DE102007030066A1

DE102007030066A1 - Anlage für und Verfahren zur Vorbereitung einer extrakorporalen Stoßwellentherapie an Körpergewebe eines Patienten

Info

Publication number: DE102007030066A1
Application number: DE102007030066A
Authority: DE
Inventors: Ralf Dr. Nanke; Thomas Dr. Redel
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2007-06-29
Publication date: 2008-05-15

Abstract

Eine Anlage (2) für eine extrakorporale Stoßwellentherapie in einem Zielgebiet (20) eines durch MR-Bildgebung darstellbaren Körpergewebes (18) eines Patienten (4), umfasst - ein MR-Bildgebungssystem (6) zur Lokalisierung des Zielgebietes (20) am Gewebe (18), - ein einen Fokuspunkt (16) aufweisendes Stoßwellentherapiesystem (8) für extrakorporale Stoßwellentherapie, - ein Mittel (10) zur ortsrichtigen Zuordnung von Fokuspunkt (16) und Zielgebiet (20). Bei einem Verfahren zur Vorbereitung einer extrakorporalen Stoßwellentherapie in einem Zielgebiet (20) eines durch MR-Bildgebung darstellbarem Körpergewebes (18) eines Patienten (4): - wird das Zielgebiet (20) mit einem MR-Bildgebungssystem (6) lokalisiert, - wird ein Fokuspunkt (16) eines Stoßwellentherapiesystems (8) mit Hilfe eines Mittels (10) zur ortsrichtigen Zuordnung auf das Zielgebiet (20) ausgerichtet.

