DE3703333A1 - Lithotripter mit vor der fokussierungseinrichtung angeordnetem ultraschall-wandler fuer die sektorabtastung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lithotripter zur Zertrümmerung ei­ nes Konkrements im menschlichen Körper mittels Stoßwellenim­ pulsen, die von einer Stoßwellenquelle erzeugt und von einer Fokussierungseinrichtung gebündelt sind.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 33 28 039 bekannt. Dort ist als Stoßwellen­ quelle ein Stoßwellenrohr eingesetzt, welches eine elektrische Spule, eine Isolierfolie und eine Kupfermembran umfaßt. Wird auf die Spule ein Stromimpuls gegeben, so werden in der vorge­ lagerten Membran Wirbelströme erzeugt, die die Membran von der Spule wegschlagen. In dem angrenzenden Übertragungsmedium, z.B. Wasser, bildet sich eine Stoßwelle aus. Diese wird durch eine akustische Linse fokussiert, deren Brennpunkt sich nach einem Einstellvorgang in dem Konkrement des Patienten befindet. Dabei kann es sich z.B. um einen Nierenstein handeln.

Die Ortung des Konkrements hat eine hohe Bedeutung. Je größer die Zielgenauigkeit ist, desto größer ist der therapeutische Erfolg und desto kleiner die Belastung des Patienten. Es ist bekannt, die Ortung mit Röntgengeräten vorzunehmen. Allerdings kann dabei wegen der Strahlenbelastung nicht während der ge­ samten Stoßwellenbehandlung die Lage des Steins überprüft wer­ den. Es werden jeweils nur von Zeit zu Zeit Röntgenbilder auf­ genommen, um die Lage des Steins zu überprüfen. Für eine konti­ nuierliche Überwachung der Steinlage ist man deswegen bereits dazu übergegangen, die Ortung des Konkrements mit Ultraschall vorzunehmen. So z.B. ist aus der DE-PS 34 27 001 ein Ortungs- und Positionierverfahren bekannt, bei welchem mittels eines Ultraschall-Schwingers das Konkrement geortet wird, vorgegebene Markierungsmarken gesetzt werden und anschließend eine mechani­ sche Korrelation der Position des Konkrements mit dem Brenn­ punkt des Stoßwellensystems vorgenommen wird.

Aus der DE-OS 31 19 295 ist weiterhin bekannt, die Ortung des Konkrements mit der Stoßwellenquelle selbst vorzunehmen. Im dort geschilderten System ist die Stoßwellenquelle eine Anord­ nung einer Vielzahl von piezoelektrischen Wandlerelementen. Dieses Verfahren kann allerdings nur bei Stoßwellenquellen, deren Stoßwellenimpuls mit piezoelektrischen Elementen hervor­ gerufen wird, angewendet werden.

Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß eine Überwachung und Auswahl des Laufweges der Stoßwellenimpulse mit Hilfe der Ultraschall-Ortungssignale auch bei Lithotriptersystemen wün­ schenswert ist, die den Stoßwellenimpuls ohne piezoelektrische Elemente erzeugen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, einen Lithotripter der ein­ gangs genannten Art so auszugestalten, daß eine fortlaufende Ultraschall-Ortung des Konkrements unabhängig von der Stoß­ wellenquelle und unter gleichzeitiger Überprüfung des Laufwe­ ges der Stoßwellenimpulse möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ein Ultraschall-Sektorscanner vorgesehen ist, dessen Abtaststrahl von einem Punkt ausgeht, der auf der Zentralachse zwischen der Stoßwellenquelle und der Fokussierungseinrichtung liegt.

Ist als Fokussierungseinrichtung beispielsweise eine akustische Sammellinse vorgesehen, so wird der Ultraschall-Sektorscanner in den ersten Fokus der Linse, der der Stoßwellenquellensei­ te zugeordnet ist, angeordnet. Der Ultraschall-Sektorscanner sendet von dem ersten Fokus Ultraschall-Ortungsimpulse als Ab­ taststrahlen aus, die fächerförmig auf der Linsenoberfläche auftreffen. Die Linse kann dabei als bikonkave Linse konzi­ piert sein.

