DE3703337C2 - Lithotripter mit integrierten PVDF-Folien zur Konkrementortung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lithotripter mit einem Stoßwel­ lengenerator zur Erzeugung eines Stoßwellenimpulses, der eine ebene Wellenfront aufweist, und mit einer akustischen Linse, die den Stoßwellenimpuls auf einen Fokuspunkt fokussiert.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 33 28 039 bekannt. Dort ist als Stoßwellenquelle ein Stoßwel­ lenrohr eingesetzt, welches eine elektrische Spule, eine Iso­ lierfolie und eine Kupfermembran umfaßt. Wird auf die Spule ein Stromimpuls gegeben, so werden in der vorgelagerten Membran Wirbelströme erzeugt, die die Membran von der Spule wegschla­ gen. In dem angrenzenden Übertragungsmedium, z. B. Wasser, bil­ det sich eine Stoßwelle aus. Diese wird durch eine akustische Linse fokussiert, deren Brennpunkt sich nach einem Einstellvor­ gang im Konkrement des Patienten befindet. Bei dem Konkre­ ment handelt es sich beispielsweise um einen Nierenstein.

Im Zusammenhang mit Einrichtungen gemäß der DE-OS 33 28 039 ist es aus der DE-OS 35 03 688 bekannt, zwischen der Linse und der Spule einen beispielsweise auf der Basis eines piezoelektri­ schen Polymers wie PVDF aufgebauten Druckaufnehmer anzuord­ nen, der Bestandteil einer der Überwachung der Funktion der Stoßwellenquelle dienenden Sicherheitseinrichtung ist.

Die Ortung des Konkrements hat dabei eine hohe Bedeutung. Je größer die Zielgenauigkeit ist, desto größer ist der therapeu­ tische Erfolg und desto kleiner die Belastung des Patienten. Es ist bekannt, die Ortung mit Röntgengeräten vorzunehmen. Aller­ dings kann dabei wegen der Strahlenbelastung nicht während der gesamten Stoßwellenbehandlung die Lage des Steins überprüft werden. Es werden jeweils nur von Zeit zu Zeit Röntgenbilder aufgenommen, um die Lage des Steins zu kontrollieren. Für eine kontinuierliche Überwachung der Steinlage ist man deswegen be­ reits dazu übergegangen, die Ortung des Konkrements mit Ultra­ schall vorzunehmen. So zum Beispiel 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 an­ schließend eine mechanische Korrelation der Position des Kon­ krements mit dem Brennpunkt des Stoßwellensystems vorgenommen wird. Aus der DE-OS 31 19 295 ist bekannt, die Ortung des Kon­ krements mit der Stoßwellenquelle selbst vorzunehmen. Im dort geschilderten System ist die Stoßwellenquelle eine Anordnung aus einer Vielzahl piezoelektrischer Wandlerelemente. Dieses Verfahren kann allerdings nur bei Stoßwellenquellen, deren Stoßwellenimpuls von piezoelektrischen Wandlerelementen hervor­ gerufen wird, angewendet werden.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lithotripter der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß eine fortlaufende Ultra­ schall-Ortung des Konkrements unabhängig von der Bauart der Stoßwellenquelle und unter Verwendung zumindest eines Teils des Laufweges des Stoßwellenimpulses möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine erste und eine zweite PVDF-Folie vorgesehen sind, deren piezo­ elektrisch aktivierte Bereiche jeweils lineare Arrays bilden, daß die beiden PVDF-Folien eben ausgebildet und parallel zur Linse auf deren dem Stoßwellengenerator zugewandten Vordersei­ te angeordnet sind, daß die erste PVDF-Folie zur Abgabe eines Ultraschall-Ortungsimpulses mit einem Ultraschall-Sender und die zweite PVDF-Folie mit einer Ultraschall-Empfangsschaltung verbunden sind, und daß Zeitverzögerungsmittel vorgesehen sind, die einen Phased-Array-Betrieb der beiden PVDF-Folien ermögli­ chen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß auch dadurch gelöst, daß eine PVDF-Folie vorgesehen ist, deren piezoelektrisch aktivier­ te Bereiche ein lineares Array bilden, daß die PVDF-Folie eben ausgebildet und parallel zur Linse auf deren dem Stoßwellen­ generator zugewandten Vorderseite angeordnet ist, daß die PVDF- Folie über Wechselschalter wahlweise an einen zur Abgabe eines Ultraschall-Ortungsimpulses vorgesehenen Ultraschall-Sender oder eine Ultraschall-Empfangsschaltung anschaltbar ist und daß Zeitverzögerungsmittel vorgesehen sind, die einen Phased-Array- Betrieb der PVDF-Folie ermöglichen.