Description

Eine heute übliche Therapieform für die Behandlung eines Patienten in der Medizin ist die extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT) an Weichteilgewebe. Bekannt ist hier z.B. die Triggerpunkttherapie, die Behandlung von Sehnenansätzen, usw. Prinzipiell sind alle Weichteilgewebe behandelbar, die eine positive Resonanz auf die ESWT zeigen.
In [T. Nishida et al., Extracardial Cardiac Shock Wave Therapy Markedly Ameliorates Ischemia-Induced Dysfunction in Pigs in Vivo, Circulation 2004; 110:3055-3061] ist als Sonderfall die Kardiale Stoßwellen Therapie (KSWT) zur Stimulation der Neoangiogenese am Herzen beschrieben. Die Stimulation kann ausschließlich mit dieser Therapie oder auch in Kombination mit Medikamenten oder Zelltherapie (Stammzellen) erfolgen. Bei der KSWT wird eine Anzahl von Impulsen von niederenergetischen Stoßwellen, welche im Fokus verfügbarer Therapiegeräte entstehen, auf das zu behandelnde Gewebe/Herzmuskel gerichtet. Aufgrund des rein mechanisch induzierten, biologischen Response der lokal betroffenen Zellen wird ein Wachstum neuer versorgender Gefäße stimuliert.
Dabei ist es zweckmäßig den gesamten, betroffenen Teil des Herzmuskels zu beaufschlagen, der auch größer als der Fokus der Ultraschallstoßwellen sein kann. Wegen des örtlich begrenzten Fokus ist also unter Umständen ein Abscannen dieses Teils bzw. Segmentes erforderlich.
Es ist daher stets wünschenswert, den erkrankten Teil des Herzmuskels zu identifizieren, eine Behandlungsplanung durchzuführen und diese in für den Arzt einfacher Weise auf das Therapiegerät zu übertragen, bzw. eine kontinuierliche Lagekontrolle des Behandlungsgebiets während der Therapie durchzuführen.
Aus der WO 00/49952 und der DE 101 35 313 A1 sind Systeme bekannt, die zu einer Durchführung einer derartigen Therapie geeignet sind bzw. wird dort das Therapieverfahren selbst aufgezeigt. In diesen Schriften ist auch die generelle Verwendung eines Ortungssystems beschrieben, wobei es sich für die Ortung um 2-dimensionale Verfahren, wie z.B. Ultraschall oder Röntgen, handelt.
Ein derartiges Ortungssystem ist beispielsweise aus der EP 0 929 347 B1 bekannt. Unberücksichtigt bleibt dabei, dass mit den beschriebenen Verfahren das Zielgebiet nicht oder nur sehr unzureichend im Zielorgan bzw. zu behandelnden Gewebe abgrenzbar ist.
Eine Bildgebung kann auch durch Röntgen erfolgen. Bei konventionellem 2D-Röntgen lässt sich das Zielgebiet aufgrund von fehlenden Kontrastunterschieden nicht ausreichend darstellen. Prinzipiell könnte mit computertomographischen Verfahren und 3D-Rekonstruktion gearbeitet werden, was aber mit erheblichem Aufwand und hoher Strahlenbelastung verbunden ist.
Eine elegante Möglichkeit ist die Verwendung von Ultraschall zur Ortung, da der Wandler als so genannter Inline-Ultraschall im Stoßwellenkopf des Therapiegerätes integriert sein kann. Damit ist die Ortszuordnung, auch Registrierung genannt, von Bildgebung und Fokuspunkt bzw. Therapiegerät mechanisch stabil gegeben und bekannt. Zudem wird dasselbe physikalische Prinzip, nämlich Ultraschall für Bildgebung und Therapie verwendet, so dass alle Bereiche, wo Bildgebung möglich ist, auch durch die Stoßwelle erreicht werden können. Dies ist vor allem beim Herz im Umfeld der nicht-durchgängigen Lungen von Bedeutung. Ein entscheidender Nachteil besteht darin, dass das „Fenster", in dem die Stoßwelle appliziert werden kann, durch die Rippen begrenzt ist.
Die Verwendung eines externen Bildgebungswandlers, also so genannter Outline-Ultraschall, löst dieses Problem, jedoch geht die dem Gerät inhärente Registrierung verloren. Eine externe Registrierung von Bildgebungsmodalität und Therapiegerät, z.B. mit einem Ortungssystem, ist nötig.
Eine derartige Bildgebungsmodalität arbeitet in den beschriebenen Systemen zudem zweidimensional, so dass eine Erfassung des kompletten Zielgebietes nur schwer möglich ist, bzw. ein automatisch gesteuertes Abscannen eines größeren Behandlungsgebietes durch das Therapiegerät nicht möglich ist.
Aus der DE 101 35 313 A1 ist ein Verfahren bekannt, bei dem die Erfassung des Ziel- bzw. Behandlungsgebietes vor der Behandlung mittels Magnetresonanz (MR) erfolgt. Dies ist ein großer Vorteil, da mittels MR das zu behandelnde Areal des Herzmuskels detektiert werden kann und damit die Raumkoordinaten für die zu therapierende Region festgelegt werden können. Diese werden dann mit der Körperoberfläche, z.B. durch die Verwendung von am Patienten angebrachten Markern, korreliert und diese Markierung vom Therapiegerät zum Zielen auf das zu behandelnde Gebiet verwendet. Ergeben sich aufgrund von Patientenbewegungen oder durch Umlagern des Patienten allerdings Verschiebungen des Zielgebietes, ist diese Zuordnung möglicherweise hinfällig.
Aus der DE 10 2005 031 125 A1 ist zudem eine Lithotripsieanlage mit Stoßwellensystem bekannt, die ein 3D-Bildgebungssystem umfasst. Das gesamte System ist allerdings nicht näher ausgeführt.
Aus der US 5,131,392 ist ein kombiniertes MR-Stoßwellensystem bekannt. Dieses System ist aufwändig und teuer und wegen der Integration beider Systeme nicht flexibel, z.B. können MR und Stoßwelle nicht unabhängig voneinander genutzt werden. Um einen Fixfokus zu vermeiden, müssen dort aufwändige Phased Arrays eingesetzt werden. Wegen der variablen Lage des Zielgebiets ist ein immens großer Koppelbalg nötig. Lufteinschlüsse sind kaum zu vermeiden.
Bei der konventionellen Ortung wird das Stoßwellengerät bzw. der Patient solange unter Bildgebung ausgerichtet, bis der Fokus der Stoßwelle im Zielgebiet liegt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine verbesserte Anlage und ein Verfahren zur Durchführung einer extrakorporalen Stoßwellentherapie an Körpergewebe eines Patienten anzugeben.
Die Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass jedwedes Weichteilgewebe behandelbar ist, welches bei MR-Bildgebung gut darstellbar ist, und bei dem ein therapeutischer Effekt durch die ESWT erzielt werden kann.
Die Aufgabe wird hinsichtlich der Anlage gelöst durch eine Anlage für eine extrakorporale Stoßwellentherapie in einem Zielgebiet eines durch MR-Bildgebung darstellbaren Körpergewebes eines Patienten, mit

