CN1083727C - 具有光学定位装置的治疗仪 - Google Patents

Abstract

一种具有光学定位装置的治疗仪，它有一个具有透光区(21)的声波源(10)；有用于获取要治疗的病人(P)身体表面图像信息的光学设备(27)，它的射线轨迹通过声波源(10)的透光区延伸；以及，有用于图解显示所取得的图像信息的设备(33)。

Description

具有光学定位装置的治疗仪

本发明涉及一种治疗仪，它有一个声波源；有用于获取图像信息的装置；以及有用于图解显示所取得的图像信息的装置。

例如由US3237623已知这样一类治疗仪，用于破坏影响病人视力的细胞组的外科手术。采用超声波定位仪探测此要破坏的组织，确定眼壁内和外表面到要破坏的组织的距离。在眼内表面(要破坏的组织位于其下方)上的精确点，也可以采用眼膜曲率镜来定位，此眼膜曲率镜装在声波源中。以此方式，可以光学地识别要破坏的组织，以及可以在治疗过程中观察放射治疗对要破坏组织的效果。在这种情况下，眼膜曲率镜主要用于识别组织和观察治疗过程。

本文前言所述类型的治疗仪，如今也应用于治疗疼痛，将聚焦的声波作用在病人身体的疼痛部位上，此时，通常将聚焦的声波施加在疼痛中心，亦即最疼痛的地方。由于聚焦声波的作用效果，病人结合治疗至少在一段时间内不再疼痛。通常，治疗的医生在治疗的准备阶段，要在病人诉说的身体疼痛区找出疼痛中心，为此，医生用微弱的聚焦声波施加在所诉说的身体区上，并通过移动声波的焦点区将声波源系统地在病人诉说的身体区内运动。在这种情况下病人与医生配合，告诉医生声波源或声波焦点区当时所在位置痛感的强烈程度。当痛感最强时便找到了最佳位置，在这一位置，疼痛中心处于声波焦点区内。

在本文前言所述类型的治疗仪中所包含的用于获取图像信息的设备以及用于图解显示所取得的图像信息的设备(其中大多涉及一种超声波定位仪)，在使焦点区定位在疼痛中心的过程中大多只起定位辅助装置的作用，因为疼痛中心本身在所获得的图像信息中往往看不出来。因此，采用用于获取图像信息的设备和用于图解显示所取得的图像信息的设备所能达到的使得定位过程的简化，与由于这些设备所需要的费用相比是不明智的，所以已经有人考虑完全取消这些设备。

例如由DE4400997A1和DE3835318C1已知一种治疗仪，它有声波源和超声波和/或X线定位仪。

本发明的目的是，提供一种本文前言所述类型的治疗仪，使它的声波源能以简单和费用低廉的方法，相对于病人要治疗的身体区定位。

按本发明为达到这一目的是通过一种治疗仪来实现的，这种治疗仪有一具有透光区的声波源；有用于取得要治疗的病人身体表面图像信息的光学设备，它的射线轨迹通过声波源的透光区延伸；以及，有用于图解显示所取得的图像信息的设备。

本发明基于这样的考虑，即，医生通过触诊病人诉说的身体部位，用简单和快速的方法确定疼痛中心大致的位置，并可以在病人的体表上疼痛中心的位置作一个记号，例如是用油彩笔画的十字。医生借助于获取图像信息的设备和用于图解显示所取得的图像信息的设备将声波源对准此十字，使源的声学轴线至少大体上通过此十字并因而通过疼痛中心延伸。现在在病人的配合下紧接着最终将声波源并因而声波的焦点区对准疼痛中心，与现有技术相比要简单得多，也要快得多，而且不需要用于获取图像信息的昂贵的设备，例如形式上为超声波定位仪。在这种情况下重要的是，源具有一透光区，因为要不然在身体表面使用源时，源本身会遮盖住此十字记号，以及用于获取图像信息的设备也将看不到此十字记号。

由DE4120074A1已知一种治疗仪，它有一个在通过聚焦的声波治疗期间调整和控制病人身体位置的装置。其中，在声波源相对于病人身体定位后，例如将一个在要治疗的身体区之外的十字投影到病人的体表上，以及例如用一支作记号的毛笔做上一个记号。若在用声波治疗病人的过程中，此记号和投影的十字不再重合，则中断治疗以及病人和源重新进行彼此的相对定位。

按本发明的一种特别有利的实施形式规定，治疗仪有一个安排在源的声学轴线上的标志，这一标志被用于获取图像信息的并最好位于源的透光区内的设备所摄取，并由用于图解显示所取得的图像信息的设备显示。然后，按下述方式进行源相对于病人身体的定位，即，在图解的显示器上使位于声学轴线上的标志的成像和医生在病人身体表面所画的十字的成像，在图像信息中重合。以此方式保证，声波源的声学轴线通过病人要治疗的部位并至少大体通过疼痛中心延伸。

