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Die Erfindung betrifft ein Ultraschallmodul, eine Ultraschallvorrichtung sowie eine Patientenliege, die ein Ultraschallmodul oder eine Ultraschallvorrichtung aufweist.
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Ultraschallvorrichtungen werden auf dem Gebiet der medizinischen Technik sowohl zur Diagnostik als auch zur Therapie verwendet. In der Diagnostik kommen bildgebende Ultraschallvorrichtungen zum Einsatz, während zur Therapie sogenannte HIFU Ultraschallvorrichtungen verwendet werden, wobei HIFU ein Akronym für hoch-intensiv fokussierter Ultraschall ist. HIFU Geräte werden zur Behandlung von Krebs, beispielsweise von Prostata, sowie gutartiger Veränderungen, wie Uterus Myomen, verwendet. Dabei wird das Gewebe im fokalen Volumen der Ultraschallwellen auf Temperaturen bis zu 90 Grad Celsius erhitzt. Durch die Hitzeentwicklung stirbt das Gewebe im fokalen Volumen ab. Der fokussierte Ultraschall kann durch sequentielles Abtasten (sogenanntes „Scannen“) auch einen ausgedehnten Tumor behandeln. Hierbei kann die räumliche Ausrichtung des Ultraschallfelds entweder mechanisch oder durch die gezielte Überlagerung mehrerer Ultraschallfelder eines Phased Arrays erzielt werden. Bei dem Scanvorgang ist es von großer Bedeutung, dass nur das erkrankte und nicht das gesunde Gewebe erhitzt wird. Eine Temperaturkontrolle kann hierbei mit Hilfe der Magnetresonanztomographie (MRT) erfolgen, denn das MRT-Signal von Protonen ist temperaturabhängig. Da bei der Anwendung des Ultraschalls auch Druck auf das Gewebe ausgeübt wird, lässt sich mit dem sogenannten Acoustic Radiation Force Imaging im MRT auch eine kleine Verschiebung des Gewebes im Fokus wärend der Behandlung messen. Allerdings muss das HIFU System durch ein Schall leitendes Medium, beispielsweise eine Flüssigkeit oder ein Gel, mit dem Patienten so in Kontakt stehen, dass der Ultraschall effizient in den Körper des Patienten geleitet werden kann. Deshalb befindet sich das Phased Array normalerweise in der Röhre, in der sich auch das Magnetfeld des MRT-Gerätes ausbildet. Problematisch ist dabei, dass das Magnetfeld sowie die Sende- und Empfangssignale der Hochfrequenzspulen des MRT-Gerätes durch einen HIFU Phased Array gestört werden können, insbesondere, wenn das HIFU Phased Array ferromagnetische Bauteile aufweist. Umgekehrt können die hochfrequenten Signale das HIFU Phased Array in seiner Funktion stören oder es sogar dauerhaft schädigen.
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Aus
US 2012/0108976 A1 ist eine Radiofrequenz-Abschirmung bekannt, umfassend
- – einen Abschirmkörper mit einem Hohlraum, der die Größe und Form aufweist, um einen Ultraschallwandler darin aufzunehmen,
- – eine im Wesentlichen für Ultraschall transparente Abdeckung, die sich über die Oberseite des Abschirmkörpers erstreckt,
wobei der Abschirmkörper und die Abdeckung jeweils aus elektrisch leitendem Material bestehen und elektrisch miteinander Verbunden sind um eine Radiofrequenz-Abschirmung auszubilden, die im Wesentlichen den inneren Hohlraum umschließt.
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Es ist Aufgabe der Erfindung einen Ultraschallwandler so elektrisch abzuschirmen, dass er nicht mit einem externen Hochfrequenzfeld, beispielsweise durch die Hochfrequenzspulen eines MRT-Gerätes, wechselwirkt.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.
