Derartige Vorrichtungen und Verfahren werden für die verschiedensten medizinischen Eingriffe, insbesondere für Punktionseingriffe verwandt, bei denen im Körper- inneren gelegene Volumina zu diagnostischen oder the- rapeutischen Zwecken mit flexiblen oder teilweise auch starren Hohlnadeln durch Einstechen von außen und Vorschieben innerhalb des biologischen Gewebes aufgesucht werden.

Stand der Technik Die Führung der Hohlsonde von der Haut bis zur unter Umständen tief im Körperinneren gelegenen Zielstruk- tur erfolgt häufig allein auf der Grundlage der Er- fahrung und des taktilen Vermögens des operierenden Arztes. In manchen Fällen kann die Zielführung durch Beschallung von außen unter Zuhilfenahme von Ultra- schallFig. gebung oder durch aufwendige Röntgenkon- trolle erleichtert werden.

Mit den herkömmlichen Techniken ist das Vorschieben und Plazieren von Funktionsnadeln oder ähnlicher In- strumente nur mit begrenzter Sicherheit möglich ; bei Verfehlen des Zielvolumens oder bei einer Fehllage des Stichkanals können unbeabsichtigt wichtige Kör- perstrukturen zerstört werden und schwerwiegende Kom- plikationen entstehen. Beispielsweise bei Punktionen in Gehirn, Bauchraum oder Rückenmark, etwa zur Biop- sie oder zur Anästhesie, können Blutungen infolge ei- ner Gefäßzerstörung oder Lähmungen entstehen.

Es sind deshalb die verschiedensten Vorrichtungen zur Durchführung von Punktionseingriffen vorgeschlagen worden. Hierzu wird auf deutschen Offenlegungsschrif- ten 39 09 140,21 48 700 und 19 27 868 sowie die US- Psen 5,311,871. und 4,249,539 verwiesen. Weiterhin wird auf den in ULTRASONICS, März 1972, S. 83-86 er- schienenen Artikel Bezug genommen. In diesen Druck- schriften sind proximal bzw. extrakorporal angeordne- te Vorrichtungen und Sensoren für die Zielführung von medizinischen Instrumenten beschrieben.

ErfindungsgemäB ist jedoch erkannt worden, daß mit derartigen extrakorporal angeordneten Sensoren keine sichere Zielführung möglich ist.

Darstellung der Erfindung Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung und ein Verfahren bereitzustellen, mit deren Hilfe medizinische Eingriffe, insbesondere Punktionsein- griffe, durch eine verbesserte Zielführung der Sonde wesentlich sicherer durchgeführt und die vorgenannten Risiken deutlich verringert werden können.

Diese Aufgabe wird für die Vorrichtung erfindungsge- mäß durch einen im Bereich des Sondenelements vorge- sehenen, zur Zielführung dienenden Signalwandler ge- löst. Während die Qualität der Zielführung nach den herkömmlichen Methoden nur durch großräumige Einwir- kung von außen und mit dementsprechend begrenzter Präzision einschätzbar ist, ermöglicht die erfin- dungsgemäße Vorrichtung eine lokale und daher viel präzisere Beobachtung des Körperinneren ; Punktionsna- deln oder dergleichen können so zuverlässiger als bisher geführt werden.

Eine erfindungsgemäße Ausführungsart sieht vor, daB der Signalwandler an einem in einer Einführrichtung vorderen Ende des Sondenelements angeordnet ist bzw. angeordnet werden kann. Der direkt an der einführsei- tigen Sondenspitze vorgesehene Wandler dient zur un- mittelbaren Beobachtung der jeweils in der Nähe der Sondenspitze und insbesondere davor gelegenen Körper- bereiche.

Eine weitere Ausführungsart sieht vor, daß das Son- denelement im wesentlichen als Hohlnadel ausgeFig. et ist. Auf diese Weise wird der Signalwandler automa- tisch mitgeführt, bevor durch die Hohlnadel Flüssig- keiten aus dem Zielbereich des Körpers abgesaugt wer- den.

Eine weitere Ausführungsart sieht vor, daß der Sig- nalwandler-vorzugsweise beweglich-in einem Kanal der Hohlnadel angeordnet ist bzw. angeordnet werden kann. Der im Inneren der Kanülenspitze als"Auge" vorgesehene Signalwandler weist während des Voran- treibens der Sonde den Weg.

