DE3713816A1 - Ultraschall-therapievorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Ultraschall-Therapievorrich­ tung zum Einwirkenlassen eines Ultraschallstrahles auf einen Stein (Gallenstein, Blasenstein, Nierenstein, usw.) oder einen Tumor und insbesondere eine Vorrichtung zum Anzeigen eines Tomogrammes eines interessierenden Be­ reiches (ROI) eines Patienten und zum Einstellen eines Applikators, beispielsweise eines Ultraschallstrahlsen­ ders, in solcher Stellung, daß der hiervon emittierte Strahl genau auf den in dem interessierenden Bereich vorliegenden Stein oder Tumor fokussiert ist.

Bei einer Therapievorrichtung zum Einwirkenlassen eines Ultraschallstrahles für die Zersetzung eines Steines ist es erforderlich, den Strahl genau auf den Stein zu fokussieren, damit dieser wirksam ohne Zerstörung der Gewebe in dessen enger Nachbarschaft zertrümmert wird. Daher muß der Applikator zum Aussenden des Strahles in solcher Stellung eingestellt werden, daß die Strahl­ aussendung scharf auf den Stein selbst fokussiert ist. Um den Applikator genau zu positionieren, muß ein Tomo­ gramm des interessierenden Bereiches angezeigt werden, damit ein Arzt die richtige Lokalisierung des Steines feststellen oder bestätigen kann.

Die japanische Patentanmeldung 59-1 01 143 beschreibt eine Therapievorrichtung mit einem Ultraschallsender und zwei Ultraschallwandlern. Der Ultraschallsender sendet einen Ultraschallstrahl zum Zertrümmern oder Zer­ legen eines Steines aus. Die Wandler werden verwendet, um in zwei gewählten, sich schneidenden Ebenen die Bilder des vorliegenden interessierenden Bereiches zu liefern und anzuzeigen. Durch Prüfen dieser Bilder, d.h. der beiden Tomogramme, kann der Arzt die genaue Lokalisierung des Steines feststellen. Da jedoch die Bedienungsperson nicht genau klar die exakte Stelle bestimmen kann, auf die der emittierte Strahl fokussiert ist, kann er bzw. sie nicht den Strahlsender oder -emitter bewegen, um sicherzustellen, daß der Ultraschallstrahl scharf auf den Stein fokussiert ist.

Die EP-OS 01 48 653 beschreibt eine Ultraschall-Therapie­ vorrichtung mit einem piezoelektrischen Hauptwandler und einem daran befestigten piezoelektrischen Hilfs­ wandler. Der Hauptwandler wird verwendet, um einen Ultra­ schallstrahl zum Zerlegen eines Steines zu emittieren, und der Hilfswandler ist vorgesehen, um ein Tomogramm des interessierenden Bereiches zu bilden, in welchem der Stein gefunden wurde. Der Hauptwandler ist auf einer Trägereinrichtung gelagert, die dazu verwendet wird, den Hauptwandler entlang der X-, Y- und Z-Achsen zu ver­ fahren, die einander rechtwinklig schneiden. Die Vor­ richtung hat außerdem eine Anzeigeeinrichtung zum An­ zeigen des Tomogrammes und ein Kreuz zum Bezeichnen des theoretischen Brennpunktes des piezoelektrischen Haupt­ wandlers. Die Bedienungsperson betätigt die Trägerein­ richtung in der X-Richtung, um so den Hauptwandler in der X-Richtung zu verfahren, bis das Kreuz auf dem Schirm der Anzeigeeinrichtung erscheint. Dann betätigt er oder sie die Trägereinrichtung in der Y- und Z-Richtung, um dadurch den Hauptwandler in den Y- und Z-Richtungen zu verfahren, bis das Kreuz in der Mitte des auf dem Schirm angezeigten Bildes des Steines liegt. Auf diese Weise kann der piezoelektrische Hauptwandler in eine optimale Position gebracht werden.

Dennoch ist es aus den folgenden beiden Gründen zeitauf­ wendig, das Bild des Steines in das Blickfeld des piezo­ elektrischen Hilfswandlers zu verfahren.

Zunächst zeigt die Anzeigeeinrichtung lediglich ein Tomo­ gramm an.

Sodann bewegt sich der Stein, wenn der Patient atmet oder sich bewegt.