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Die Erfindung liegt die Idee zu Grunde ein Ultraschallmodul, umfassend
- – wenigstens einen Ultraschallwandler,
- – eine mit dem Ultraschallwandler verbundene Ausgleichsschicht,
- – eine mit der Ausgleichsschicht verbundene Erdungsplatte,
wobei die Ausgleichsschicht zwischen Erdungsplatte und Ultraschallwandler liegt, elektrisch abzuschirmen, indem die Erdungsplatte elektrisch leitend mit wenigstens einem elektrisch leitenden, flächigen Abschirmelement verbunden wird.
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Dadurch ist der Ultraschallwandler von einer aus der Erdungsplatte und dem flächigen Abschirmelement gebildeten Abschirmeinheit umgeben. Daher ist der Ultraschallwandler von externen Hochfrequenzfeldern abgeschirmt und kann insbesondere in einem MRT-Gerät eingesetzt werden ohne das Magnetfeld noch das Hochfrequenzfeld des MRT-Gerätes zu stören.
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In einer weiteren Ausführungsform besteht die Erdungsplatte im Wesentlichen aus einem nicht-ferromagnetischen Metall, wodurch die Erdungsplatte beim Einsatz in einem MRT-Gerät das Magnetfeld des MRT-Gerätes weniger stark stört.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Erdungsplatte eine Dicke von weniger als 50 µm auf, wodurch die Weiterleitung des Schalls vom Ultraschallwandler in das Schall leitende Medium und/oder in den Körper des Patienten möglichst effizient, also mit geringen Verlusten der Schallenergie sowie einer geringen Verformung der Schallwellen, erfolgt.
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In einer weiteren Ausführungsform besteht das flächige Abschirmelement im Wesentlichen aus einem nicht-ferromagnetischen Metall, wodurch das flächige Abschirmelement beim Einsatz in einem MRT-Gerät das Magnetfeld des MRT-Gerätes weniger stark stört.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das flächige Abschirmelement als Gitter oder Netz ausgebildet, wodurch das Abschirmelement geringe Verluste bei hohen Frequenzen aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform umfasst der Ultraschallwandler mehrere einzeln ansteuerbare Ultraschallwandler, einem so genannten Phased Array, so dass der Ultraschallwandler zur Erzeugung fokussierter Schallwellen geeignet ist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Ultraschallwandler ein piezoelektrisches Bauteil auf, da piezoelektrische Bauteile eine sehr gute Stabilität bei hohen mechanischen Belastungen und Betriebsfeldstärken aufweisen.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Ultraschallwandler eine kapazitive mikrobearbeiteten Ultraschallwandlerzelle auf, in der englischen Fachliteratur als „capactive micromachined utlrasound transducer“ (CMUT) bekannt. CMUTs lassen sich besonders kostengünstig und präzise fertigen.
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In einer weiteren Ausführungsform ist eine Leiterplatte elektrisch leitend mit der der Ausgleichsschicht abgewandten Seite des Ultraschallwandlers verbunden, wobei die Leiterplatte zusammen mit dem Ultraschallwandler von der durch die Erdungsplatte sowie dem flächigen Abschirmelement gebildeten Abschirmeinheit umgeben ist, wodurch das Ultraschallmodul besonders kompakt aufgebaut ist und ein großer Teil der Steuerungselektronik in die Abschirmeinheit integriert werden kann.
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In einer weiteren Ausführungsform ragen ein Stromversorgungskabel sowie ein Kabel für den optischen Datentransfer durch eine Öffnung in dem Abschirmelement in den durch die Erdungsplatte und das Abschirmelement gebildeten Raum hinein. Denn eine optische Datenübertragen sowie eine Stromversorgung (bei Gleichstrom) bringen keine wesentliche Kopplung mit Hochfrequenzfeldern mit sich.
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In einer weiteren Ausführungsform weist die Erdungsplatte mehrere flächige Erdungselemente auf, wodurch die Erdungselemente jeweils kleiner als eine einzelne Erdungsplatte gestaltet sein können. Die verschiedenen Erdungselemente lassen sich leicht so zueinander anordnen, dass eine gebogene Erdungsplatte entsteht.
