{"id":2240,"date":"2016-12-26T00:00:28","date_gmt":"2016-12-25T23:00:28","guid":{"rendered":"http:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/?p=2240"},"modified":"2021-02-10T08:02:17","modified_gmt":"2021-02-10T07:02:17","slug":"ultraschall-aus-der-medizintechnik","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/blog.fh-kaernten.at\/ingmarsretro\/2016\/12\/26\/ultraschall-aus-der-medizintechnik\/","title":{"rendered":"Ultraschall aus der Medizintechnik"},"content":{"rendered":"
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\"\"<\/a>Sehr g\u00fcnstig und als defektes Bastlerger\u00e4t habe ich diesmal dieses schmucke Teil erworben. Es handelt sich um einen Easote Sim7000 Challenge Ultraschallscanner, der in der Medizintechnik eingesetzt wurde. Das Ger\u00e4t stammt aus dem Jahr 1998, hat in etwa die Gr\u00f6\u00dfe eines alten PC-Geh\u00e4uses mit einer integrierten Tastatur und einem Trackball und wiegt knappe zehn Kilogramm. Ein eingebauter 10 Zoll Monochrommonitor erm\u00f6glicht das Arbeiten ohne weitere externe Ger\u00e4te. Mitgeliefert wurde auch eine, als defekt markierte Ultraschallsonde der Type 5075 AA-C. Also ran an den „Speck“ und sehen, ob man das nicht reparieren kann. Ein kurzer Funktionstest zeigt, dass die Sonde zwar prinzipiell arbeitet, aber ein absolut verwischtes Bild produziert. Diejenigen, die das Prinzip des Filmprojektors noch kennen, k\u00f6nnen sich das in etwa wie einen Film vorstellen, der ohne Verschluss an der Projektionslinse vorbeigezogen wird…<\/p>\n

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Zum Prinzip der bildgebenden Ultraschallmessung:<\/strong><\/p>\n

(Quelle: Internet und Publikationen aus Fachzeitschriften)<\/em>
\nDas menschliche Ohr kann T\u00f6ne mit Frequenzen von ca. 20 Hz bis 20 kHz h\u00f6ren. Schallwellen, die jenseits der Wahrnehmungsf\u00e4higkeit des menschlichen Geh\u00f6rs liegen und einen Frequenzbereich von 20 kHz bis mehrere hundert MHz umfassen, bezeichnet man als Ultraschall).<\/em><\/p>\n

Die Intensit\u00e4t von Schallwellen wird in Watt pro cm\u00b2 gemessen und ist ein Ma\u00df f\u00fcr den Energieinhalt der Wellen. Bei der Absorption im Gewebe werden Schallwellen in W\u00e4rme umgewandelt und k\u00f6nnen dementsprechend eine Temperaturerh\u00f6hung bewirken. In enger Beziehung zur Energie der Ultraschallwellen steht der Schalldruck. Die Schallwelle erzeugt periodisch einen Unterdruck und einen \u00dcberdruck. Sehr hoher Unterdruck kann im Gewebe Gasblasen erzeugen (Kavitation) und nachfolgend zu Gewebesch\u00e4den f\u00fchren. Daher gibt es Grenzwerte f\u00fcr den Schalldruck, der in der Einheit Pa (Pascal) gemessen wird. Die Schalldr\u00fccke im Gewebe bei diagnostischen Verfahren liegen \u00fcblicherweise unter 0,5 MPa.<\/em>
\n Die Eindringtiefe von Ultraschallwellen in das Gewebe ist bei niedrigen Frequenzen h\u00f6her und nimmt mit h\u00f6heren Frequenzen ab. Bei therapeutischen Anwendungen, bei denen es vor allem auf die thermische und mechanische Wirkung ankommt, werden Frequenzen zwischen 20 KHz und 800 KHz bevorzugt, in der Diagnostik zwischen 1 und 40 MHz.<\/em><\/p>\n

Die bildgebende Ultraschalldiagnostik nutzt die Eigenschaft der Schallreflexion. Diese variiert in Intensit\u00e4t und Phase in Abh\u00e4ngigkeit der Dichte der Medien. Laufzeit, Amplitude und Phase der reflektierten Welle zur ausgesendeten Welle bilden die Grundlage zur elektronischen Erfassung und Darstellung des Schallbildes. Um das Schallbild auch zweidimensional darstellen zu k\u00f6nnen, mu\u00df die Schallwelle in einer Ebene zus\u00e4tzlich noch mit ausreichender Geschwindigkeit gelenkt werden. Dies geschieht bei einem mechanischen Schallkopf mit Hilfe eines elektrischen Antriebes. Modernere Schallk\u00f6pfe haben eine Reihe an Schallgebern nebeneinander angeordnet (Array), die je nach Anzahl eine entsprechend hohe Zeilenaufl\u00f6sung darstellen k\u00f6nnen. Die Eindringtiefe der Schallwellen ist, wie oben erw\u00e4hnt, von der Frequenz der Welle abh\u00e4ngig. Grunds\u00e4tzlich gilt: je h\u00f6her die Frequenz, desto weniger tief dringt die Welle ins Gewebe ein. Oder anders ausgedr\u00fcckt: je l\u00e4nger die Welle (Wellenl\u00e4nge) desto tiefer. (bekanntlich gilt ja: \u03bb = c\/f  <\/span><\/i>wobei c<\/span> die Schallausbreitungsgeschwindigkeit des Mediums ist. Als Vergleich: c(Luft)=343m\/s und c(Wasser)=1484m\/s<\/span>)<\/span><\/p>\n