按照本发明另一种特别有利的实施形式，作为用于获取图像信息的光学设备采用视频摄像机，它最好有一个附加的光源。视频摄像机对于获取图像和识别光学记号，例如在病人体表上的十字，是价廉物美和技术上适宜的设备。因为在治疗时通过液体密封地封闭充填有声音传播介质的腔的一个柔性和透光的连接薄膜贴靠在病人身上，用以将声波导入病人身体部位内的大的治疗头，尽管连接薄膜是透光的，也会削弱光线在视频摄像机要摄像的区域内的射入，所以，为了从病人的体表获取有诊断价值的图像，最好设附加的光源。

按照本发明的一种方案，为获取图像信息的设备设计成，它可以从声波源安装它的地方取出。这就允许根据选择使用别的设备，例如一个目镜，或视频摄像机。

按本发明的一种实施形式，为了显示所取得的图像信息采用了一台监控器。作为监控器可考虑电视监视器，或也可考虑计算机监视器，它在一台具有相应的图形卡和视频输入端的计算机上。业已证实特别有利的是，可以利用在医务所内现成的监控器，因而可以避免用于购买相应的监控器的附加费用。

下面借助于附图表示的设计用于治疗疼痛的治疗仪来阐明本发明。附图中：

图1为按本发明的治疗仪局部剖切局部方框式视图；以及

图2为按图1的治疗仪局部剖切视图和有关距离的说明。

按图1的本发明治疗仪有一个总体用10表示的聚焦的声波源，它通过支架11装在一个只是示意表示的调整器12上。调整器12可以使源10沿图1所画的空间坐标系的轴X，Y，Z的方向调整。在调整器12上连接有一个操纵和供电装置13，其中包括为用于源10工作所需的全部设施，以及设有操纵治疗仪的键盘。源10包括一个后面还要详细介绍的中央透光区，并通过一个同样透光的连接薄膜14靠放在病人P的体表上，以便能将治疗仪工作时产生的聚焦的声波，导入例如抱怨在身体部位B疼痛的病人P的体内。

由图1可见，聚焦的声波源10包括一个图中没有详细表示的电磁式压力脉冲源16和一个声音会聚透镜17。会聚透镜17将压力脉冲源16发生的压力脉冲聚焦在焦点F上，在这里实际上涉及的是一个空间的焦点区。焦点F位于源10的声学轴线A上，这一声学轴线A与源10的中心线M是一致的，源10设计为相对于中心线M是旋转对称的。压力脉冲源16和会聚透镜17装在外壳18中，外壳18在其远离压力脉冲源16的那一端，借助于有弹性的柔软连接薄膜14，流体密封地封闭。压力脉冲源16涉及的例如是一种电磁式压力脉冲源，在EP-A-0188750和EP-A-0301630中介绍了它的结构和功能。压力脉冲源16工作所需的高压脉冲发生器，是操纵和供电装置13的组成部分，压力脉冲源16通过相应的导线与之相连。

在外壳18另一个与压力脉冲源16相邻的那一端上，外壳18有一个安装法兰19，用来将源10借助于螺钉固定在支架11的装配环20上，在图1中只是用点划线表示了两个螺钉的中心线。

压力脉冲源16与会聚透镜17之间的腔内以及会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔内，分别充填有一种声音传播介质。在本实施例的情况下，两个腔装有相同的声音传播介质，亦即水23和24。这两个用水23和24充填的腔，在本实施例的情况下用会聚透镜17彼此隔开。但尤其在两个腔装有同样的声音传播介质时，它们也可以是彼此连通的。

会聚透镜17所涉及的是一种两面凹形的固体透镜，它例如用聚苯乙烯材料制造，在这种材料中声音的传播速度，比规定作为声音传播介质的水23和24中的要快，此外，它被一个定位环31固定在外壳18内。

连接薄膜14上有一个孔15，它有接头的形式。软管8将连接薄膜14的接头15与泵28连接起来，泵28再通过软管9与储箱29相连，储箱29内局部充填声音传播介质水24。在这种情况下泵28可以这样工作，即，它可以根据需要一方面将水24泵入在会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔内，而另一方面亦可将水24从会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔内泵出。因此，在会聚透镜17与弹性的柔软连接薄膜14之间腔的容积，可根据选择，增大或减小。