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In einer weiteren Ausführungsform sind wenigstens zwei Erdungselemente durch einen Kondensator oder einen Isolator miteinander verbunden, so dass die Erdungsplatte eine hohe Impedanz bei niedrigen Frequenzen und eine niedrige Impedanz bei hohen Frequenzen aufweist. Dadurch werden in der Erdungsplatte weniger Wirbelströme bei hohen Frequenzen erzeugt.
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Eine weitere Ausführungsform ist eine Ultraschallvorrichtung, umfassend mehrere Ultraschallmodule, so dass sich durch das Zusammenwirken mehrere Ultraschallmodule leichter HIFU erzeugen lässt.
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In einer weiteren Ausführungsform der Ultraschallvorrichtung sind wenigstens zwei Abschirmeinheiten der Ultraschallmodule durch einen Kondensatoren oder einen Isolator miteinander verbunden sind, so dass die Ultraschallvorrichtung eine hohe Impedanz bei niedrigen Frequenzen und eine niedrige Impedanz bei hohen Frequenzen aufweist. Dadurch werden in den Abschirmelementen weniger Wirbelströme bei hohen Frequenzen erzeugt.
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Eine weitere Ausführungsform umfasst eine Patientenliege, die ein Ultraschallmodul oder eine Ultraschallvorrichtung entsprechend einer der vorherigen Ausführungsformen aufweist. Durch die Integration in die Patientenliege lässt sich die Ultraschallvorrichtung besonders bedienfreundlich einsetzen.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand der in den Figuren dargestellten Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert.
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Es zeigen:
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1 ein Ultraschallmodul im Querschnitt,
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2 ein Ultraschallmodul mit Dämpfungsschicht im Querschnitt,
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3 ein Ultraschallmodul in Aufsicht,
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4 Ultraschallvorrichtung mit mehreren durch Kondensatoren verbundenen Ultraschallmodulen,
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5 eine Ultraschallvorrichtung mit mehreren durch Isolatoren verbundenen Ultraschallmodulen im Querschnitt,
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6 ein Ultraschallmodul mit einer Leiterplatte zur Steuerung der Ultraschallwandler im Querschnitt,
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7a eine Ultraschallvorrichtung zur Erzeugung von HIFU in Aufsicht,
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7b eine Ultraschallvorrichtung zur Erzeugung von HIFU im Querschnitt, und
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8 eine Patientenliege mit einer Ultraschallvorrichtung.
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1 zeigt Ultraschallmodul 16 im Querschnitt. Das Ultraschallmodul 16 weist Ultraschallwandler 1 auf, wobei in dem hier gezeigten Beispiel ein Quader einen Ultraschallwandler 1 darstellt. Die Ultraschallwandler 1 sind aus einem blockförmigen Piezokristall gefertigt und durch einen Sägeprozess in Quader unterteilt worden. In dem hier gezeigten Querschnitt ist nur eine Reihe von Ultraschallwandlern 1 sichtbar. Die Ultraschallwandler 1 sind durch eine gemeinsame verbleibende Brückenschicht, die nicht zersägt wurde, miteinander verbunden. Diese Brückenschicht befindet sich auf der oberen Seite der Ultraschallwandler 1. Auf der anderen, unteren Seite, sind die Ultraschallwandler 1 elektrisch leitend mit den Leiterbahnen einer flexiblen Leiterplatte 10 verbunden. Weiterhin weist die flexible Leiterplatte 10 auf ihrer Oberfläche mehrere sogenannte ASICs 14 (englischsprachiges Akronym für