DE10136529C1 - Kombinierter elektrischer Impedanz- und Ultraschall-Scanner - Google Patents

Abstract

Elektrischer Impedanz-Scanner mit einer Sonde, in deren Aufsetzfläche eine Elektrodenmatrix zur Erfassung der Oberflächen-Verteilung der Körperströme und/oder Körperpotentiale, ausgehend von einer an anderer Stelle des Körpers des Patienten angebrachten Gegenelektrode, angeordnet ist, wobei in die Aufsetzfläche (9) der Sonde (3) zusätzliche Ultraschallwandler (12) zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen eingebaut sind, die mit einem, einen Monitor umfassenden, Ultraschalluntersuchungsgerät verbunden sind.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen elektrischen Impedanz- Scanner mit einer Sonde in deren Aufsetzfläche eine Elektro­ denmatrix zur Erfassung der Oberflächen-Verteilung der Kör­ perströme und oder Körperpotentiale ausgehend von einer an anderer Stelle des Körpers des Patienten angebrachten Gegen­ elektrode angeordnet ist.

Ein Impedanz-Scanner der eingangs genannten Art ist aus der DE 101 02 204 A1 bekannt. Derartige elektrische Impedanz- Scanner beruhen auf der Erkenntnis, dass maligne Tumore ande­ re Impedanzeigenschaften haben, als das gesunde Umgebungs­ gewebe, sodass bei Anlegen einer schwachen Wechselstromspan­ nung (≦ 5 V) an oder bei Einleitung eines schwachen Wechsel­ stroms (≦ 4 mA) in den Körper mithilfe der Gegenelektrode das elektrische Feld im Bereich eines Tumors verändert wird, so dass sich entsprechend eine veränderte Stromdichte und Poten­ tialverteilung an der Hautoberfläche unter der Sonde mit der Elektrodenmatrix ergibt.

Beispielsweise mit einem Ultraschallgerät, wie es in der US 5,787,889 beschrieben ist, wird zur näheren Ausdeutung des Untersuchungsergebnisses derartiger elektrischer Impedanz­ messungen vorher oder anschließend meist noch eine Ultra­ schallaufnahme gemacht, die in erster Linie dazu dient, Zys­ ten auszuschließen und Läsionen für die Biopsie zu lokalisie­ ren. Für die Unterscheidung von gutartigen und bösartigen Lä­ sionen ist die Ultraschalluntersuchung selbst wenig spezi­ fisch.

Die Durchführung unterschiedlicher Untersuchungen nacheinan­ der ist nicht nur zeitraubend, sondern hat auch noch den Nachteil, dass die Zuordnung der jeweils gefundenen Ergeb­ nisse, also die Vergleichbarkeit der jeweiligen Orte einer aufgefundenen Störung, einen weiteren erheblichen Aufwand erfordert.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen elek­ trischen Impedanzscanner der eingangs genannten Art so auszu­ gestalten, dass in einfacher Weise und mit einfacher Zuord­ nung der Messergebnisse zueinander auch eine Ultraschallun­ tersuchung stattfinden kann.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des Anspruchs 1 gelöst.

Demgemäß ist vorgesehen, dass in die Aufsetzfläche der Sonde zusätzliche Ultraschall­ wandler zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen eingebaut sind, die mit einem einen Monitor umfassenden Ult­ raschalluntersuchungsgerät verbunden sind. Bevorzugt sollen dabei die Ergebnisse beider Untersuchungssysteme, also der elektrischen Impedanzmessung und der Ultraschalluntersuchung, gleichzeitig auf einem Monitor darstellbar sein, weshalb zweckmäßigerweise die Elektroniken für beide Untersuchungs­ systeme in einem Gerät vereinigt sein sollten.

Die Unteransprüche geben Ausführungsarten der Erfindung an.

Die Ultraschallwandler können dabei seitlich neben der Elekt­ rodenmatrix angeordnet sein, oder aber - was die Bildkorrela­ tion beider Untersuchungssysteme noch weiter verbessert - in Auslassungen der Elektrodenmatrix der Sonde, beispielsweise durch Wahl eines gröberen Rasters der Elektrodenverteilung.

Nachfolgend wird ein Ausfüh­ rungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Dabei zeigen:

Fig. 1 Eine schematische Darstellung einer Brustun­ tersuchung mithilfe eines kombinierten Impedanz-US-Scanners,

Fig. 2 eine Ansicht der Sonde mit seitlich neben der Elektrodenmatrix angeordneten Ultraschallwand­ lern,

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Aufsetzfläche der Son­ de nach Fig. 2,

Fig. 4 bis 8 Aufsichten auf die Aufsetzfläche einer kombi­ nierten EI-US-Sonde mit jeweils abgewandelter Verteilung der Elektroden und der Ultraschall­ wandler,

Fig. 9 die Darstellung eines feinen und eines groben Elektrodenrasters und

Fig. 10 und 11 Darstellungen der dreidimensionalen Stromver­ teilung bei der EI-Messung eines Tumors mit feiner Elektrodenverteilung (Fig. 10) und grobgerasterter Elektrodenverteilung (Fig. 11).

