgespeichert werden kann. So könnte das Gerät über einen Bildspeicher von bis zu 20 oder mehr Scan-Bildern verfügen, die nach der Untersuchung über eine Datenübertragungsvorrichtung auf andere Datenverarbeitungssysteme übertragen werden können.
Zu einem derartigen Gerät gehört eine Vorrichtung zum Aufladen der Batterie, die außerdem gleichzeitig eine Schnittstelle entweder zu einem lokalen Rechner oder zu größeren datenverarbeitenden Netzwerken herstellen kann.
Die Batterie des Gerätes soll eine mögliche Betriebsdauer von bis zu 4 oder mehr Stunden ermöglichen, wahrscheinlich am besten verwirklicht mit einer schnell aufladbaren Lithium-Batterie wie sie in vielen portablen Computern Verwendung findet.
Das KTUS ist klein und handlich, damit absolut mobil und einsetzbar bei jedem Patienten, ob im Krankenhaus, beim Hausbesuch oder am Unfallort. Er kann dem untersuchenden Arzt in der gleichen Zeit, die er für eine rein manuelle Untersuchung aufwenden würde, weitaus detailliertere Informationen über praktisch alle inneren Organe des Patienten geben.
Das KTUS ist ein handliches und effizientes Diagnoseinstrument, das ergänzend zu herkömmlichen Ultraschallgeräten verwendet werden kann, als tragbares netzwerktaugliches Instrument aber gerade auch im Bereich der mobilen Notfallversorgung und im Routinebetrieb des Krankenhauses große Vorteile aufweist.
Das KTUS soll ein Routinegerät der alltäglichen medizinischen Anwendung und ein Standardbaustein in Diagnosenetzwerken werden.
Erklaerungen zu Zeichnung (1) A Schallkopf B Datenuebertragungsverbindung C Bildgebende Einheit
Claims (10)
1. Ein portables diagnostisches Ultraschallgerät, das durch Form und Gewicht so beschaffen ist, daß es während des Transports in der Jacken- oder Kitteltasche und während der Anwendung in der Hand gehalten werden kann. Das Gerät besteht aus einem Schallkopf, einer datenverarbeitenden Zentraleinheit und einer bildgebenden Einheit (Monitor) sowie einer portablen Stromversorgungseinheit.
Der Schallkopf enthält Schallwandler, die zur Erzeugung von Ultraschall durch elektrische Signale und zugleich zur Umwandlung reflektierten Ultraschalls in elektrische Signale dienen. Je nach Realisierung ermöglicht der Schallkopf die Abtastung eines Raumgebietes durch einen Konvex- oder einen Linearscan. Die Erzeugung der Schallwellen kann auch durch integrierte Strahlformer, die digital oder analog realisiert sein können, reguliert werden. In einer Realisierung verfügt das Gerät durch die Art des Aufbaus über die Möglichkeit, reflektierte Signale proportional der Signalamplitude räumlich darzustellen, entsprechend der (Gewebe-)Tiefe, in der das reflektierte bzw. rückgestreute Signal entstanden ist (B-Modus). Statt einer Proportionalität kann das empfangene Signal auch, auf analogem Wege durch entsprechende Verstärkerschaltungen oder auf digitalem Wege durch prozessorgestützte Manipulationsverfahren, durch eine Gewichtungsfunktion moduliert werden, die beispielsweise das primäre Eingangssignal um den durch Absorption im Gewebe hervorgerufenen Amplitudenverlust korrigiert. In anderen Realisierungen kann eine Vorrichtung integriert werden, die Doppler-Verschiebungen im Signal identifiziert, die durch Bewegung des Untersuchungsobjektes oder Teilen desselben (z. B. sich bewegende Organgrenzen) entstanden sind.
Der Schallkopf, mit dem das Untersuchungsobjekt abgetastet wird, ist mit den anderen Komponenten über ein Kabel oder eine andere zur Datenübertragung geeignete Verbindung verknüpft. Die Zentraleinheit, die datenverarbeitenden Komponenten und der Monitor sind in einer Einheit zusammengefaßt, die, wie auch der Schallkopf, auch für sich genommen aufgrund ihrer geometrischen Form und ihres Gewichtes in einer Hand gehalten werden kann. Schallkopf und Einheit der anderen Komponenten lassen sich in ein oder mehrere stabile Hüllen verpacken, die zusammen nicht mehr als 15 × 25 × 5 cm Volumen einnehmen.
Die Verbindung der einzelnen Komponenten durch Miniaturisierung und ggf. die Reduktion der Anzahl separater Teilanwendungen führt zu einem Gesamtgerät in Kitteltaschenformat, das ohne technische Hilfe (etwa externe Gerätehalterung, separater Wagen o. ä.) vom einzelnen Anwender transportiert und während der Untersuchung in der Hand gehalten werden kann.
