CN1891169A - 用于确定冲击波源的运行参数的方法和装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于确定冲击波源(10)的运行参数(30)的方法，该冲击波源用于在冲击波碎石期间产生粉碎患者(4)体内结石(20)的冲击波(32)。在冲击波碎石之前和/或期间确定患者(4)和/或结石(20)的特征参数(26)，并且根据该特征参数(26)自动确定运行参数(30)。本发明还涉及一种用于确定冲击波源(10)的运行参数(30)的装置，该冲击波源用于粉碎患者(4)体内的结石(20)，该装置包括采集和控制单元(8)，用于确定和/或输入患者(4)和/或结石(20)的特征参数(26)，并且根据该特征参数自动(26)确定运行参数(30)。

Description

用于确定冲击波源的运行参数的方法和装置
技术领域
本发明涉及一种用于确定冲击波源的运行参数的方法和装置，该冲击波源用于在冲击波碎石期间产生粉碎患者体内结石的冲击波。
背景技术
冲击波碎石是一种非介入式医疗方法，用于借助超声冲击波粉碎患者体内的结石。在此患者一般是有生命的人或动物。被粉碎的结石例如是肾结石、膀胱结石、输尿管结石或胆结石。为了治疗患者，大多采用所谓的碎石机，其主要部件是用于产生超声冲击波的冲击波源或冲击波头。
虽然冲击波碎石是一种非介入方法，但还是会对患者产生不期望的副作用。这种副作用包括由于对结石周围组织的可逆或不可逆的损害而引起的疼痛直到心律不齐。每一种冲击波碎石的目标都是要产生最大可能的治疗成功效果，也就是没有副作用地为患者去掉结石。治疗效果或治疗过程或副作用在此取决于很多参数。这些参数例如是特定于结石的参数——如结石的位置、大小或类型，特定于患者的参数——如年龄、肾功能或患者的心脏循环状态。
治疗参数和冲击波参数都同样具有影响，如超声冲击波的幅度、脉冲持续时间或焦点几何特性，或由冲击波源发出的冲击波的重复频率或总发射次数。
冲击波源或冲击波的很多这样的运行参数都可以按照某种界限在碎石机上调节。正是由于这些运行参数一方面强烈影响着冲击波碎石对患者的治疗效果，另一方面又强烈影响着通过碎石引起的对患者的副作用，因此仔细地选择这些运行参数非常重要。
因此要求针对情况为每次治疗设置冲击波参数，并因此设置每一个来自特定于结石和特定于患者的参数的组合，在此必须考察多个在治疗期间也会部分发生改变的影响参数。
对于运行参数的选择存在某些经验值，例如对于输尿管结石通常需要高于肾结石的冲击波幅度，或者对于儿童必须以比对成人更保守的、换句话说就是更弱或更有分寸的运行参数来工作。
运行参数的选择目前是由操作者、也就是执行冲击波碎石的医生在考虑其已知及其可采集的影响参数的情况下主观地进行的。通常操作者在此采用其个人的、对他来说常见的按照特定运行参数组合形式的治疗程序。医生一般只是粗略地进行组合，并且该组合只取决于对他来说最重要的影响参数。
经验不足的操作者在此更多地面向碎石机制造商的应用培训，也就是标准化的能量级、冲击波数等等，并且要很长时间才能摸索出从他的观点来看合适的运行参数。
由于对运行参数的强烈主观的、对不同操作者不同的、并且通常很少取决于患者和结石的选择，目前有时不能保证针对患者的最佳可达到的治疗过程或治疗结果。
患者特性或结石特性在下面称为特征参数。特定于结石的已知：化学组成可以由其密度和具有不同X射线频谱的平均核电荷数在一种计算机断层造影方法中确定[B.J.Heismann等人，J.Appl.Phys 94(3)，2003，2073-2079]，或由X射线吸收(郝恩斯菲尔德(Houndsfield)单位)在一种计算机断层造影方法中确定[P.Joseph等人，J.Urol.167(5)，2002，1968-1972.M.S.Ansari等人]。晶体结构可以通过X射线衍射来确定[Int.Urol.Nephrol.35(3)，2003，387-392]。化学组成可以由传统的X射线接收中的灰度级[S.Oehlschlager等人，J.Endourol.17(10)，2003，841-845]或者由超声波特性[A.Andriulli等人，J.Stone Dis.5(2)，1993，96-104]来确定。
RU 2038051还公开了在碎石前根据结石的大小和结构、肾功能和患者的年龄等等来确定冲击波源的若干运行参数。
但是操作者总是有责任弄明白在开始碎石前确定结石或患者的哪些特征参数，以及哪些运行参数与这些特征参数匹配。因此治疗过程和治疗结果如上所述还是无法再现，并且取决于会犯错误的操作者。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供用于确定冲击波源的运行参数的改进的方法和改进的装置。