– einem MR-Bildgebungssystem zur Lokalisierung des Zielgebietes am Gewebe,
– einem einen Fokuspunkt aufweisenden Stoßwellentherapiesystem für extrakorporale Stoßwellentherapie,
– einem Mittel zur ortsrichtigen Zuordnung von Fokuspunkt und Zielgebiet.

Der Fokuspunkt ist streng genommen nicht punktförmig, soll aber der Klarheit wegen im Folgenden so bezeichnet werden.
Es wird also ein kombiniertes MR-Stoßwellensystem vorgeschlagen, wobei das System neben dem MR-Bildgebungssystem und dem Stoßwellentherapiesystem auch ein Mittel zur Registrierung beider Systeme aufweist. Dieses Mittel ermöglicht den Abgleich der Koordinatensysteme von Bildgebungs- und Therapiesystem.
Das MR-System wird zur Lokalisierung des zu behandelnden Areals, also Zielgebietes verwendet. Dieses Areal wird z.B. in einem 3D-MR-Datensatz markiert bzw. segmentiert, also geortet bzw. bestimmt oder ausgewählt.
Die Anlage kann eine automatische Positionseinstellung und Scan-Automatik für den Fokuspunkt aufweisen. Hierdurch vereinfacht sich das Ausrichten des Fokuspunktes auf das Zielgebiet. Die Scanautomatik liefert ein zeitliches und örtliches Abfolgemuster, wie der Fokuspunkt über das Zielgebiet wandern soll, wenn dieses größer als der Fokuspunkt ist.
Bei dem System zur Registrierung kann es sich um ein optisch basiertes System, um ein elektromagnetisch basiertes System oder eine mechanische Vorrichtung handeln, die die exakte bekannte Ausrichtung der Bildgebung und der Therapieapplikation, also des MR-Systems und des Stoßwellensystems gewährleistet.
Die Anlage kann ein Planungssystem enthalten, das zur Ermittlung und/oder Steuerung der zeitlichen und/oder räumlichen Abfolge der Ausrichtung des Fokuspunktes auf das Zielgebiet dient. Im Planungssystem erfolgt z.B. auf der Basis von 3D-MR-Bildern, in denen das erkrankte Areal, z.B. der Herzmuskel des Patienten, abgegrenzt werden kann, die Planung der Therapie. Diese schließt eine Planung der Anzahl von Pulsen für ein spezifisches Subareal mit ein. Ebenso wird bei einem notwendigen Abscannen des Areals, also dem zeitlich sukzessiven Beschießen von Teilen des Zielgebietes, der Ablauf der Koordinaten des Fokuspunktes mit der Zeit geplant und an das Stoßwellentherapiesystem übermittelt.
Durch die Verwendung eines kombinierten, registrierten Systems aus 3D Bildgebung, Planung und Stoßwellensystem ist das heute übliche Zielen und Orten mit Verschieben des Patienten usw., wie oben erwähnt, nicht mehr notwendig. Das Zielgebiet bzw. das erkrankte Areal im Organ bzw. Gewebe wird in der Planung definiert und das Stoßwellensystem entsprechend ausgerichtet.
Zugleich kann während der Therapie eine kontinuierliche Lagekontrolle des zu behandelnden Organs und damit des Zielgebietes stattfinden und die Therapie entsprechend, gegebenenfalls auch automatisch, adaptiert werden.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass die MR-Bildinformationen zugleich verwendet werden kann, die Lage des Zielgebietes in Echtzeit, also während der Behandlung, festzustellen und eventuell, wie weiter unten beschrieben, zur Triggerung der Stoßwellen zu verwenden. Damit kann die konventionelle EKG- oder Atemtriggerung ersetzt werden.