Eine weitere Ausführungsart sieht vor, daß vor oder an dem Signalwandler ein Signalrichtelement wie etwa ein Keil angeordnet ist, das/der ähnliche Signalüber- tragungseigenschaften wie am vorderen Ende des Son- denelements zu beobachtendes Material, insbesondere biologisches Gewebe besitzt. Solch ein Vorlaufkeil wird vorteilhaft innerhalb einer angeschrägten Son- denspitze eingesetzt und dient dazu, den Abstrahlwin- kel bzw. die Abstrahlcharakteristik des Signalwand- lers zu optimieren.

Eine weitere Ausführungsart sieht vor, daß der Sig- nalwandler gegenüber einer Einführrichtung des vorde- ren Endes des Sondenelements geneigt oder neigbar ist. Dies erleichtert die Beobachtung seitlich von oder vor der Sondenspitze gelegener Gewebebereiche.

Beispielsweise kann der Signalwandler die Sondenspit- ze entlang ihres angeschrägten Randes umlaufen und so insgesamt gegenüber der StoBrichtung der Sondenspitze geneigt sein.

Eine weitere Ausführungsart sieht eine Welle zum Ver- schieben und/oder Drehen des Signalwandlers vor. Da- durch kann der Wandler im Bereich der Sondenspitze exakt positioniert und so orientiert werden, daB je nach beabsichtigter wieiterer Vorschubrichtung eine Beobachtung der entsprechenden räumlichen Nachbarge- biete möglich wird.

Weitere Ausführungsarten sehen vor, daß der Signal- wandler an einem in einer Einführrichtung hinteren Ende des Sondenelements vorgesehen ist, daß der Signalwandler ein dem Kanal des Sondenelements umge- bender Ringwandler ist, und daB das Sondenelement zu- mindest Bereichsweise ein Signalleiter, insbesondere ein Wellenleiter ist.

Diese Ausführungsarten haben insbesondere in Kombina- tion gegenüber einem innerhalb der Sondenspitze be- findlichen Signalwandler den Vorteil, daß dieser die anschließende Punktion nicht behindert, d. h. nicht zuerst entfernt werden muB. Der Signalwandler kann das Sondenelement an dessen hinterem Ende beispiels- weise ringförmig umgeben oder sich-ebenfalls ring- förmig-an dessen hinteres Ende anschließen. Das am hinteren Sondenende durch den Signalwandler erzeugte Ultraschallsignal wird durch die als Wellenleiter ausgeFig. ete Sonde bis zu deren Spitze transportiert und von dort in das Körperinnere weitergeleitet.

Selbstverständlich kann die Kanüle auch an ihrer Spitze oder in einem anderen Bereich von dem Ring- wandler umgeben sein.

Wie im Falle des als Wellenleiter ausgeFig. eten Son- denelements sieht eine weitere Ausführungsart allge- mein vor, daß der Signalwandler ein Signalsender ist.

Weiteren Ausführungsarten gemäß kann ein separater Signalempfänger vorgesehen sein, ebenso kann der Signalwandler ein Signalempfänger oder sowohl ein Si- gnalsender als auch ein Signalempfänger sein.

Bezüglich des Signals und der Signalerzeugung sehen weitere Ausführungsarten vor, daB der Signalwandler ein Piezowandler, bzw. ein Schall-oder Ultraschall- wandler ist. Die mit derartigen Wandlern erzeugten und vom Gewebe rückgestreuten hochfrequenten Ultra- schallsignale können zur Gewebedifferenzierung sowie zur Erkennung von Gefäßen, Nerven und Flüssigkeitsan- sammlungen eingesetzt und damit zum sicheren Aufsu- chen des Zielvolumens beim Einführen der Punktionsna- del ausgenutzt werden.

Eine weitere Ausführungsart sieht eine akkustische AnpaBschicht vor dem Signalwandler und/oder eine Dämpfungsschicht hinter dem Signalwandler vor. Diese dienen zur optimalen Übertragung des Ultraschallsi- gnals von der Sonde in das Körpergewebe bzw. zur Dämpfung oder Vermeidung entgegen der Einführrichtung verlaufender Signalanteile.