Durch diese Maßnahmen kann unabhängig von der Konstruktion der Stoßwellenquelle die Konkrementortung im Echtzeitbetrieb vor­ genommen werden. Dabei durchlaufen die Ultraschall-Ortungsim­ pulse von der Linse ab den gleichen Laufweg wie die von der Stoßwellenquelle ausgehenden Stoßwellenimpulse. Das Konkrement läßt sich kontinuierlich beobachten, so daß Verschiebungen, z. B. auf Grund der Atemtätigkeit des Patienten, während der gesamten Behandlungsdauer verfolgt werden können.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.

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 Membran 7 (z. B. aus Kupfer) angeordnet ist. Die Spule 3 kann mit einem Spannungsimpuls U beaufschlagt werden. Eine solche Konstruktion ist auch als Stoßwellenrohr bekannt. An die Kupfermembran 7 schließt sich eine Wasservorlaufstrecke 9 an. In der Wasservorlaufstrecke 9 befindet sich als Fokussierungseinrichtung eine Linse 11. Die Wasservorlaufstrecke 9 wird stirnseitig von einer Ankoppelmem­ bran 13 abgeschlossen. Ein zylindrisches Rohrteil 15, welches stirnseitig zum einen von der Stoßwellenquelle 1 und zum an­ deren von der Ankoppelmembran 13 abgeschlossen ist, bildet ein Gehäuse. Dies ist mit der Koppelflüssigkeit Wasser gefüllt.

Die Ankoppelmembran 13 ist an die Hautoberfläche eines Pati­ enten 17 angelegt. Die Stoßwellenquelle 1 ist dabei so posi­ tioniert, daß der Fokus F der Linse 11 mit der Lage eines Kon­ krements 19, z. B. eines Nierensteins, zusammenfällt.

In Ausbreitungsrichtung gesehen vor der Linse 11 befinden sich eine erste und eine zweite PVDF-Folie 31 bzw. 33. Die PVDF-Fo­ lien sind eben ausgeführt und senkrecht zur Zentralachse 25 ausgerichtet. Sie liegen somit parallel zur Linse 11. Die PVDF-Folien 31, 33 weisen jeweils piezoelektrisch aktivierte Bereiche auf, die ein lineares Array bilden. Die erste PVDF-Fo­ lie 31 ist dabei an eine Ultraschall-Empfangsschaltung ange­ schlossen und die zweite PVDF-Folie 33 an einen Ultraschall- Sender zur Abgabe eines Ultraschall-Ortungsimpulses. Die beiden PVDF-Folien 31, 33 sind gemeinsam um die Zentralachse 25 herum drehbar.

Die beiden PVDF-Folien 31, 33 sind an Zeitverzögerungsleitungen oder -glieder (nicht gezeigt) angeschlossen, die einen Phased- Array-Betrieb der piezoelektrisch aktivierten Bereiche ermögli­ chen. Sind im Sendefall zum Beispiel die Zeitverzögerungsglie­ der nicht zugeschaltet, so wird der Ultraschall-Ortungsimpuls senkrecht zur PVDF-Folie 31 abgestrahlt und im zentralen Fokus F (Brennpunkt der Linse 11) fokussiert. Wird dagegen, wie schraffiert dargestellt, das Array der ersten PVDF-Folie 31 aufgrund der Zeitverzögerungsglieder mit einem um einen Winkel Alpha geschwenkten Ultraschall-Ortungsimpuls (und Verschiebung der aktiven Apertur sowohl bei Sendung als auch bei Empfang) betrieben, so wird dieser Ortungsimpuls durch die Linse 11 in einem Fokuspunkt F2 fokussiert, der in der Nachbarschaft des zentralen Fokuspunkts F liegt.

Durch Variation des Schwenkwinkels Alpha läßt sich der Fokus­ punkt F2 um den Fokus F und damit um das Konkrement 19 herum bewegen, so daß z. B. ein Sektorscan mit dem Drehpunkt bei C, d. h. im Zentrum der Linse 11, entsteht. Auf diese Weise ist eine Beobachtung sowohl des Fokus F (Brennpunkt der Linse 11, in dem sich das Konkrement 19 befindet) als auch der Umgebung des Fokus F auf dem Bildschirm der Ultraschall-Empfangsschal­ tung möglich. Während der Lithotripsiebehandlung kann also die Lage des Konkrements 19 kontinuierlich beobachtet werden, und im Falle einer Verschiebung aus dem Fokus F heraus können korrigierende Maßnahmen ergriffen werden.