Beide Systeme können weiterhin unabhängig voneinander eingesetzt werden, da es sich im Prinzip um zwei getrennte Geräte handelt. Das Stoßwellengerät ist fahrbar und kann stand-alone für andere Therapien eingesetzt werden, z.B. für Tennisellenbogen. Entsprechend kann das MR-System wie ein Standard-MR-Gerät für alle möglichen Untersuchungen eingesetzt werden.
Die Anlage kann auch einen Steuerrechner enthalten. Im Steuerrechner werden aus den Koordinaten des zu behandelnden Zielgebiets, welche vom MR-System oder dem Planungssystem geliefert werden, und den Informationen des Systems zur Registrierung die Einstellungen am Ultraschallapplikator, also am Therapiegerät, berechnet, angezeigt oder automatisch eingestellt.
Das Planungssystem und der Steuerrechner können z.B. im MR-System oder der Therapieeinrichtung integriert sein. Zudem besteht die Möglichkeit an ein übergeordnetes Informationsnetzwerk angeschlossen zu sein.
Bei dem MRI System kann es sich um ein geschlossenes System handeln, bevorzugt wird jedoch ein offenes System verwendet.
Es ist bekannt, die Therapiepulse des Stoßwellensystems EKG- und/oder atemgetriggert auszulösen. Dies ist auch mit der erfindungsgemäßen Anlage möglich. Besonders einfach ist dabei zusätzlich, den Ort bzw. die Position des Organs bzw. des erkrankten Areals, also des Zielgebiets, im MR-System zu verfolgen, auch tracken genannt, und einen Triggerimpuls an das Therapiesystem zu geben, wenn sich das Organ an der korrekten Position, also im Fokuspunkt befindet.
Bei dem Stoßwellensystem kann es sich um ein handelsübliches System handeln, wie es seit längerer Zeit für die Zerstörung von Konkrementen und für vielfältige andere Anwendungen flächendeckend eingesetzt wird. Bevorzugt wird ein konventionelles System mit niederenergetischen Stoßwellen, welches heute zur Schmerztherapie verwendet wird, eingesetzt.
Vorteilhaft ist eine Schnittstelle am Therapiesystem vorgesehen, über welche direkt die Koordinaten für den Fokuspunkt aus einer Steuer- bzw. Recheneinrichtung übernommen werden können, die diese Koordinaten ermittelt hat.
Optional ist auch ein im Stoßwellensystem integrierter Inline-Ultraschall-Wandler verwendbar, um zusätzlich das Stoßwellenfenster, also die Region, in die die Ultraschallstoßwelle tatsächlich eingebracht wird, kontrollieren zu können. Hierdurch kann z.B. in Echtzeit der Stoßwellenpfad auf Luftblasen in der Ankopplung oder Rippen des Patienten kontrolliert werden. Außerdem kann durch das zusätzliche Bildgebungssystem die Anzahl der nötigen MR-Aufnahmen während der Behandlung reduziert werden.
Hinsichtlich des Verfahrens wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Vorbereitung einer extrakorporalen Stoßwellen therapie in einem Zielgebiet eines durch MR-Bildgebung darstellbarem Körpergewebes eines Patienten, bei dem das Zielgebiet mit einem MR-Bildgebungssystem lokalisiert wird, und ein Fokuspunkt eines Stoßwellentherapiesystems mit Hilfe eines Mittels zur ortsrichtigen Zuordnung auf das Zielgebiet ausgerichtet wird.
Mit Hilfe des Stoßwellengerätes kann dann z.B. ein Arzt in einem anschließenden therapeutischen Schritt das Körpergewebe mit Stoßwellen behandeln.
Die Erzeugung der Stoßwelle in der Nähe des MR-Systems kann die MR-Bildgebung stören und umgekehrt. Es kann daher zweckmäßig sein, beide Systeme abwechselnd zu betreiben. MR-Bildgebung und Stoßwellentherapie können also im Wesentlichen abwechselnd stattfinden.