Eine weitere Ausführungsart sieht eine Anordnung meh- rerer Signalsender und/oder Signalempfånger vor. Ein solches"Array"grundsatzlich beliebig positionierba- rer Sender bzw. Empfänger erlaubt eine noch bessere Differenzierung räumlicher Gewebestrukturen als die Verwendung je eines Senders und Empfängers.

Eine weitere Ausführungsart sieht vor, daß das Son- denelement mit zur Zielführung dienenden Komponenten lösbar verbunden, d. h. zerstörungsfrei vollständig oder teilweise abtrennbar ist. Auf diese Weise kann die Sonde abwechselnd mit einer Zielführungsapparatur und mit einer Spitz-oder Saugeinrichtung verbunden werden, so daß z. B. nach einem ersten Absaugen einer Körperflüssigkeit die Kanüle zielgeführt weiterbewegt und dann ggf. wiederholt Flüssigkeit entnommen werden kann.

Eine weitere Ausfuhrungsart sieht einen Drucksensor vor. Dieser liefert zusätzliche Informationen über den an der Sondenspitze herrschenden Innendruck von Körperflüssigkeiten oder beispielsweise über den der Sondenspitze aus der Vorschubrichtung entgegentreten- den Gewebewiderstand.

In jedem Falle ist es bevorzugt, wenn der erfindungs- gemäß vorgesehene Signalwandler bzw. Sensor leicht von dem Sondenelement abgenommen werden kann.

Bezüglich des Verfahrens wird die Aufgabe der Erfin- dung dadurch gelöst, daß mit Hilfe eines im Bereich des Sondenelements vorgesehenen Signalwandlers ein zur Zielführung dienendes Signal erzeugt wird. Wie bereits angeführt, ermöglicht der gerade im Bereich des Sondenelements, beispielsweise an der Sondenspit- ze vorgesehene Signalwandler eine lokale Beobachtung und somit eine viel zuverlässigere Zielführung der Sonde als äußerliche, vergleichsweise großräumige Be- obachtungsmethoden herkömmlicher Art.

Um je nach gewunschter Vorschubrichtung den entspre- chenden Gewebebereich gezielt zu beobachten, sieht eine Ausführungsart vor, daB der Signalwandler in ei- nem Kanal des Sondenelements oder das Sondenelment selbst zeitweise in einer Längsrichtung verschoben und/oder um die Längsrichtung gedreht wird. Vor allem die Bewegung des Signalwandlers innerhalb des Kanals der zunächst unbewegten Kanüle trägt dazu bei, unnö- tige Bewegungen der Kanüle und somit Reibungen im Stichkanal zu vermeiden.

Eine weitere Ausführungsart sieht vor, daß der Signalwandler zeitweise aus dem Kanal des Sondenele- ments entfernt wird. Ein innerhalb des Kanals vorge- sehener Signalwandler gibt auf diese Weise den Weg für die im AnschluB an die Nadeleinführung erfolgte Punktion frei.

Weitere Ausführungsarten, die sich auf die Frequenz des erzeugten oder empfangenen Signals beziehen, se- hen vor, daß zur Erzeugung des Signals hochfrequenter Ultraschall eingesetzt wird, daß durch Ausnutzung des Dopplereffekts zur Zielführung nutzbare Informationen gewonnen werden, und daB vom Körpergewebe emittiertes sonores Rauschen empfangen und zur Zielführung ge- nutzt wird.

Schließlich sehen weitere, auf die Verwendung des Si- gnals bezogenen Ausführungsarten vor, daß das Signal weiterverarbeitet und/oder an einem Monitor oder dgl. angezeigt wird, daB das Signal nach dem Prinzip eines A-Scan weiterverarbeitet wird, und daB das Sondenele- ment unter Beobachtung des weiterverarbeiteten und/oder angezeigten Signals zum Ziel geführt wird.