对本发明的方法而言，该技术问题是通过一种用于确定冲击波源的运行参数的方法来解决的，该冲击波源用于在冲击波碎石期间产生粉碎患者体内结石的冲击波，其中在冲击波碎石之前和/或期间确定患者和/或结石的特征参数，并且根据该特征参数自动确定运行参数。
通过根据该特征参数自动确定运行参数，操作者或医生不需要自己来选择用于冲击波源或冲击波的运行参数。操作者还不必为此分析所确定的特征参数。通过自动确定消除了在确定运行参数时的主观因素。因此在给出特征参数时，运行参数的确定可以再现，并由此可比较治疗结果。
如果在冲击波碎石期间也要确定特征参数并从中自动确定运行参数，则在冲击波碎石进行期间也对该运行参数进行持续自动的匹配或控制。治疗者不可能忘记或忽略已存在物体的导致运行参数的选择或对其匹配所需的改变。
因此对于给出的特征参数可靠地选出公知有作用的、但爱惜患者的运行参数。在此，操作者不会再迷惑或错误地解释特征参数。
对于患者存在以下优点：结石粉碎更为有效，患者可以期待更小的副作用和并发症，并且基于该优点降低了再治疗率。对患者和操作者来说都减小了应用错误。
当然根据本发明的方法既不限于唯一的运行参数也不限于唯一的特征参数。也就是说，还可以确定多个运行参数和/或多个特征参数。
在冲击波碎石期间可以连续地获得特征参数并确定运行参数。首先通过在冲击波碎石期间连续执行本发明的方法，保证在冲击波碎石的任何时刻实际上都在根据特征参数监控和跟踪运行参数。
这样就保证了始终爱护患者和有效的碎石过程。整个治疗流程是可再现的。
特征参数可以借助超声波和/或X射线来确定。首先当在冲击波碎石期间连续确定特征参数时，通过超声波的确定是一种特别关爱患者的方案。与在通过X射线确定特征参数期间高的X射线剂量相比，患者不会承受额外的负担。
作为患者和/或结石的特征参数可以确定不同的特征参数。因此优选给出下面的特征参数，因为这些特征参数根据当前的认识水平对冲击波碎石前选择有利的运行参数具有很大的影响力。可以在本发明的方法中单独或组合地确定下面的特征参数。
因此作为特征参数优选给出：患者的年龄、性别、患者的身体分泌物的化学、细菌组成、结石的位置、大小、化学组成、弹性特征、晶体结构。
作为特征参数还可以确定患者体内的结石周围组织的敏感度值。应当避免通过冲击波对患者的结石周围的组织——例如肾结石周围的肾软组织——的损害。通过敏感度值可以将运行参数与患者匹配，使得组织中不能出现损害。这样，对于高敏感度的组织可以选择特别爱惜组织的冲击波运行参数的组合。相反，对于低敏感度的组织可以通过提高超声冲击波的能量进行更为快速的治疗，而尽管如此也可以避免对组织的损害。
尤其是可以从该敏感度值中为运行参数选择一个值域，使得当运行参数位于该值域中时可以排除对组织的损害。虽然通过将运行参数限制在容许的值域上而为操作者提供了根据其自己的推断选择运行参数的自由度，但同时也为患者提供了将运行参数设置为对其没有损害的值的保护。因此防止了对组织的损害。患者的组织最大可能地免遭损害。
如上针对特征参数解释的，对运行参数存在多种选择可能性，这些选择可能性又可以单独或组合地选择。作为运行参数，根据本发明其对治疗结果具有很大影响或者应当谨慎设置以避免对患者的损害，提供了以下运行参数：冲击波的幅度、脉冲持续时间、重复频率、焦点几何特征，以及在冲击波碎石期间向患者发射的冲击波的总发射次数。运行参数和特征参数的示例都不是完结性的。
还可以将冲击波的焦点位置确定为运行参数。该位置以及对焦点例如跟踪到结石或其碎片的中心是特别重要的。只有当超声冲击波的焦点尽可能位于有待粉碎的结石或其碎片的中心时，超声波的能量才能实际应用于该结石，最佳地粉碎结石并对周围的组织发射出尽可能少的超声波能量。由此治疗过程有效并且是爱护患者的。
可以对结石持续进行粉碎，直到结石和/或其碎片小于最大尺寸。由此保证不再需要对患者就该结石进行再治疗，该结石或其碎片能完全以自然途径被排除出去。
运行参数可以按照模糊逻辑算法来确定。通过采用尤其适用于从多个特征参数中确定多个运行参数的确定模糊逻辑算法，可以利用模糊控制的公知优点。这例如是将专家知识转移到相应的调节或控制算法中。
就本发明的装置而言，本发明的技术问题通过一种用于确定冲击波源的运行参数的装置来解决，该冲击波源用于粉碎患者体内的结石，该装置具有采集和控制单元，用于确定和/或输入患者和/或结石的特征参数，并且根据该特征参数自动确定运行参数。
本发明的装置由于该采集和控制单元而适用于执行本发明的方法，并因此具有已结合方法解释过的优点。尤其是，例如可以通过配备相应的采集和控制单元将业已存在的碎石机改造为按照本发明的碎石机，并因此进行应用。