Durch die Linse werden die Abtaststrahlen in einen Parallelscan umgerichtet. Der Parallelscan erfaßt dann das Gebiet, in wel­ chem das Konkrement im Patienten liegt, und einen großen Teil der Umgebung dazu. Wird z.B. die Lage des Fokus der Stoßwel­ lenimpulse in das Ultraschall-Bild eingeblendet, so kann ei­ ne Verschiebung des Konkrements aus dem Fokus heraus ohne Schwierigkeiten erfaßt und beobachtet werden. Dieses ist im Echtzeitbetrieb während der gesamten Lithotripsiebehandlung des Patienten möglich.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Figur.

Die Figur zeigt ein Stoßwellenrohr mit einem Sektorscanner im Strahlengang zwischen einer Stoßwellenquelle und einer Fokus­ sierungseinrichtung.

In der Figur ist eine Stoßwellenquelle 1 dargestellt. Die Stoß­ wellenquelle 1 umfaßt eine elektrische Spule 3, vor der, durch eine Isolierfolie 5 getrennt, eine Kupfermembran 7 angeordnet ist. Die Spule 3 kann mit einem Spannungsimpuls U beaufschlagt werden. An die Kupfermembran 7 schließt sich eine Wasservor­ laufstrecke 9 an. In der Wasservorlaufstrecke 7 befindet sich als Fokussierungseinrichtung eine Linse 11. Die Wasservorlauf­ strecke 9 wird stirnseitig von einer Ankoppelmembran 13 abge­ schlossen. Ein zylindrisches Rohrteil 15, welches stirnseitig zum einen von der Stoßwellenquelle 1 und zum anderen von der Ankoppelmembran 13 abgeschlossen ist, bildet ein Gehäuse. Dies ist mit der Koppelflüssigkeit Wasser gefüllt.

Die Ankoppelmembran 13 ist an die Hautoberfläche eines Patien­ ten 17 angelegt. Die Stoßwellenquelle 1 ist dabei so positio­ niert, daß der zweite Fokus F der Linse 11 mit der Lage eines Konkrements 19, z. B. eines Nierensteins, zusammenfällt. In Ausbreitungsrichtung gesehen vor der Linse 11 befindet sich im ersten Fokus F′ ein Ultraschall-Spiegel 27, der von einem seit­ lich angeordneten Ultraschall-Übertrager 29 beschallt wird. Der Ultraschall-Spiegel 27 wirkt zusammen mit dem Ultraschall-Über­ trager 29 als dreh- oder schwenkbarer Ultraschall-Wandler 21, der sektorförmig einen Abtaststrahl 31 aussendet. Der Ultra­ schall-Spiegel 27 weist eine Drehachse 23 auf, die im Fokus F′ senkrecht auf der Zentralachse 25 der Fokussierungseinrichtung oder Linse 11 steht. Der schwenkbare Abtaststrahl 31 geht also vom Punkt F′ aus.

Alternativ zu der Kombination aus Ultraschall-Spiegel 27 und Ultraschall-Übertrager 29 kann - was nicht gezeigt ist - als Ultraschall-Wandler 21 auch ein Einzelwandler oder ein Array, z.B. ein Annular Array, aus piezoelektrischen Ultraschall-Ele­ menten verwendet werden. Dies Array wäre wie der Spiegel 27 anzuordnen und zu bewegen, um den Scan durchzuführen.

Der dargestellte Sektorscanner weist Antriebs- und Rückmelde­ glieder für den Ultraschall-Wandler 21 auf, die weitgehend außerhalb des Schallwegs der Stoßwellenimpulse angeordnet sind. Die Antriebs-und Rückmeldeglieder umfassen insbesondere eine mechanische Welle, die zum rotatorischen Antrieb des Ultra­ schall-Spiegels 27 (bzw. des Ultraschall-Wandlers) vorgesehen ist und gegebenenfalls elektrische Zuleitungen für den Ultra­ schall-Wandler 21 enthält. Diese Welle (nicht gezeigt) fällt mit der Drehachse 23 zusammen.