在外壳18圆柱管状内壁21的孔41内插入一个杯状的筒22，它至少在其底26的部分用透光的材料制造，例如有机玻璃。筒22可沿轴向移动和流体密封地装在内壁21的孔41中，为此可以装设在图1中没有表示的密封件。在筒22中离其底26有一些距离的地方，装有一个在图1中没有详细表示的视频摄像机27。视频摄像机27的光学轴线0与源10的声学轴线A重合。视频摄像机27物镜的焦距可通过一个借助于视频信号线30与视频摄像机连接的控制和计算单元32进行调整。此外，物镜还被一个环状的光源25所环绕，以便在没有充足的光线射入时也能得到可用的视频摄像。在此该光源不一定必须设计成环状。此外，筒22的底26上制有光学标志，它位于源10的声学轴线A上。

在本实施例的情况下，控制和计算单元32由一台商业上通用的个人电脑PC构成，监控器33和在图1中没有表示的键盘与之连接。

源10在内壁21内部存在的其中装有筒22的中心孔41，是已提及的透光区，为避免对图像质量带来不良的影响，借助于筒22将水24从这一区域中排挤掉。为此，在将筒22放到图1所示的病人P体表上的源10中时，筒22应在内壁21的孔41中移动到这样的程度，即，使它的底26通过连接薄膜14作为中间垫层贴靠在病人P的体表上。此外还设有另一个调整器34，借助于此调整器34，可使筒22沿轴向移动。调整器34包括一个设有小齿轮36的电机35，小齿轮36与设在筒22上的齿条42共同工作。位置传感器37配属于调整器34，位置传感器37提供一个与筒22的轴向位置相应的信号，它说明管22的底26与位于源10的声学轴线A上的一个基准点BP的距离D₁(见图2)。此信号输入控制和计算单元32。焦点F与源10基准点BP的距离d_F储存在源10的操纵和供电装置13中，并通过控制线路提供给控制和计算单元32使用。

借助于调整器38，还可以附加地使筒22绕声学轴线A旋转。调整器38包括一个设有小齿轮的电机39，小齿轮与一个设有齿环40的构件共同工作，设有齿环40的构件可旋转地装在外壳18内，并通过插入构件槽中的齿条42与筒22抗扭地连接。

调整器34和38的电机35和39，通过相应的导线与操纵和供电装置13连接。

为了治疗病人，首先将病人放在一个图中没有表示的治疗台的适当位置上。治疗的医生首先探摸病人陈述的身体疼痛部位，并例如在病人体表的这一位置作一个在图1和2中看不到的例如十字记号，在这一记号下部便是按病人自诉的疼痛中心Z。接着，使病人P在治疗台上这样定位，即，体表上作有十字记号的身体部位，大体位于源10声学轴线A的区域内。借助于显示在与控制和计算单元32连接的监控器33上的视频摄像机27的视频信号，治疗医生可以通过操纵和供电装置13将源10定位成，使由医生在病人P体表上所画的十字的图像K′，和筒22底26的光学标志的图像MR′，在监控器33上重合。于是，源10的声学轴线A通过此十字记号，并至少也近似于通过病人P的疼痛中心Z。

为了将源10的焦点F定位成，使它离体表的距离至少近似等于疼痛中心Z离体表的距离，医生采取如下步骤：他例如通过估计或采用超声诊断，确定在治疗期间至少大体保持常数的疼痛中心Z离病人P体表的距离d₂，并通过改变基准点BP到此时贴靠在病人P体表上的筒22底26的距离d₁，将源10的焦点F离体表的距离调整到，使这一距离与疼痛中心Z离体表的距离一致。为此，在监控器33上除视频摄像机27的视频图像外，还显示出按图2所示的当前实际距离值d₁、d₂、d_F，通常其中只改变距离d₁。

若在本实施例中按图2所示那样，源10的焦点F位于病人疼痛中心Z的后方，则必须将距离d₁增加到直至距离d₁和d₂之和等于距离d_F时为止。若是这种情况，则压力脉冲的焦点F已位于病人的疼痛中心Z。在调整焦点位置时，泵28由控制和计算单元32控制，它将水24从储箱29经软管8和9泵入会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔内，从而加大了腔的容积，并使源10离开体表。与此同时，筒22在外壳18圆柱管状内壁21内随动(此时可能还要限制筒22与体表之间的相互作用力)，使它的底26始终充分贴靠在病人P的体表上。因此，通过位置传感器37不断地向控制和计算单元32提供当前的实际距离d₁。泵水的过程一直持续进行到，通过将水24输入会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔内使源10因腔的容积增大而离开体表，从而使距离d₁和d₂之和等于距离d_F时为止。

若在源10定位后，源10的焦点F在病人P的疼痛中心Z上方位于病人疼痛中心Z的前面，则此时应将水24从会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔内泵入储箱29中，于是会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔的容积减小，将源10的焦点F移到了病人的疼痛中心Z上。在这种情况下筒22随动，使筒22的底26离基准点BP的距离d₁不断减小，直至距离d₁与d₂之和重新等于焦点F与源10基准点BP的距离d_F时为止。