该装置可以具有与采集和控制单元共同作用的超声波设备。由此可以通过超声波直接或间接确定特征参数。如上所述，这样尤其是可以在冲击波碎石期间借助超声波设备不间断地执行多次连续的特征参数确定。这样就可以不间断地确定特征参数，并从中不间断地确定或匹配运行参数。此外相应的超声波装置例如适用于除了确定特征参数之外还以成像方式工作，并提供患者体内的超声波图像。由此除了确定特征参数之外还获得了关于患者或治疗过程的额外信息或图像信息。例如患者体内的结石的粉碎程度或破碎程度或其位置及大小都可以在超声波图像上直接看见，或通过采集和控制单元确定。
所述装置包括与采集和控制单元共同作用的模糊逻辑分析单元。由此可以确定特征参数和/或借助模糊逻辑算法从这些特征参数中确定运行参数。
通过用于冲击波头或冲击波的针对结石和患者进行了调谐的运行参数，以及在碎石期间首先根据结石的特征参数进行动态的匹配，进行了对结石的有效粉碎，同时对患者产生很少的副作用和并发症，并且重复治疗率低，操作者引起的应用错误少。
在碎石之前或期间确定并匹配多少和哪些特征参数和运行参数，取决于各个患者或治疗过程等等。
附图说明
借助附图中的实施例详细解释本发明。以示意原理图示出：
图1是在肾结石碎石期间包括医生和患者在内的碎石机。
具体实施方式
图1示出包括患者4和医生6在内的碎石机2。该碎石机2包括设备控制装置8作为采集和控制单元。此外该设备控制装置8还与由其控制的冲击波头10、超声波设备14和X射线设备16以未详细描述的方式连接。
在患者4的肾脏18中存在肾结石20，其要在由医生6执行的碎石过程中被粉碎。
在开始碎石之前医生6确定患者4的年龄和性别，这通过箭头22表示，并在碎石机2上利用碎石机2的键盘12输入有关的值作为特征参数，这通过箭头24表示。该特征参数存储在设备控制装置8上。
医生还借助超声波设备14另外对患者4体内的肾结石20进行定位。设备控制装置8从未示出的肾结石20的超声波信息和超声波特性中确定肾结石的位置、结构、大小和化学组成作为其它特征参数26。可选或附加的，医生还借助X射线设备16例如从未示出的该X射线设备的X射线频谱、X射线衍射、X射线照片或计算机断层造影数据中确定肾结石20的位置、大小、形状、化学组成、晶体结构等等。诸如患者的年龄和性别的数据例如可以来自于未示出的电子患者病历。在该患者病历中还可以存储来自先前CT检查的肾结石20的化学组成。
此外，在设备控制装置8还从上述测量中确定包围肾结石20的肾脏18的敏感度参数作为其它特征参数26。
如果在开始碎石之前已经获得了所有上述特征参数26，则这些特征参数当前、也就是针对特定患者4地受制于患者目前的体位、健康状态和肾脏18的状态等等。特征参数26在设备控制装置8中得到进一步处理。为此设备控制装置8具有模糊逻辑电路28等，在该模糊逻辑电路中存储了未示出的关于特征参数26的值和合适的冲击波头10的运行参数30之间关系的专家知识。运行参数又影响由冲击波头10产生的冲击波32，也就是运行参数例如是冲击波的幅度、脉冲持续时间、重复频率、焦点集合特征和发射冲击波32的总次数。
医生6现在开始对患者4进行碎石，其中医生通过键盘12在设备控制装置8中启动碎石。运行参数30为此从设备控制装置8传递到冲击波头10。接着由冲击波头10产生冲击波32，该冲击波对应于运行参数30聚焦在肾结石20的中心，并开始粉碎该肾结石。
在整个碎石期间，通过超声波设备14或X射线设备16和设备控制装置8确定不同的特征参数26及其值，如肾结石20的位置、大小和粉碎程度，并与此前获得的相应特征参数26的值进行比较。可能通过模糊逻辑电路28更改特征参数26的值，如上所述转换为运行参数30。
因此，在碎石期间必要时也更改运行参数30。如果患者4体内的肾结石20移动，则作为特征参数26的肾结石20在位置固定的或在碎石机上固定的坐标系中的中点位置也会改变。因此跟踪或更改作为运行参数30的冲击波32的焦点位置34。从而在整个碎石期间保证焦点34一直位于肾结石20的中心。冲击波32入射到肾结石20中的能量因此尽可能地高，患者的肾脏18也得到了最好的保护。
作为附加的特征参数26，还在整个碎石期间确定患者4的肾脏18的敏感度值。从中确定或持续地匹配冲击波32的最大发射次数。所确定的、对患者来说还没有危险的可承受的最大次数例如是3500个冲击波。因此医生6可以对患者4使用超过通常由制造商建议的3000个超声冲击波32的最大发射次数，以便在一次治疗过程中就完全粉碎肾结石20。由此不需要对患者进行再治疗，并因此不需要再次进行碎石预约。