anwendungsspezifische integrierte Schaltungen) zur Ansteuerung der Ultraschallwandler 1 auf. Es ist dabei grundsätzlich möglich jeden Ultraschallwandler 1 einzeln anzusprechen. Auf den Ultraschallwandlern 1 ist eine Ausgleichsschicht 2, bestehend aus einzelnen Kunststoffquadern, angebracht. Die Kunststoffquader der Ausgleichsschicht 2 weisen eine ähnliche Breite und Tiefe wie die quaderförmigen Ultraschallwandler 1 auf. Die Kunststoffquader der Ausgleichsschicht 2 sind jeweils direkt über einem Ultraschallwandler 1 platziert. Über der Ausgleichsschicht 2 erstreckt sich eine Erdungsplatte 3. Die Erdungsplatte 3 ist auf vier Seiten rechtwinklig mit Abschirmelementen 4 elektrisch leitend verbunden, und ein weiteres Abschirmelement 4 ist so mit den anderen Abschirmelementen 4 verbunden, dass die Erdungsplatte 3 zusammen mit den Abschirmelementen 4 eine quaderförmige Abschirmeinheit 5 ausbildet, die die Ultraschallwandler 1 mit flexibler Leiterplatte 10 und Ausgleichsschicht 2 umgibt. Die Abschirmeinheit 5 ist durch ein Erdungskabel 15 geerdet. Das Erdungskabel 15 ist derart ausgebildet, dass es von HF Strahlung entkoppelt ist. Weiterhin weist das untere Abschirmelement eine mittig angeordnete Öffnung für ein Stromversorgungskabel 11 sowie für ein Datenkabel 12 auf, die jeweils über entsprechende Steck- oder Lötverbindungen mit der flexiblen Leiterplatte 10 verbunden sind.
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Die nach dem Sägeprozess verbleibende Brückenschicht des Piezokristalls, die die einzelnen Ultraschallwandler 1 miteinander verbindet, kann sich auch auf der Seite befinden, die der Ausgleichsschicht 2 ab- und der flexible Leiterplatte 10 zugewandt ist. Der Piezokristall kann auch so zersägt werden, dass die Ultraschallwandler 1 keinen direkten Kontakt mehr mit den umgebenden Ultraschallwandlern 1 aufweisen, also keine Brückenschicht mehr existiert.
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Die Ultraschallwandler 1 basieren auf einem piezoelektrischen Material, das sich in Reaktion auf eine angelegte Spannung zusammenzieht oder ausdehnt. Piezoelektrische Materialien weisen eine hohe Temperaturstabilität und nur eine geringe Hysterese auf. Als Ultraschallwandler 1 können beispielsweise die Piezokristalle Quarz, Lithiumniobat, Berlinit oder Galliumorthphosphat zum Einsatz kommen. Alternativ zu einem Piezokristall kann zur Schallerzeugung auch eine Piezokeramik verwendet werden. Anstatt eines Piezokristalls oder einer Piezokeramik kann für den Ultraschallwandler 1 auch eine kapazitive mikrobearbeiteten Ultraschallwandlerzelle verwendet werden. Eine solche Ultraschallwandlerzelle erzeugt Schall durch das Anlegen einer Spannung an einen Kondensator, wobei eine Elektrode des Kondensators als Membran ausgebildet ist. Die angelegte Spannung führt zu einer Wölbung der Membran, die dadurch Schall erzeugt. Kapazitive mikrobearbeiteten Ultraschallwandlerzellen sind besonders einfach und kostengünstig zu fertigen. Anders als hier abgebildet kann ein einzelner Ultraschallwandler 1 eine beliebige, insbesondere nicht quaderförmige Gestalt haben, beispielsweise kann er zylindrisch geformt sein.
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Grundsätzlich kann der Ultraschallwandler 1 auch dazu ausgelegt sein Ultraschallwellen zu empfangen und in ein elektrisches Signal zu konvertieren. Ein solcher Ultraschallwandler kann bei der Diagnostik, beispielsweise zur Bildgebung eingesetzt werden. In einem Ultraschallmodul 16 oder einer Ultraschallvorrichtung 22 können auch verschiedene Typen von Ultraschallwandlern 1 verbaut sein, wobei wenigstens ein Typ zur Erzeugung von Ultraschallwellen, und wenigstens ein Typ zum Empfang von Ultraschallwellen ausgelegt ist.
