DE3703338A1 - Lithotripter mit integrierter ortungsvorrichtung - 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 Einstell­ vorgang in dem Konkrement des Patienten befindet. Bei dem Kon­ krement handelt es sich beispielsweise um einen Nierenstein.

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 überprüfen. Für eine kontinuierliche Überwachung der Steinlage ist man deswegen bereits dazu übergegangen, die Ortung des Konkrements mit Ultraschall durchzuführen. 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 anschließend eine mechanische Korrelation der Position des Kon­ krements mit dem Brennpunkt des Stoßwellensystems vorgenommen wird.

Weiterhin ist aus der DE-OS 31 19 295 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.

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 möglich ist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine ebene PVDF-Folie mit in Array-Form piezoelektrisch aktivierten Bereichen zwischen dem Stoßwellengenerator und der Vorderseite der Linse parallel zu deren Stirnseite angeordnet ist, daß die piezoelektrische aktivierten Bereiche an eine Ultraschall-Emp­ fangsschaltung angeschlossen sind, und daß auf der Rückseite der Linse an deren Rand mindestens ein Ausschnitt eines Ultra­ schall-Ringarrays angeordnet ist, welcher an einen Ultra­ schall-Sender zur Abgabe eines Ultraschall-Ortungssignals ange­ schlossen ist.

Vorteil dieser Einrichtung ist es, daß die von dem Ringarray ausgesandten Ultraschall-Ortungssignale nach ihrer Reflektion an körperinternen Strukturen und dem Konkrement etwa den glei­ chen Laufweg zu der Empfänger-PVDF-Folie nehmen, den auch der Stoßwellenimpuls und dessen Echos nehmen müssen. Für den Fall, daß die Ultraschall-Empfangsschaltung Zeitverzögerungselemente umfaßt, die einen Phased-Array-Betrieb der piezoelektrisch aktivierten Bereiche ermöglicht, kann um den Fokuspunkt herum ein Gebiet abgetastet werden. Durch Veränderung der Verzöge­ rungszeiten kann der Schwenkwinkel und damit die Lage des steinseitigen Fokus für den Empfang der Echos des Ultraschall- Ortungssignals verändert werden.

Anstelle der genannten Folie kann auch das Ringarray als Emfän­ ger verwendet werden. Die genannte Aufgabe wird daher erfin­ dungsgemäß auch dadurch gelöst, daß am Rand der Linse 11 ein Ultraschall-Ringarray 3 angeordnet ist, welches an einem Ul­ traschall-Sender und -Empfänger angeschlossen ist.

Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand zweier Figuren. Es zeigen:

Fig. 1 ein Stoßwellenrohr, eine PVDF-Folie, eine Linse und ein vor der Linse angeordnetes Ultraschall-Ringarray; und

Fig. 2 das Ringarray in Aufsicht.

In Fig. 1 ist eine Stoßwellenquelle 1 dargestellt. Die Stoßwel­ lenquelle 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 9 befindet sich als Fokussierungseinrichtung eine Linse 11. Die Wasservorlauf­ strecke 9 wird stirnseitig von einer Ankoppelmembran 13 abge­ schlossen. Ein zylindrisches Rohrteil 15, das an einer Stirn­ seite an der Stoßwellenquelle 1 und an der anderen Stirnsei­ te an der Ankoppelmembran 13 abgeschlossen ist, bildet ein Gehäuse. Dieses 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 Fokus F der Linse 11 mit der Lage eines Konkre­ ments 19, z.B. eines Nierensteins, zusammenfällt. In Ausbrei­ tungsrichtung gesehen vor der Linse 11 befindet sich eine ebene PVDF-Folie 33 mit in Array-Form piezoelektrisch aktivierten Bereichen, die an einer konventionellen Ultraschall-Empfangs­ schaltung (nicht gezeigt) angeschlossen sind. Die Ultraschall- Empfangsschaltung kann dabei insbesondere Zeitverzögerungsele­ mente umfassen, die einen Phased-Array-Betrieb des Arrays im Empfangsfall ermöglichen. Die PVDF-Folie 33 ist nahe der Vor­ derseite der Linse 11 und parallel zu deren Stirnseite angeord­ net. Die PVDF-Folie 33 steht somit senkrecht zur Hauptachse 25.

Auf der Rückseite der Linse 11, und zwar an deren äußerem Rand, ist ein Ultraschall-Ringarray 37 etwa gleichen Außendurchmes­ sers angeordnet. Dieses ist an einen Ultraschall-Sender (nicht gezeigt) zur Abgabe eines Ultraschall-Ortungssignals ange­ schlossen. Die Wandlerelemente 39 des Ultraschall-Ringarrays 37 sind in bezug auf die durch den Stoßwellengenerator 1 und die Linse 11 festgelegte Zentralachse 25 geneigt. Die Neigung ist vorzugsweise so vorgenommen, daß die abgestrahlten Ultraschall- Ortungssignale sich im Brennpunkt F der Linse 11 treffen.