Die beiden PVDF-Folien 31, 33 sind vorzugsweise direkt hinter­ einander und nahe der Linse 11 angeordnet. Es können weitere PVDF-Folien vorgesehen sein, die mit der ersten und zweiten PVDF-Folie 31, 33 gestapelt sind. Auch ist es möglich, die erste und zweite PVDF-Folie 31, 33 zu einer gemeinsamen PVDF- Folie, die über einen Wechselschalter wahlweise an den Ultra­ schall-Sender und an die Ultraschall-Empfangsschaltung an­ schaltbar ist, zusammenzufassen. Bei alledem ist es zweckmäßig, die piezoelektrisch aktivierten Array-Bereiche der beiden PVDF- Folien 31, 33 senkrecht zueinander auszurichten.

Die Abmessungen des Arrays auf den PVDF-Folien 31, 33 können recht groß gewählt werden, damit wegen der so erzielten großen Apertur eine gute Schichtfokussierung zustande kommt.

Die PVDF-Folien 31, 33 können unabhängig von dem eigentlichen Stoßwellenbetrieb betrieben werden, so daß der konventionelle Aufwand für die Synchronisierung mit der Stoßwellenquelle 1 entfällt.

Claims (10)

1. Lithotripter mit einem Stoßwellengenerator zur Erzeugung ei­ nes Stoßwellenimpulses, der eine ebene Wellenfront aufweist, und mit einer akustischen Linse, die den Stoßwellenimpuls auf einen Fokuspunkt fokussiert, dadurch gekenn­ zeichnet, daß eine erste und eine zweite PVDF-Folie (31, 33) vorgesehen sind, deren piezoelektrisch aktivierte Be­ reiche jeweils lineare Arrays bilden, daß die beiden PVDF-Foli­ en eben ausgebildet und parallel zur Linse (11) auf deren dem Stoßwellengenerator (1) zugewandten Vorderseite angeordnet sind, daß die erste PVDF-Folie (31) zur Abgabe eines Ultra­ schall-Ortungsimpulses mit einem Ultraschall-Sender und die zweite PVDF-Folie (33) mit einer Ultraschall-Empfangsschaltung verbunden sind, und daß Zeitverzögerungsmittel vorgesehen sind, die einen Phased-Array-Betrieb der beiden PVDF-Folien (31, 33) ermöglichen.

2. Lithotripter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden PVDF-Folien (31, 33) direkt hintereinander und nahe der Linse (11) angeordnet sind.

3. Lithotripter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß weitere PVDF-Folien vorgesehen sind, die mit der ersten und zweiten Folie (31, 33) gestapelt sind.

4. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Form des Ultraschall- Ortungsimpulses der Form des Stoßwellenimpulses gleicht.

5. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die PVDF- Folien (31, 33) gemeinsam um eine Zentralachse (25) drehbar sind.

6. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß bei den beiden PVDF-Folien (31, 33) die piezoelektrisch aktivierten Array-Bereiche senkrecht zueinander ausgerichtet sind.

7. Lithotripter mit einem Stoßwellengenerator zur Erzeugung eines Stoßwellenimpulses, der eine ebene Wellenfront auf­ weist, und mit einer akustischen Linse, die den Stoßwellenim­ puls auf einen Fokuspunkt fokussiert, dadurch gekennzeichnet, daß eine PVDF-Folie vorge­ sehen ist, deren piezoelektrisch aktivierte ein Bereiche line­ ares Array bilden, daß die PVDF-Folie eben ausgebildet und parallel zur Linse (11) auf deren dem Stoßwellengenerator (1) zugewandten Vorderseite angeordnet ist, daß die PVDF-Folie über einen Wechselschalter wahlweise an einen zur Abgabe ei­ nes Ultraschall-Ortungsimpulses vorgesehenen Ultraschall-Sen­ der oder eine Ultraschall-Empfangsschaltung anschaltbar ist, und daß Zeitverzögerungsmittel vorgesehen sind, die einen Phased-Array-Betrieb der PVDF-Folie ermöglichen.

8. Lithotripter nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die PVDF-Folie um eine Zen­ tralachse (25) drehbar ist.

9. Lithotripter nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die PVDF-Folie zwei piezoelektrisch aktivierte, senkrecht zueinander ausgerich­ tete Array-Bereiche aufweist.

10. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ab­ gaben der Ultraschall-Ortungsimpulse und der Bildaufbau nach dem Prinzip des Sektorscans erfolgen.