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Die flexible Leiterplatte 10 mit ASICs 14 dient der Ansteuerung der einzelnen Ultraschallwandler 1. Eine solche direkte Ansteuerung ist notwendig um HIFU zu erzeugen. Die ASICs 14 können insbesondere als Verstärker ausgelegt sein. Anstatt einer flexiblen Leiterplatte 10 kann auch eine feste Leiterplatte zum Einsatz kommen. Weiterhin kann die (feste oder flexible) Leiterplatte auch außerhalb der Abschirmeinheit 5 liegen.
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Die Ausgleichsschicht 2 hat die Aufgabe die akustischen Eigenschaften der Ultraschallwandler 1 an die Umgebung, typischer Weise an den Körper des Patienten oder ein Medium wie Gel oder Wasser, anzupassen. Insbesondere sollen die akustische Impedanz und die Schallgeschwindigkeit angepasst werden. Die Ausgleichsschicht 2 besteht typischer Weise aus einem Polymer, kann aber auch Keramik, Glass oder Metall enthalten. Die Ausgleichsschicht 2 ist fest mit den Ultraschallwandlern 1 verbunden, beispielsweise durch einen Klebstoff. Die Ausgleichsschicht kann auch andere Formelemente als Quader aufweisen, beispielsweise kann sie aus zylindrischen Formelementen bestehen. Die Ausgleichsschicht 2 kann anders als hier dargestellt auch als durchgehende Schicht ausgebildet sein, die nicht in einzelne Quader oder andere Formelemente unterteilt ist.
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Die Erdungsplatte 3 besteht wie die Abschirmelemente 4 aus nicht-ferromagnetischem Material, beispielsweise aus Aluminium, Kupfer oder Gold. Die Erdungsplatte 3 und die Abschirmelemente 4 können beispielsweise durch elektrisch leitenden Klebstoff, Schrauben, Nieten oder Lötzinn miteinander verbunden werden. Die Abschirmelemente 4 können als Platten, aber auch als Gitter oder Netze ausgebildet sein. Die Erdungsplatte 3 ist als dünne Platte ausgebildet und steht in direktem Kontakt mit der Ausgleichsschicht 2 um eine möglichst verlustfrei Transmission des Schalls zu gewährleisten. Eine gitterförmiges Erdungsplatte 3 würde zur Streuung des Schalls führen. Die Dicke der Erdungsplatte 3 soll größer als die Skin-Tiefe des verwendeten Materials bei den hohen Radio-Frequenzen sein, die bei MRT zum Senden und Empfangen zum Einsatz kommen (z.B. 64 MHz bei 1.5 T und 128 MHz bei 3 T). Allerdings soll die Dicke geringer als die Skin-Tiefe bei den niedrigeren Frequenzen des MRT Gradientensystems sein (z.B. 20 kHz). Beispielsweise besteht die Erdungsplatte 3 aus einer 50 µm dicken Kupferschicht. Der Querschnitt des Ultraschallmoduls 16 mit der Abschirmeinheit 5 kann anders als hier gezeigt von der rechteckigen Form abweichen, beispielsweise kann der Querschnitt trapezförmig sein oder eine gewölbte Form aufweisen.
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Als Datenkabel 12 wird in dem hier gezeigten Beispiel ein optisches Datenkabel verwendet. Es können auch andere nichtoptische Datenkabel zum Einsatz kommen. Das Datenkabel 12, insbesondere ein nicht-optisches Datenkabel, sollte abgeschirmt sein um Störungen durch ein externes hochfrequentes Feld zu vermeiden. Bei koaxial oder anderen geschirmten Datenkabeln 12 ist für eine Entkopplung von Erde bei hohen Frequenzen zu sorgen. Dies lässt sich beispielweise über Mantelwellensperren oder ähnliche Vorrichtungen erreichen.