Ultraschallmedien
\n<\/strong>(Quelle: Fachzeitschriften)
\n<\/strong>Um st\u00e4rkere Schallreflexionen an der Grenzfl\u00e4che zwischen Schallkopf und Haut – bedingt durch dazwischen eingelagerte Luft – zu vermeiden, werden Ultraschallmedien verwendet. Sie stellen den optimalen Kontakt zwischen Schallkopf und Haut her. Ultraschallmedien d\u00fcrfen ebenfalls keine Luftbl\u00e4schen enthalten, um den m\u00f6glichst l\u00fcckenlosen Schall\u00fcbergang zu gew\u00e4hrleisten. Fl\u00fcssigkeiten wie Wasser und Alkohole w\u00e4ren prinzipiell zwar geeignet; aufgrund ihrer Fl\u00fcchtigkeit und niedrigen Viskosit\u00e4t sind sie aber sehr unpraktisch. Daher wurden spezielle Gele entwickelt.<\/em>
\n Gele sind nichts anders als Fl\u00fcssigkeiten, die mittels eines Verdickungsmittels bequem auf der Haut verteilbar sind. Man unterscheidet zwischen Hydrogelen und Lipogelen (Oleogele). Lipogele bestehen aus \u00d6len pflanzlicher, synthetischer oder mineralischer (Erd\u00f6l) Herkunft. Sie sind weniger geeignet, da sie fetten und nach der Behandlung nur m\u00fchsam zu entfernen sind. Hauptkomponente der Hydrogele ist – wie der Name schon andeutet – Wasser. Daher kann man Hydrogele nach Gebrauch praktisch ohne R\u00fcckstand einfach abwischen.
\n<\/em><\/p>\n

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Von dem theoretischen Exkurs nun zur technischen Beschaffenheit und der Fehlersuche:<\/p>\n

Zuerst habe ich mich ein wenig \u00fcber die Ultraschallsonde schlau gemacht. Hierbei handelt es sich um eine mechanische Sektor Ssonde, die bei 3.5 und 5.0MHz arbeitet. Der Kristall ist hier auf einem, in einer Achse beweglichen Kopf (man kann sich eine Wippe vorstellen) montiert, die \u00fcber einen kleinen Aktuator mittels Bowdenzugs angetrieben wird. Die folgenden Bilder zeigen die Ultraschallsonde in den unterschiedlichen Demontagezust\u00e4nden.<\/p>\n

\"\"<\/a>Die hintere Verschlusskappe ist mit zwei Schrauben befestigt. Diese sind hinter der Silikon Vergussmasse versteckt. Entfernt man die Schrauben, so ist die Kabelzugentlastung auch gel\u00f6st und man kann die Steckverbindung abziehen.<\/p>\n

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Jetzt kann man vier kleine Madenschrauben l\u00f6sen, die das Abschrauben des Deckels erm\u00f6glichen. Um zu den Madenschrauben zu gelangen, muss die Silikonummantelung der Sonde nach vorne abgerollt werden.<\/p>\n

\"\"<\/a>Ist das Kabel abgezogen, so kommt darunter eine Platine zum Vorschein. Diese ist wiederum mit zwei Schrauben befestigt. L\u00f6st man die Schrauben, so kann auch die Platine abgezogen werden.<\/p>\n

\"\"<\/a>Die Anschlussleitung sollte auf Besch\u00e4digungen bzw. Verunreinigungen gepr\u00fcft und gereinigt werden.<\/p>\n

\"\"<\/a>Hier ist eine klebrige Masse (ich vermute das \u00d6l bzw. Gel aus dem Inneren des Sonden Kopfes) anhaftend. Diese Verunreinigung l\u00e4sst sich nach Abstecken des Kabels dann einfach mit Alkohol oder Platinen Reiniger entfernen und reinigen.<\/p>\n