Der Schallkopf enthält Schallwandler, die zur Erzeugung von Ultraschall durch elektrische Signale und zugleich zur Umwandlung reflektierten Ultraschalls in elektrische Signale dienen. Je nach Realisierung ermöglicht der Schallkopf die Abtastung eines Raumgebietes durch einen Konvex- oder einen Linearscan. Die Erzeugung der Schallwellen kann auch durch integrierte Strahlformer, die digital oder analog realisiert sein können, reguliert werden. In einer Realisierung verfügt das Gerät durch die Art des Aufbaus über die Möglichkeit, reflektierte Signale proportional der Signalamplitude räumlich darzustellen, entsprechend der (Gewebe-)Tiefe, in der das reflektierte bzw. rückgestreute Signal entstanden ist (B-Modus). Statt einer Proportionalität kann das empfangene Signal auch, auf analogem Wege durch entsprechende Verstärkerschaltungen oder auf digitalem Wege durch prozessorgestützte Manipulationsverfahren, durch eine Gewichtungsfunktion moduliert werden, die beispielsweise das primäre Eingangssignal um den durch Absorption im Gewebe hervorgerufenen Amplitudenverlust korrigiert. In anderen Realisierungen kann eine Vorrichtung integriert werden, die Doppler-Verschiebungen im Signal identifiziert, die durch Bewegung des Untersuchungsobjektes oder Teilen desselben (z. B. sich bewegende Organgrenzen) entstanden sind.
Der Schallkopf, mit dem das Untersuchungsobjekt abgetastet wird, ist mit den anderen Komponenten über ein Kabel oder eine andere zur Datenübertragung geeignete Verbindung verknüpft. Die Zentraleinheit, die datenverarbeitenden Komponenten und der Monitor sind in einer Einheit zusammengefaßt, die, wie auch der Schallkopf, auch für sich genommen aufgrund ihrer geometrischen Form und ihres Gewichtes in einer Hand gehalten werden kann. Schallkopf und Einheit der anderen Komponenten lassen sich in ein oder mehrere stabile Hüllen verpacken, die zusammen nicht mehr als 15 × 25 × 5 cm Volumen einnehmen.
Die Verbindung der einzelnen Komponenten durch Miniaturisierung und ggf. die Reduktion der Anzahl separater Teilanwendungen führt zu einem Gesamtgerät in Kitteltaschenformat, das ohne technische Hilfe (etwa externe Gerätehalterung, separater Wagen o. ä.) vom einzelnen Anwender transportiert und während der Untersuchung in der Hand gehalten werden kann.
2. Das Gerät aus Anspruch (1) mit einer integrierten Benutzer-Schnittstelle, durch die Befehle zur Steuerung der Datenaufnahme, z. B. Informationen über den Typ des verwendeten (evtuell. auswechselbaren) Ultraschallkopfs, oder Anweisungen zur bildlichen Darstellung (z. B. Kontrast, Helligkeit, Bildausschnitt o. ä.) oder zu anderen relevanten Parametern eingeben werden können.
3. Das Gerät aus Anspruch (1) mit einem interaktiven LCD-Bildschirm, der es, entweder als "touch-screen", durch Fingerberührung oder mit Hilfe eines Stiftes ermöglicht, auf dem Bildschirm angezeigte Funktionen zu aktivieren (z. B. "Zoom plus", "Zoom minus).
4. Anspruch (1) mit einem Mehr-Tasten-Trackball als Benutzerschnittstelle, durch den ein Cursor im Rasterbild bewegt und Teilbereiche des Bildes markiert und voreingestellte Befehle gegeben werden können, zwecks Markierung von Strukturen und Eingabe einfacher Befehle wie Distanzmessung, Volumenbestimmung nach der Ellipsoidformel, Graumusterquantifizierung sowie der Eingabe der Transducerposition in der Untersuchung für die Bilddokumentation.
5. Anspruch (1) mit einer Vorrichtung zur Integration der Pulsrate von Arterien.
6. Das Gerät aus (1) mit einer Vorrichtung zur Eingabe von klassifizierenden und weiteren verbalen und numerischen Daten, z. B. Patientendaten. Verschiedene Möglichkeiten dafür liegen etwa in einer auf dem Bildschirm einblendbare Tastatur oder auch einem in das Schallkopfgehäuse integrierten Strichcodeleser, oder durch andere Lese- oder Datenabruf-Systeme.
7. Am Transducer des Gerätes aus Anspruch (1) befindet sich außerdem eine Vorrichtung, durch die das gerade angezeigte Bild "eingefroren" oder in einem RAM- Speicher abgespeichert werden kann. So könnte das Gerät über einen Bildspeicher von bis zu 20 oder mehr Scan-Bildern verfügen, die nach der Untersuchung über eine Datenübertragungsvorrichtung auf andere Datenverarbeitungssysteme übertragen werden können.
8. Das Gerät aus (1) mit einer Vorrichtung zum Aufladen der Batterie.
9. Das Gerät aus (1) und die Vorrichtung aus (9), die außerdem gleichzeitig eine Schnittstelle entweder zu einem lokalen Rechner oder zu größeren datenverarbeitenden Netzwerken herstellt.
10. Das Instrument aus Anspruch (1) mit einer Batterie, die eine mögliche Betriebsdauer von bis zu 4 oder mehr Stunden ermöglicht.
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Cited By (2)
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| AU2006308729B2 (en) * | 2005-11-07 | 2011-12-01 | Signostics Limited | Ultrasound measurement system and method |
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2000
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| WO2007051261A1 (en) * | 2005-11-07 | 2007-05-10 | Signostics Pty Ltd | Ultrasound measurement system and method |
| AU2006308729B2 (en) * | 2005-11-07 | 2011-12-01 | Signostics Limited | Ultrasound measurement system and method |
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