Die Fig. 1 zeigt schematisch die Untersuchung der Brust 1 ei­ ner Patientin 2 durch Aufsetzen und Verschieben einer Sonde 3, die über ein Kabel 4 mit der Elektronik 5 eines elektri­ schen Impedanz-Scanners verbunden ist, der ein Monitor 6 zu­ geordnet ist. Von der Elektronik führt ein zweites Kabel 7 zu einer Gegenelektrode 8, die die Patientin 2 beispielsweise in der Hand hält. Im oberen Teil der Fig. 1 ist vergrößert sche­ matisch dargestellt, wie die von der Gegenelektrode 8 durch den Körper zur Sonde 3, die eine Elektrodenmatrix 3 besitzt, verlaufenden Ströme durch einen Tumor 10, mit gegenüber dem gesunden Umgebungsgewebe veränderter Leitfähigkeit, verändert und teilweise konzentriert werden, sodass aus der Verteilung des Oberflächenstroms/Oberflächenpotentials, die sich direkt bzw. indirekt durch Umrechnung vermöge eines Ersatzschaltbil­ des auf eine Verteilung von Leit- und Kapazitätswerten über die Elektrodenmatrix der Sonde 3 auf dem Bildschirm 6 dar­ stellen lässt, eine maligne Veränderung im Gewebe aufspüren lässt.

In die Aufsetzfläche 9 der Sonde 3 sind nicht nur die Elektroden einer Elektrodenmatrix 11 eingebaut, son­ dern zusätzlich auch noch Ultraschallwandler, wobei diese Ultraschallwandler, von denen wenigstens einer zum Aussenden von Ultraschallwellen und einer zum Empfang von Ultraschall­ wellen dient, in unterschiedlicher Weise angeordnet sein kön­ nen. In den Fig. 3 bis 8 erkennt man dunkel schraffiert die Felder für die Elektroden zur elektrischen Impedanzmes­ sung und dazwischen Räume, in denen die Ultraschallwandler für die Ultraschalluntersuchung angeordnet sein können. Für die kombinierte Untersuchungsmethode ist es dabei günstig, dass die Einkopplung der Ultraschallwellen ins Gewebe und die Sicherstellung einer guten Leitfähigkeit von Gewebe zu Elekt­ roden mit dem gleichen Mechanismus, das heißt mit einem Gel, geleistet werden kann.

Die Fig. 9 bis 11 zeigen das Ergebnis vom Simulationsrech­ nungen, aus denen man erkennen kann, dass die zweckmäßige Ausdünnung der Elektroden zur Schaffung von Raum für die Un­ terbringung der Ultraschallwandler nur zu einer geringen Be­ einträchtigung der Ortsauflösung führt. In Fig. 10 ist dabei die simulierte Leitwertverteilung gezeigt, wie sie mit einem existierenden elektrischen Impedanzsystem mit einer feinen Elektrodenmatrix an allen Kreuzungspunkten gemäß Fig. 9 ge­ messen werden kann. Die Fig. 11 zeigt die analoge Verteilung der Leitfähigkeit allerdings nur mit 25% der Elektroden, so­ dass zwischen ihnen Platz für Ultraschallwandler geschaffen ist. Das Signal der simulierten Gewebeinhomogenität in Fig. 11 ist im Wesentlichen das gleiche wie in Fig. 10.

Die Ultraschallwandler 12 sind über das gleiche Kabel 4 wie die Elektroden für die elektrische Impedanzmessung mit der Elektronik 5 verbunden, in der die Elektroniken beider Unter­ suchungssysteme vereinigt sind. Die Ergebnisse beider Unter­ suchungen lassen sich auf dem gleichen Monitor 6 darstellen, wodurch das Problem der Registrierung beider Datensätze bei der Bildfusion wesentlich erleichtert wird. Dies wiederum vereinfacht die Lokalisierung der Läsion für eine eventuelle Biopsie, wodurch sowohl die Sensitivität als auch die Spezi­ fität erhöht werden.

In einer Untersuchung, sowohl Ultraschall für den Befund als auch elektrische Impedanzmessung zur Unterscheidung von gut- und bösartig, ergibt sich eine erhebliche Verbesserung des Workflows. Gleichzeitig ist das kombinierte Gerät auch billi­ ger als die Summe aus einem Ultraschall- und einem EI-Gerät bei einfacherer und besserer Verwendbarkeit. Selbstverständ­ lich kann auch jeweils nur eine Modalität alleine betrieben und die andere auf Knopfdruck zugeschaltet werden. Als weite­ rer wesentlicher Einsatzbereich des beanspruchten kom­ binierten EI-US-Scanners sind Untersuchungen der Schilddrüse, der Lymphknoten, der Gefäße, der Prostata etc.

Claims (7)

1. Elektrischer Impedanz-Scanner mit einer Sonde in deren Aufsetzfläche eine Elektrodenmatrix zur Erfassung der Ober­ flächen-Verteilung der Körperströme und/oder Körperpotentia­ le ausgehend von einer an anderer Stelle des Körpers des Pa­ tienten angebrachten Gegenelektrode angeordnet ist, da­ durch gekennzeichnet, dass in die Aufsetzfläche (9) der Sonde (3) zusätzliche Ultraschallwand­ ler (12) zum Aussenden und Empfangen von Ultraschallwellen eingebaut sind, die mit einem, einen Monitor umfassenden, Ultraschalluntersuchungsgerät verbunden sind.

2. Elektrischer Impedanz-Scanner nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass die US- Wandler (12) seitlich neben der Elektronenmatrix (11) ange­ ordnet sind.

3. Elektrischer Impedanz-Scanner nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass die E­ lektrodenmatrix (11) Auslassungen aufweist, in denen die US- Wandler (12) eingebaut sind.

4. Elektrischer Impedanz-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Funktionen (EI und US) wahlweise einzeln und kombiniert betreibbar sind.

5. Elektrischer Impedanz-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Picture-in-Picture Darstellung bei gleichzeitiger Durchfüh­ rung beider Funktionen.

6. Elektrischer Impedanz-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Ergebnisse beider Untersuchungssysteme durch eine Bildfusion gleichzeitig auf einem Monitor (6) darstellbar sind.

7. Elektrischer Impedanz-Scanner nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Elektroniken für beide Untersuchungssysteme in einem Gerät (5) vereinigt sind.