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Bei der Gleichstromversorgung mittels des Stromversorgungskabels 11 ist ein Filter notwendig, damit sich keine hochfrequenten Signale einkoppeln. Das Filter kann als rein induktives Element (RF-Choke) oder als induktiv-kapazitives Filter ausgefertigt werden. Wichtig ist dabei, dass keine Induktionsspulen mit ferro-magnetischen Kernen verwendet werden, sondern, dass die Spulen z.B. auf Kunststoff gewickelte werden.
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2 zeigt ein Ultraschallmodul 16 mit einer Dämpfungsschicht 10 im Querschnitt. Der Aufbau mit Ultraschallwandlern 1, einer flexibler Leiterplatte 10 mit ASICs 14 sowie einer Ausgleichsschicht 2 entspricht im Wesentlichen der Beschreibung der 1. Im Unterschied zu 1 weist das hier gezeigte Ultraschallmodul 16 eine aus zwei Erdungselementen 6 bestehende Erdungsplatte 3 auf. Weiterhin weist das hier gezeigte Ultraschallmodul 16 eine Dämpfungsschicht 18 unter der flexiblen Leiterplatte 10 auf. Die Dämpfungsschicht 18 ist ebenfalls von einer mit einem Erdungskabel 15 geerdeten Abschirmeinheit 5 umschlossen. Die Dämpfungsschicht 18 dient der Absorption von Schallwellen, die durch die Ultraschallwandler 1 erzeugt werden, um deren Reflektion an dem Abschirmelement 4 zu vermeiden. Weiterhin soll ein störender Einfluss auf weitere elektronische Einheiten vermieden werden, die auf der Rückseite der flexiblen Leiterplatte 10 verbaut werden können. Insbesondere kann die Dämpfungsschicht 18 auch die durch die Absorption der Ultraschallwellen entstehende Wärme abführen. Die Dämpfungsschicht 18 besteht typischer Weise aus einem Polymer, kann aber auch Keramik, Glass oder Metall enthalten. Weiterhin weist das untere Abschirmelement 4 eine Öffnung an der Seite des unteren Abschirmelements für ein Stromversorgungskabel 11 sowie für ein Datenkabel 12 auf.
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3 zeigt eine Ultraschallmoduls 16 in Aufsicht. Der Aufbau entspricht im Wesentlichen der Beschreibung der 1 oder der 2. In dem hier gezeigten Bild fehlt dem Ultraschallmodul 16 eine Erdungsplatte 3, um den dreidimensionalen Aufbau des Ultraschallmoduls 16 zu verdeutlichen. Von fünf Seiten weist das quaderförmige Ultraschallmodul 16 Abschirmelemente 4 auf. In der Aufsicht ist das Feld der Abschirmschicht 2 in Form von Kunststoffquadern zu erkennen. Die quaderförmigen Ultraschallwandler 1 weisen eine ähnliche Struktur wie die Ausgleichsschicht 2 auf und befinden sich direkt unter der Ausgleichsschicht 2. Die Ultraschallwandler 1 sowie die flexible Leiterplatte 10 mit ASICs 14 sowie Stromversorgungs- 11 und Datenkabel 12 sind von dem vorderen Abschirmelement 4 verdeckt. Die Abschirmelemente 4 sind durch ein Erdungskabel 15 geerdet.