Es ist eine Synchronisierungseinrichtung (nicht gezeigt) vorge­ sehen, die den Auslösezeitpunkt jedes Stoßwellenimpulses mit der Winkelstellung Alpha des Ultraschall-Wandlers 21 synchro­ nisiert. Die Synchronisierungseinrichtung ist vorzugsweise so ausgebildet, daß nur bei einer Winkelstellung Alpha von ±90° jeweils ein Stoßwellenimpuls am Spiegel oder Wandler vorbei­ läuft. In diesen beiden Stellungen wird der Stoßwellenimpuls durch den Ultraschall-Spiegel 27 (bzw. den Ultraschall-Wand­ ler 21) nur geringfügig abgeschattet und ist in seiner Wirkung wenig vermindert. Außerdem wird die Zerstörungswirkung des Stoßwellenimpulses auf den Spiegel oder Wandler damit gemin­ dert.

Es ist angebracht, die Drehachse 23 des Ultraschall-Spiegels 27 (bzw. des Ultraschall-Wandlers 21) um die Zentralachse 25 der Linse 11 um einen Winkel Beta drehbar auszuführen. Dadurch wird die Möglichkeit geschaffen, den Patienten 17 nicht lediglich in einem ebenen Parallelscan abzutasten, sondern einen Zylinder innerhalb des Patienten 17 zu beschallen oder auch eine beson­ ders zweckmäßige Abtastebene auszuwählen.

Vorteil der dargestellten Einrichtung ist es, daß zusammen mit der Verdrehung der Abtastebene der gesamte Schallzugang für den Stoßwellenimpuls untersucht werden kann. Mit anderen Worten, der gesamte Weg des Stoßwellenimpulses kann überwacht, die An­ kopplung kann überprüft und das Vorhandensein von Schallhinder­ nissen wie Luft oder Knochen kann festgestellt werden. Damit kann eine Optimierung der Ankopplung bzw. der Einschallrichtung vorgenommen werden. Zu diesem Zweck ist es sinnvoll, den Weg des Stoßwellenimpulses in das B-Bild des Ultraschall-Gerätes einzublenden. Mehrfachechos, die möglicherweise innerhalb der Linse 11 hervorgerufen werden und zu Doppelbildern führen könn­ ten, können durch Vergütung der Linse 11 unterdrückt werden.

Wenn die Drehachse 23 vor oder hinter dem Fokus F′ angeordnet wird, kann ein Divergent- oder Convergent Scan erzeugt werden.

Eine weitere (nicht gezeigte) Ausführungsform verwendet zwei mechanische Sektorscansysteme etwas außermittig, symmetrisch zur Zentralachse 25 dicht beieinander angebracht, die senkrecht aufeinanderstehende Ebenen abtasten und gleichzeitig darstel­ len.

Claims (6)

1. Lithotripter zur Zertrümmerung eines Konkrements im mensch­ lichen Körper mittels Stoßwellenimpulsen, die von einer Stoß­ wellenquelle erzeugt und von einer Fokussierungseinrichtung gebündelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ultraschall-Sektorscanner vorgesehen ist, dessen Ab­ taststrahl (31) von einem Punkt (F′) ausgeht, der auf der Zentralachse (25) zwischen der Stoßwellenquelle (1) und der Fokussierungseinrichtung (11) liegt.

2. Lithotripter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fokussierungseinrichtung (11) eine akustische Sammellinse ist.

3. Lithotripter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ultraschall-Sektorscanner ei­ nen Ultraschall-Spiegel (27) und einen seitlich angeordneten, feststehenden Ultraschall-Übertrager (29) umfaßt, wobei der Ul­ traschall-Spiegel (27) um eine auf der Zentralachse (25) lie­ gende Drehachse (23) drehbar ist und der Ultraschall-Übertrager (29) zur Beschallung des Ultraschall-Spiegels (27) vorgesehen ist.

4. Lithotripter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Ultraschall-Sektorscanner ei­ nen Einzelwandler oder ein Ultraschall-Array umfaßt.

5. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschall-Sektorscanner um die Zentralachse (25) um einen Winkel (Beta) von mindestens 90° drehbar ist.

6. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, gekenn­ zeichnet durch eine Synchronisiereinrichtung, die den Auslösepunkt jedes Stoßwellenimpulses mit der Winkelstel­ lung des Schwenkwinkels (Alpha) des Abtaststrahls des Ultra­ schall-Sektorscanners synchronisiert.