Kurze Beschreibung der Zeichnung Die Erfindung wird nachstehend ohne Beschränkung des allgemeinen Erfindungsgedankens anhand von Ausfüh- rungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen exemplarisch beschrieben, auf die im übrigen hin- sichtlich der Offenbarung aller im Text nicht näher erläuterten erfindungsgemäßen Einzelheiten ausdrück- lich verwiesen wird. Es zeigen : Fig. 1 a und 1 b Ausführungsbeispiele einer erfin- dungsgemäßen Hohlnadelspitze ohne und mit Signalrichtkeil, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel einer Hohlnadelspitze mit einem erfin dungsgemäßen, schräg zur Mitte- lachse und durch eine Welle positionierbaren Signalwandler, Fig. 3 a und 3 b Ausführungsbeispiele einer erfin- dungsgemäßen Hohlnadelspitze mit schräg geneigt bzw. senkrecht zur Mittelachse angeordnetem Ring- Wandler und Fig. 4 a und 4 b Ausführungsbeispiele von an dem hinteren Ende der Hohlnadel ange- ordneten Ringwandlern.

Beschreibung von Ausführungsbeispielen In Fig. 1 a ist im Innenraum 2 einer Kanüle 1 ein Ul- traschallelementwandler 3 als vor-und rückziehbarer Stopfen gelagert. Auf der in Vorschubrichtung vorne gelegenen Seite des Ultraschallwandlers ist eine ak- kustische Anpaßschicht 4 aufgebracht, während auf der Rückseite eine Bedämpfung 5 angrenzt. Beide Grenzflä- chen des vorzugsweise piezokeramischen Schallwandlers sind mit elektrischen Leitungen 6 kontaktiert, die samt einem Zugelement wie z. B. einem Zugdraht die Verbindung zwischen Schallwandler und Zielführungsap- paratur herstellen. Fig. 1 b zeigt anstelle der akku- stischen Anpaßschicht 4 einen Vorlaufkeil auf der Vorderseite des Schallwandlers. Dieser typischerweise aus Kunststoff mit ähnlichen akkustischen Eigenschaf- ten wie biologisches Gewebe bestehende Keil dient der Optimierung der Abstrahlrichtung insbesondere bei schrägem Verlauf der Nadelspitze. Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei dem der Schallwandler und die akkustische Anpaßschicht selbst parallel zur schräg geneigten Hohlnadelspitze verlaufen und auf einem keilförmigen Bedämpfungsteil angebracht sind.

Dieser Keil ist mit einer verschiebbaren und drehba- ren Welle 12 verbunden, so daß er und damit die Schallwandlerfläche innerhalb der Kanüle beliebig po- sitioniert werden kann.

Fig. 3 a und 3 b zeigen Ausführungsbeispiele eines an der Hohlnadelspitze vorgesehenen Ringwandlers 8, der, wie in Fig. 3 a, samt akkustischer Anpaßschicht 9 parallel zur schräg geneigten Kanülenspitze und somit schräg zur Mittelachse der Kanüle oder, gemäß Fig. 3 b, senkrecht zu dieser verläuft, während im zweiten Fall die akkustische Anpaßschicht 9 die schräge Kanü- lenspitze Fig. et.

Fig. 4 a und 4 b zeigen Ausführungsbeispiele, bei de- nen sich der Ringwandler 8 mit Bedämpfungsring 5 am hinteren Ende der Kanüle 1 vorgesehen sind. In Fig. 4 a schließen sie sich axial an das hintere Kanülenende an, welches sie gemäß der alternativen Ausführungsart nach Fig. 4 b von außen umschließen. Sie sind in bei- den Fällen mit einem ebenfalls kreiszylindrischen An- schlußteil 10 mit der Zielführungsapparatur verbun- den ; wie exemplarisch in Fig. 4 a gezeigt, kann die Verbindung 11 zwischen Kanüle und Anschlußteil bzw.

Zielführungsapparatur gelöst werden.

Mit Hilfe eines solchen aus Piezowandler, Anpaß- schicht und Dämpfungsteil bestehenden Transducer kön- nen Strukturen dargestellt werden, die im Bereich von 2 bis 3 cm vor der Hohlnadelspitze liegen.

Die erfindungsgemäße Zielführung kann als eigenstän- diges System ausgeführt oder für den optionalen An- schluß an gängige Ultraschalldiagnosegeräte einge- richtet sein. Die Auslegung der Transducer bzw. der Schnittstelle zwischen Transducer und Punktionsnadel gestattet Herstellungskosten in der Größenordnung von in diesem Bereich üblicherweise eingesetzten Einweg- produkten.