在肾结石20成为碎片的情况下，始终重新确定肾结石20的剩下最大的碎片的位置和最大尺寸来作为特征参数26。然后由医生6一直继续进行碎石，直到该碎片的最大尺寸下降到特定于患者的值之下。该值又是由其它在患者身上确定的特征参数26来确定的。因此保证在碎石之后肾结石20的所有碎片都从患者体内沿自然路径排出。

Claims (25)

1.一种用于确定冲击波源(10)的运行参数(30)的方法，该冲击波源用于在冲击波碎石期间产生粉碎患者(4)体内结石(20)的冲击波(32)，其中在冲击波碎石之前和/或期间确定患者(4)和/或结石(20)的特征参数(26)，并且根据该特征参数(26)自动确定所述运行参数(30)。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述冲击波碎石期间持续地确定特征参数(26)和运行参数(30)。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述特征参数(26)借助超声波(14)和/或X射线(16)来确定。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定患者的年龄。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定患者的性别。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定患者的身体分泌物的化学组成。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定患者的身体分泌物的细菌组成，
8.根据权利要求1至7中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定结石(20)的位置。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定结石(20)的大小。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定结石(20)的化学组成。
11.根据权利要求1至10中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定结石(20)的弹性特征。
12.根据权利要求1至11中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定结石(20)的晶体结构。
13.根据权利要求1至12中任一项所述的方法，其中，作为特征参数(26)确定患者(4)体内结石(20)周围的组织(18)的敏感度值。
14.根据权利要求13所述的方法，其中，从所述敏感度值中为运行参数(30)选择一个值域，使得当运行参数(30)位于该值域中时可以排除对组织(18)的损害。
15.根据权利要求1至14中任一项所述的方法，其中，作为运行参数(30)确定冲击波(32)的幅度。
16.根据权利要求1至15中任一项所述的方法，其中，作为运行参数(30)确定冲击波(32)的脉冲持续时间。
17.根据权利要求1至16中任一项所述的方法，其中，作为运行参数(30)确定冲击波(32)的重复频率。
18.根据权利要求1至17中任一项所述的方法，其中，作为运行参数(30)确定冲击波(32)的焦点几何特征。
19.根据权利要求1至18中任一项所述的方法，其中，作为运行参数(30)确定冲击波(32)的总发射次数。
20.根据权利要求1至19中任一项所述的方法，其中，作为运行参数(30)确定冲击波(32)的焦点(34)的位置。
21.根据权利要求1至20中任一项所述的方法，其中，对结石(20)持续进行粉碎，直到该结石(20)和/或其碎片小于最大尺寸。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法，其中，所述运行参数(30)可以按照模糊逻辑算法来确定。
23.一种用于确定冲击波源(10)的运行参数(30)的装置，该冲击波源用于粉碎患者(4)体内的结石(20)，该装置具有采集和控制单元(8)，用于确定和/或输入患者(4)和/或结石(20)的特征参数(26)，并且根据该特征参数自动(26)确定所述运行参数(30)。
24.根据权利要求23所述的装置，具有与所述采集和控制单元(8)共同作用的超声波设备(14)。
25.根据权利要求23或24所述的装置，包括与所述采集和控制单元(8)共同作用的模糊逻辑分析单元(28)。
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