Das Ultraschall-Ringarray 37 ist vorliegend in vier ringförmig verteilte Ausschnitte 37 a, 37 b, 37 c, 37 d unterteilt, von denen jeweils zwei einander gegenüberliegende Ausschnitte, also die Ausschnitte 37 a, 37 b einerseits und die Ausschnitte 37 c, 37 d andererseits, zur Erzeugung eines Sektorscans in zwei senkrecht aufeinander stehenden Abtastebenen dienen. Das Ultraschall- Ringarray 37 braucht dabei nicht einen vollständigen Ring zu bilden, sondern es reicht ein einziger Ausschnitt. Anstelle der zuvor genannten vier Ausschnitte 37 a bis 37 d, die sich jeweils über 90° erstrecken, sind auch lediglich zwei Ausschnitte 37 a, 37 b oder 37 c, 37 d, die sich über 90° erstrecken, möglich. Es kann dann allerdings nicht entlang zweier Abtastebenen, die senkrecht aufeinander stehen, gesendet werden.

Zur Erhöhung der Empfangsleistung der PVDF-Folie 33 kann es zweckmäßig sein, weitere aktivierte PVDF-Folien direkt auf- oder hintereinander anzuordnen. Außerdem sollte die Möglichkeit vorgesehen werden, die PVDF-Folie 33 um die Zentralachse 25 drehbar auszuführen. Damit können beim Empfang verschiedene Abtastebenen ausgewählt werden.

Vorteil der gezeigten Einrichtung ist es, daß während der ge­ samten Lithotripsiebehandlung die Lage des Konkrements 19 (in Relation zum Fokus F) beobachtet werden kann. Verschiebungen des Konkrements 19 aus dem Fokus F heraus können rechtzeitig erkannt und korrigiert werden.

In Fig. 2 ist schematisch das Ringarray 37 in Frontansicht dar­ gestellt. Es umfaßt vier Ausschnitte 37 a, 37 b, 37 c und 37 d, die sich jeweils über 90° erstrecken. Zwei gegenüberliegende Aus­ schnitte, also 37 a, 37 b und 37 c, 37 d, dienen jeweils zur Erzeu­ gung eines elektronischen Sektorscans in einer Ebene parallel zu den Ausschnitten. Die relativ kurzen Ultraschall-Wandlerele­ mente 39 sind in Richtung auf den Fokuspunkt F geneigt.

Die PVDF-Folie 33 kann entfallen, wenn das Ringarray 37 auch für den Phased-Array-Empfang, und zwar entsprechend der Sen­ dung, verwendet wird. In diesem Fall (nicht gezeigt) wäre also das Ringarray 37 an einen Ultraschall-Sender und -Empfänger anzuschließen.

Claims (8)

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 ebene PVDF-Folie (33) mit in Array- Form piezoelektrisch aktivierten Bereichen zwischen dem Stoß­ wellengenerator (1) und der Vorderseite der Linse (11) parallel zu deren Stirnseite angeordnet ist, daß die piezoelektrisch ak­ tivierten Bereiche an eine Ultraschall-Empfangsschaltung ange­ schlossen sind, und daß auf der Rückseite der Linse (11) an deren Rand mindestens ein Ausschnitt (37 a, 37 b, 37 c, 37 d) eines Ultraschall-Ringarrays (37) angeordnet ist, welcher an einen Ultraschall-Sender zur Abgabe eines Ultraschall-Ortungssignals angeschlossen ist.

2. Lithotripter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß mehrere PVDF-Folien direkt hintereinander vorgesehen sind.

3. Lithotripter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die PVDF-Folie (33) zusammen mit dem oder den Ausschnitt(en) des Ringarrays (37) um eine Zen­ tralachse (25) drehbar ist.

4. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vier ringförmig verteilte Ausschnitte (37 a, 37 b, 37 c, 37 d) vorgesehen sind, von denen jeweils zwei einander gegenüberliegende Ausschnitte zur Erzeu­ gung eines elektronischen Sektorscans in zwei senkrecht aufei­ nander stehenden Abtastebenen dienen.

5. Lithotripter nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die vier Ausschnitte (37 a. 37 b, 37 c, 37 d) sich jeweils über 90° erstrecken.

6. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wandlerele­ mente (39) des Ausschnitts (37 a, 37 b, 37 c, 37 d) in bezug auf eine durch den Stoßwellengenerator (1) und die Linse (11) fest­ gelegte Zentralachse (25) geneigt sind.

7. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ultraschall-Empfangs­ schaltung Zeitverzögerungselemente umfaßt, die einen Phased- Array-Betrieb der piezoelektrisch aktivierten Bereiche er­ moglichen.

8. 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 am Rand der Linse (11) ein Ultraschall- Ringarray (3) angeordnet ist, welches an einem Ultraschall- Sender und -Empfänger angeschlossen ist.