\"\"<\/a>Ist die Platine nun abgezogen, so kommen dahinter die Anschluss Stifte zum Vorschein. In der Mitte befindet sich ein Gummipfropfen der den „\u00d6l?-„gef\u00fcllten Bereich der Sonde freilegt. Ein Spannring am Geh\u00e4userand h\u00e4lt die Antriebseinheit in Position. Darunter befindet sich ein Dichtring sowie ein O-Ring.<\/p>\n

\"\"<\/a>Nun kann das \u00d6l?  (falls jemand wei\u00df, welches Material das wirklich ist – ich w\u00fcrde mich freuen, es zu erfahren) – entfernt werden. Ich habe es vorsichtig mit 2ml Spritzen herausgezogen um es aufzuheben und wieder einf\u00fcllen zu k\u00f6nnen.<\/p>\n

\"\"<\/a>Das Zeug ist extrem klebrig und z\u00e4hfl\u00fcssig. Ich vermute, dass das auch das eigentliche Problem ist. Die Viskosit\u00e4t der Fl\u00fcssigkeit. Die ist wahrscheinlich aufgrund des Alters z\u00e4hfl\u00fcssig geworden und der Schwingkopf kann sich nicht mehr mit seiner Sollgeschwindigkeit bewegen.<\/p>\n

\"\"<\/a>Jetzt kann begonnen werden, die Membrane zu l\u00f6sen. Eigentlich ist die Membrane mit einer, mit Innengewinde versehenen Aluminiumh\u00fclse angeschraubt und sollte sich l\u00f6sen lassen. (Im Bild ist die Membrane das graue Kunststoffh\u00fctchen und die Aluminiumh\u00fclse im Bereich des Daumens zu sehen.) Leider ist es mir nicht gelungen, diese Verschraubung zu l\u00f6sen. So musste ich die Membrane quasi aus dem Gewinde heraushebeln. Das wiederum ist mir ganz gut gelungen. Zumindest ist die Membrane nicht gerissen und hat Ihre Dichtheit bewahrt.<\/p>\n

\"\"<\/a>Das Innenleben kommt zum Vorschein. In der Spitze der Membrane ist deutlich ein verdickter Klumpen von dem z\u00e4hfl\u00fcssigen Medium zu erkennen.<\/p>\n

\"\"<\/a>Hier ist der Kristall montiert auf seiner Wippe zu sehen, ebenso der Bowdenzug Antrieb und in der ganz rechten Bildh\u00e4lfte noch das Geh\u00e4use des Aktuators. Diese komplette Einheit l\u00e4sst sich \u00fcbrigens auch wieder mit zwei Miniaturmadenschrauben l\u00f6sen.<\/p>\n

\"\"<\/a>Das ist das gesamte Innenleben des Schallkopfes. Jetzt k\u00f6nnen alle Leitungen \u00fcberpr\u00fcft werden, ob hier irgendwelche mechanischen Besch\u00e4digungen vorliegen.<\/p>\n

\"\"<\/a>In diesem Fall war keinerlei Besch\u00e4digung zu erkennen. Alle Koaxial Leitungen zum Kristall sind in Ordnung. Alle Anschlusspins sind ebenso ok. Der Aktuator funktioniert. Der Bowdenzug ist ebenso ok. Also kann es nur mehr das „\u00d6l?“ sein. Also habe ich die Einheit wieder zusammengebaut.\"\"<\/a>Nach dem Zusammenbau habe ich auch wieder das alte \u00d6l eingef\u00fcllt. Das erweist sich als recht m\u00fchsam, zumal es lange dauert, die Luftblasen los zu werden. Es geht jedoch wesentlich schneller, wenn man dieses \u00d6l erw\u00e4rmt (ich habe das mit einem F\u00f6n bewerkstelligt). Und genau das hat mich auf eine Idee gebracht, den Schallkopf nach dem Zusammenbau zu erw\u00e4rmen und das Verhalten nochmals zu testen. Wenn das \u00d6l wirklich merklich d\u00fcnnfl\u00fcssiger wird, dann sollte auch die Beweglichkeit der Wippe leichter werden. Gesagt, getan. Zuerst wollte ich jedoch testen, ob der Schallkopf meine Zerlege Prozedur generell \u00fcberlebt hat. Und ja – er hat. Das Schallbild sieht jetzt schon um einiges besser aus als zuvor. Also habe ich den Versuch mit dem Hei\u00dfluftf\u00f6n gestartet. Vorsichtshalber habe ich die obere Temperaturgrenze auf 45\u00b0 C eingestellt. Und siehe da, das Schallbild wird zunehmend besser. Es ist jetzt ein deutliches Bild zu erkennen. Es wackelt und zittert nur noch ein wenig in der x-Achse – die Ursache ist also doch das \u00d6l. Wenn hier jemand Erfahrung damit hat, oder eine Quelle, wo man die passenden \u00d6le und auch Ersatzteile bekommen kann – ich bin f\u00fcr jede Information dankbar \ud83d\ude42<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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