Wie oben erwähnt kann ein Planungssystem anhand der MR-Daten einen Betriebsparameter des Stoßwellensystems ermitteln. Der Betriebsparameter kann z.B. die Pulsart, also einzelne Pulse oder Pulssequenzen sein, die zwischen der Erstellung zweier 3D-MR-Bilddatensätze appliziert werden. Der Betriebsparameter kann aber auch die Pulsdauer, Pulsenergie, Ort und/oder Größe des Fokuspunktes sein. Es kann ein Subareal des Zielgebietes bestimmt werden, das aktuell durch Stoßwellen zu therapieren ist oder ein Scanmuster, also eine zeitliche und örtliche Abfolge punktueller Behandlungen im Zielgebiet sein.
Für eine weitere Beschreibung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen. Es zeigt, in einer schematischen Prinzipskizze:
1 eine kombinierte MR-Stoßwellentherapieanlage mit Patient.
1 zeigt eine Anlage 2, in welcher ein Patient 4 behandelt wird. Die Anlage 2 umfasst ein MR-System 6 und ein Stoßwellengerät 8 sowie ein optisches Ortungssystem 10. Das Stoßwellengerät 8 weist einen Applikator 12 auf, welcher in Richtung des Pfeils 40 eine Ultraschallstoßwelle 14 aussendet, die auf einen Fokuspunkt 16 fokussiert ist.
Im Patienten 4 ist dessen Herz 18 dargestellt, welches in einem Bereich 20 erkrankt ist. Dieser Bereich 20 des Herzens 18 ist innerhalb der Anlage 2 einer Stoßwellentherapie zu unterziehen.
MR-System 6, Stoßwellengerät 8 und Ortungssystem 10 sind über einen Planungs- und Steuerrechner 22 verbunden, der an ein Informationsnetzwerk 23 angeschlossen ist. Vor Beginn der eigentlichen Behandlung, also bei abgeschalteter Stoßwelle 14, wird der Patient 4 zunächst mit dem MR-System 6 untersucht und von ihm ein 3D-Bilddatensatz 24 angefertigt. Im Bilddatensatz 24 ist das Herz 18 zu sehen und dort der erkrankte Bereich 20 lokalisierbar.
Der Rechner 22 ermittelt aus dem Bilddatensatz 24 wegen der bekannten Lage des Koordinatensystems 26 des MR-Systems 6 in diesen Koordinaten die Zielkoordinaten 28 des Bereichs 20. Die Zielkoordinaten 28 werden an das Stoßwellengerät 8 übermittelt, worauf dieses den Fokuspunkt 16 an eben jene Koordinaten, also in das Zielgebiet, nämlich den Bereich 20, platziert. Zur Einspeisung der Zielkoordinaten 28 in das Stoßwellengerät 8 verfügt dieses über eine Schnittstelle 36 zur direkten Koordinateneingabe.
Die ortsrichtige Zuordnung, d.h. Registrierung des lokalen Koordinatensystems des Stoßwellengerätes 8 am Koordinatensystem 26 erfolgt hierbei in bekannter Weise über das Ortungssystem 10. Hierzu sind MR-System 6 und Stoßwellengerät 8 jeweils mit Markern 30 zur Registrierung versehen. Da der Bereich 20 deutlich größer als der Fokuspunkt 16 ist, ermittelt der Rechner 22 außerdem ein Scanmuster 32, um den gesamten Bereich 20 gleichmäßig mit Stoßwellen 14 zu behandeln, indem in Richtung der angedeuteten Pfeile in 1 der Fokuspunkt 16 zeilenweise über den Bereich 20 geführt wird.
Um Lageverschiebungen des Bereichs 20 im Koordinatensystem 26 durch Atmung und Herztätigkeit des Patienten 4 auszugleichen, ist im Rechner 22 außerdem ein Atem- und EKG-Triggersystem 34 integriert, welches die Auslösung der Stoßwelle 14 mit Atmung und Herzschlag des Patienten 4 korreliert.
Zur Verlaufskontrolle bzw. Nachortung während der Stoßwellenbehandlung ist im Applikator 12 ein Inline-Ultraschallwandler 38 integriert, welcher in Richtung des Pfeils 40, also in Ausbreitungsrichtung der Stoßwelle 14, ein Ultraschallbild des Herzens 18 bzw. Bereiches 20 erzeugt.