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4 zeigt eine Ultraschallvorrichtung 22 mit mehreren durch Kondensatoren 7 verbundenen Ultraschallmodulen 16. Die Ultraschallmodule 16 sind wie in 1 oder wie in 2 beschrieben aufgebaut. Die Kondensatoren 7 sind jeweils mit zwei Abschirmeinheiten 5, die jeweils Teil eines Ultraschallmoduls 16 sind, elektrisch leitend verbunden. Sie können also entweder mit einem Abschirmelement 4 und/oder einer Erdungsplatte 3 verbunden sein. Weiterhin können auch mehrere Kondensatoren 7 zwei Abschirmeinheiten 5 miteinander verbinden. Die Kondensatoren 7 sind so ausgelegt, dass sie als analoge Frequenzfilter wirken. Sie weisen eine niedrige Impedanz bei hohen Frequenzen und eine hohe Impedanz bei niedrigen Frequenzen auf. Ist die Ultraschallvorrichtung 22 einem HF-Feld ausgesetzt, liegen die Abschirmeinheiten 5 der jeweiligen Ultraschallmodule 16 auf gleichem Potential. Weiterhin sind die mit den jeweiligen Abschirmeinheiten 5 verbunden Erdungskabel 15 sternförmig miteinander verbunden um Erdungsschleifen zu vermeiden. Bei den Kondensatoren 7 handelt es sich um MR-kompatible Elemente ohne Zinkbeschichtung. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, wurde weder ein Stromversorgungskabel 11 noch ein Datenkabel 12 eingezeichnet. Sie sind analog zu 1 oder analog zu 2 auch für die hier gezeigte Ultraschallvorrichtung 22 vorgesehen.
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5 zeigt eine Ultraschallvorrichtung 22 mit mehreren durch Isolatoren 8 verbundenen Ultraschallmodulen 16 im Querschnitt. Bei einem Isolator 8 handelt es sich um ein elektrisch nicht leitendes Bauteil. Der Aufbau der einzelnen Ultraschallmodule 16 mit Ultraschallwandlern 1, einer flexibler Leiterplatte 10 mit ASICs 14 sowie einer Ausgleichsschicht 2 entspricht der Beschreibung der 1. Alternativ können die einzelnen Ultraschallmodule auch wie in 2 beschrieben aufgebaut sein. Im Unterschied zu 1 und 2 ragt die Erdungsplatte 3 seitlich über ein Abschirmelement 4 hinaus, so dass sich die Erdungsplatten 3 benachbarter Ultraschallmodule 16 überlappen und parallele Ebenen ausbilden. Die Erdungsplatten 3 benachbarter Ultraschallmodule 16 sind durch einen Isolator, beispielsweise in Form eines Quaders bestehend aus Thermo- oder Duroplast, miteinander mechanisch verbunden. Dadurch bilden die benachbarten die Erdungsplatten 3 einen Kondensator. Wie in 4 beschrieben wirken diese Kondensatoren als Frequenzfilter. Weiterhin sind die mit den jeweiligen Abschirmeinheiten 5 verbundenen Erdungskabel 15 sternförmig miteinander verbunden um Erdungsschleifen zu vermeiden. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, wurden weder ein Stromversorgungskabel 11 noch ein Datenkabel 12 eingezeichnet. Sie sind analog zu 1 oder analog zu 2 auch für die hier gezeigte Ultraschallvorrichtung 22 vorgesehen.