若按上面所介绍的方法使十字形记号的图像K′与筒22底26上的标志的图像MR′重合以及调整到了所要求的焦点F离体表的距离时，医生在病人的配合下，在发送降低了强度的聚焦声波的情况下，将源10相对于病人P的身体小心地移动，直至焦点F确实位于疼痛中心Z。现在，真正的治疗可以开始。

此外，若在视频图像中通过电子学的途径按传统的方式显示一个表征声学轴线A位置的标记，那么也就不需要在筒22的底26上设光学的标志。

在所介绍的实施例的情况下，筒22和与它在一起的视频摄像机27，在外壳18内壁21的孔41中，可通过调整器38绕声学轴线A转动，以及通过调整器34沿声学轴线A的方向移动。但筒22和与它在一起的视频摄像机27，当然也可以手动地绕声学轴线A或沿声学轴线A进行调整。其中，也可以取消筒22绕声学轴线A转动的可能性，因为对于使十字形记号的图像K′与筒22底26上的标志的图像MR′重合而言，这种转动并不是绝对需要的。

除此之外，视频摄像机27可以直接连接在电视监视器上。在这种情况下，将位置传感器37连接在源10的操纵和供电装置13上，后者计算距离和相应地控制泵28。

在所介绍的实施例的情况下，会聚透镜17具有固定的焦距。但是也有这样的可能性，即采用变焦透镜，也就是可调焦距的透镜。

此外，筒22在需要时可以从声波源10中取出，此时必须保证将一个相应的筒以图中没有表示的方式插入源10中，以防止水24流失。

此外，筒22并不一定要设计成杯状，而尤其在其底部例如还可以设计为半圆形。但是这样做在必要时应采取相应的预防措施，以免对视频图像的图像质量带来不良的影响。

还有，连接薄膜14并不一定只能有一个用于输入和输出水24的接头15和只能有一台泵28。确切地说，为了将水输入会聚透镜17与连接薄膜14之间的腔内或从此腔输出，可以设有多台泵、多个接头、多根软管，以及如果必要设多个防止水倒流的阀。

若源10的这两个加有水23和24的腔不是如本实施例那样用会聚透镜17彼此隔开，则源10的外壳18也可以在压力脉冲源16与会聚透镜17之间腔的区域内设相应的输入和输出接头，为了增大或减小在会聚透镜17与连接薄膜14之间腔的容积，水23或24可通过这些接头输入或输出。

在上面所介绍的实施例的情况下，源10有一个电磁式压力脉冲源。但是按本发明的治疗仪也可以包括其他的压力脉冲源，例如压电式压力脉冲源。此外还有这样的可能性，即，设置另一些声波源例如超声波源来代替压力脉冲源，它产生形式上为持续声、超声脉冲串或超声脉冲的超声波。

此外还存在这样的可能性，即，源10在医生做有十字形记号的病人P身体部位上的定位，不是通过操纵和供电装置13，而是手动进行。

还有，为了调整焦点位置进行的用于确定源10基准点离病人P体表距离d₁的“深度测量”也可以取消。因为实际上焦点区Z并不是点状的，而通常具有雪茄状长的形状，所以医生可以在源10在病人P作有十字形记号的身体部位上光学定位后，在向病人P施加降低了强度的聚焦的声波的条件下，沿着声学轴线A仔细地逐渐变源10离病人P体表的距离并因而改变焦点F与疼痛中心Z之间的距离，直至病人P告知医生有了最强的痛感为止，因此，焦点区F至少大体上已位于疼痛中心Z。

Claims (7)

1.一种治疗仪，其包括：一个具有透光区(21)的声波源(10)；用于取得要治疗的病人(P)身体表面图像信息的光学设备(27)，其射线轨迹通过声波源(10)的透光区延伸；以及用于图解显示所取得的图像信息的设备(33)。

2.按照权利要求1所述的治疗仪，其中，所述的用于获取图像信息的设备(27)装在透光区内。

3.按照权利要求1所述的治疗仪，其具有一个位于源(10)的声学轴线(A)上的标志，此标志被用于获取图像信息的设备(27)所摄取，并由用于图解显示所取得的图像信息的设备(33)显示。

4.按照权利要求1所述的治疗仪，其中，所述的获取图像信息的设备包括一台视频摄像机(27)。

5.按照权利要求4所述的治疗仪，其中，所述的用于获取图像信息的设备(27)有一个光源(25)。

6.按照权利要求2所述的治疗仪，其中，所述的用于获取图像信息的设备(27)可以从声波源(10)的安装此设备(27)的区域中取出。

7.按照权利要求1所述的治疗仪，其中，所述的用于显示所取得的图像信息的设备包括一台监控器(33)。

Images