Claims

Anlage (2) für eine extrakorporale Stoßwellentherapie in einem Zielgebiet (20) eines durch MR-Bildgebung darstellbaren Körpergewebes (18) eines Patienten (4), mit – einem MR-Bildgebungssystem (6) zur Lokalisierung des Zielgebietes (20) am Gewebe (18), – einem einen Fokuspunkt (16) aufweisenden Stoßwellentherapiesystem (8) für extrakorporale Stoßwellentherapie, – einem Mittel (10) zur ortsrichtigen Zuordnung von Fokuspunkt (16) und Zielgebiet (20).
Anlage (2) nach Anspruch 1, mit einem Planungssystem (22) zur Ermittlung und/oder Steuerung der zeitlichen und/oder räumlichen Abfolge (32) der Ausrichtung des Fokuspunktes (16) auf das Zielgebiet (20).
Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das MR-Bildgebungssystem (6) ein offenes System ist.
Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Atem- und/oder EKG-Triggersystem (34) für das Stoßwellentherapiesystem (8).
Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Stoßwellentherapiesystem (8) eines zur Schmerztherapie mit niederenergetischen Stoßwellen ist.
Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Stoßwellentherapiesystem (8) eine Schnittstelle (36) zur Einspeisung von Koordinaten (28) für den Fokuspunkt (16) aufweist.
Anlage (2) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei der das Stoßwellentherapiesystem (8) einen Inline-Ultraschall-Wandler (38) enthält.
Verfahren zur Vorbereitung einer extrakorporalen Stoßwellentherapie in einem Zielgebiet (20) eines durch MR-Bildgebung darstellbarem Körpergewebes (18) eines Patienten (4), bei dem: – das Zielgebiet (20) mit einem MR-Bildgebungssystem (6) lokalisiert wird, – ein Fokuspunkt (16) eines Stoßwellentherapiesystems (8) mit Hilfe eines Mittels (10) zur ortsrichtigen Zuordnung auf das Zielgebiet (20) ausgerichtet wird.
Verfahren nach Anspruch 8, bei dem das MR-Bildgebungssystem (6) und das Stoßwellentherapiesystem (8) im zeitlichen Wechsel betrieben werden.
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, bei dem ein Planungssystem (22) anhand eines vom MR-Bildgebungssystem (6) erzeugten Bildes (24) des Körpergewebes (18) einen Betriebsparameter (28) des Stoßwellensystems (8) ermittelt.
Verfahren nach Anspruch 10, bei dem als Betriebsparameter (28) eine Pulszahl, ein Subareal des Zielgebietes (20) oder ein Scanmuster (32) für das Zielgebiet (20) ermittelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 11, bei dem das Stoßwellensystem (8) Atem- oder EKG-getriggert betrieben wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 12, bei dem das Zielgebiet (20) mit einem Inline-Ultraschall-Wandler (38) im Stoßwellensystem beobachtet wird.