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6 zeigt eine Ultraschallvorrichtung 22 mit einer Leiterplatte 9 zur koordinierten Steuerung der Ultraschallwandler 1 im Querschnitt. Die Ultraschallwandler 1 sind wie in 1 beschrieben mit einer Ausgleichsschicht 2 sowie einer flexiblen Leiterplatte 10 mit ASICs 14 verbunden. Alternativ kann zusätzlich wie in 2 beschrieben eine Dämpfungsschicht 18 angebracht werden. In dem hier gezeigten Beispiel sind drei Blöcke von Ultraschallwandlern 1 mit jeweils einer flexiblen Leiterplatte 10 mit ASICs 14 verbunden. Die flexible Leiterplatte 10 mit ASICs 14 ist zur Ansteuerung einzelner Ultraschallwandler 1 in den jeweiligen Blöcken geeignet. Um allerdings die Ultraschallwandler 1 in verschiedenen Blöcken koordiniert ansprechen zu können, ist eine weitere Leiterplatte 9 notwendig, die mit den jeweiligen flexiblen Leiterplatten 10 durch jeweils ein Datenkabel 12 verbunden ist. Um die Übersichtlichkeit zu erhöhen, wurde das Stromversorgungskabel 11 nicht eingezeichnet. Sie sind analog zu 1 oder analog zu 2 auch für die hier gezeigte Ultraschallvorrichtung 22 vorgesehen. Weiterhin weist die Ultraschallvorrichtung 22 eine einzelne Erdungsplatte 3 auf, die mit den jeweiligen, mit den Blöcken von Ultraschallwandlern 1 verbundenen Ausgleichsschichten 2 verbunden ist. Die Erdungsplatte 3 ist mit Abschirmelementen 4 so verbunden, dass sie eine Abschirmeinheit 5 formen, die die Ultraschallwandler 1 zusammen mit den Ausgleichsschichten 2 sowie den flexiblen Leiterplatte 10 umschließen. Es ist lediglich eine Öffnung für Kabel im unteren Abschirmelement 4 vorhanden. Die Abschirmeinheit 5 ist mit einem Erdungskabel 15 geerdet. Anders als hier dargestellt kann sich die Leiterplatte 9 auch innerhalb der Abschirmeinheit 5 befinden.
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7a zeigt eine Ultraschallvorrichtung 22 zur Erzeugung von HIFU in Aufsicht. Da die Ultraschallwandler 1 einzeln ansteuerbar sind, lässt sich mit mehreren solcher Ultraschallmodule 16 HIFU erzeugen. Um eine Fokussierung des Ultraschalls zu erleichtern sind die Ultraschallmodule 16 in Aufsicht keilförmig und bilden zusammen eine ringförmige Ultraschallvorrichtung 22. Weiterhin ist die Ultraschallvorrichtung 22 wie in 7b gezeigt gebogen ausgebildet. Dementsprechend sind auch die einzelnen Ultraschallmodule 16 und die Abschirmeinheiten 5 gebogen ausgebildet.
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In dem hier gezeigten Beispiel sind die einzelnen Module 16 durch Kondensatoren 7 verbunden. Alternativ können sich auch die Erdungsplatten 3 benachbarter Ultraschallmodule 16 überlappen, und der überlappende Bereich kann wie in 5 gezeigt mit einem Isolator 8 gefüllt werden. Die Ultraschallmodule 16 können wie in 1 und 2 beschrieben ausgebildet sein. Es kann sich bei den Ultraschallmodulen 16 aber auch jeweils um eine wie in 6 beschriebene Ultraschallvorrichtung 22 handeln, die mehr als nur einen Block von Ultraschallwandlern 1 aufweist.
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8 zeigt eine Patientenliege 13 mit einer Ultraschallvorrichtung 22. Die Ultraschallvorrichtung 22 befindet sich in einem Wasserbad 20, das Teil der Patientenliege 13 ist und sich unter der Liegefläche befindet. Das Wasserbad 20 dient sowohl der Kühlung der Ultraschallvorrichtung 22 als auch als Medium um den Ultraschall in den Körper des Patienten zu leiten. Die Patientenliege 13 ist dazu geeignet in Verbindung mit einem MRT-Gerät 19 benutzt zu werden. Die Ultraschallvorrichtung 22 ist mit einer Steuerungseinheit 21 in Form eines Computers verbunden. Die Steuerungseinheit 21 erlaubt die Aktivität der Ultraschallvorrichtung 22 zu steuern, beispielsweise die Position des Fokus des HIFU oder dessen Intensität.
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Obwohl die Erfindung im Detail durch die Ausführungsbeispiele näher illustriert und beschrieben wurde, so ist die Erfindung nicht durch die offenbarten Beispiele eingeschränkt und andere Variationen können vom Fachmann hieraus abgeleitet werden, ohne den Schutzumfang der Erfindung zu verlassen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 2012/0108976 A1 [0003]