Da weiterhin lediglich ein Tomogramm angezeigt wird, kann die Bedienungsperson nicht ein stereoskopisches Bild des Steines wahrnehmen, und somit kann sie nicht mit Sicher­ heit wissen, ob der Stein durchgehend zerlegt wurde oder nicht. In den meisten Fällen ist ein Stein nicht in gleichem Ausmaß in allen Richtungen zerkleinert, wenn ein Ultraschallstrahl auf ihn einwirkt. Selbst wenn ent­ sprechend ein Tomogramm des interessierenden Bereiches es nahelegt, daß der Stein in einem ausreichenden Ausmaß in einer Richtung zerlegt wurde, so kann er in einer anderen Richtung in dem gleichen Ausmaß nicht zerlegt sein. In diesem Fall kann der Arzt irrtümlich annehmen, daß der Stein vollständig zerlegt wurde und somit dazu neigen, keine weitere Heilbehandlung vorzunehmen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Ultraschall-Therapievorrichtung zu schaffen, die es einer Bedienungsperson positiv erlaubt, einen Ultraschallstrahl auf ein Objekt, wie beispielsweise einen Stein, zu fokussieren, das in einem interessierenden Bereich eines Patienten vorliegt, und ein stereoskopisches Bild dieses Objektes wahrzunehmen bzw. sichtbar zu machen.

Diese Aufgabe wird bei einer Ultraschall-Therapievor­ richtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 erfindungsgemäß durch die in dessen kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Patentansprüchen 2 bis 9.

Die Erfindung schafft also eine Ultraschall-Therapievor­ richtung mit:
wenigstens einem Ultraschallstrahlsender zum Aussenden eines Ultraschallstrahles auf ein Objekt in einem Patien­ ten, um das Objekt zu behandeln,
wenigstens zwei Ultraschallwandlern zum Einwirkenlassen von Ultraschallstrahlen auf den Patienten und zum Erfas­ sen der vom Patienten kommenden Ultraschallechosignale, um dadurch zwei Tomogramme jeweils einer gewählten Ebene des Patienten zu erzeugen, wobei eine Ebene die andere Ebene auf einer Linie schneidet, die durch einen Bereich verläuft, in welchem der durch den Ultraschallstrahl­ sender ausgesandte Strahl fokussiert ist,
ein Trägerglied zum Lagern des Ultraschallstrahlsenders und der Ultraschallwandler in einer spezifischen Lage­ beziehung,
eine Einrichtung zum mechanischen Antreiben des Träger­ gliedes derart, daß der von dem Ultraschallstrahlsender ausgesandte Strahl auf eine gegebene Stelle im Patien­ ten fokussiert ist,
eine Einrichtung zum Einspeisen von Ansteuersignalen in den Ultraschallstrahlsender,
eine Signalübertragungseinrichtung zum Einspeisen von Ansteuersignalen zu den Ultraschallwandlern während der Zeitdauer, in der keine Ansteuersignale zu dem Ultra­ schallstrahlsender gespeist sind,
eine Signalempfangseinrichtung zum Empfangen von Echo­ signalen entsprechend den durch die Ultraschallwandler erfaßten Ultraschallechos, und
eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen von durch die Ultra­ schallwandler gebildeten Tomogrammen entsprechend den von der Signalempfangseinrichtung eingespeisten Signa­ len und zum Anzeigen einer ersten Markierung, die einen Bereich anzeigt, in welchem der von dem Ultraschallstrahl­ sender ausgesandte Ultraschallstrahl fokussiert ist, und einer zweiten Markierung, die eine Schnittlinie der bei­ den Ebenen wiedergibt.

Das Trägerglied wird mechanisch angetrieben, bis entweder ein Tomogramm die erste Markierung überlappt, um dadurch den Ultraschallstrahlsender in solcher Lage einzustel­ len, daß der vom Strahlsender emittierte Strahl auf das medizinisch zu behandelnde Objekt fokussiert ist. Das heißt, diese Positionierung oder Justierung wird auf die folgende Weise vorgenommen:

Zunächst wird das Trägerglied angesteuert, um so die beiden Tomogramme zu bewegen, bis sie die zweite Mar­ kierung überlappen, welche die Schnittlinie darstellt. Dann wird das Trägerglied angesteuert oder angetrieben, während die Tomogramme in dem sich überlappenden Zustand gehalten werden, um so das Bild des Objektes entlang der zweiten Markierung zu verfahren, bis das Bild die erste Markierung überlappt. Auf diese Weise zeigt die Anzeige­ einrichtung zwei Tomogramme gleichzeitig an. Dies ermög­ licht es einer Bedienungsperson, ein stereoskopisches Bild des Objektes sichtbar zu machen bzw. wahrzunehmen.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Steinzertrümmerers nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Er­ findung,

Fig. 2 eine Vordersicht des im Steinzertrümmerer von Fig. 1 verwendeten Applikators,

Fig. 3A bis 3F Zeitdiagramme zur Erläuterung des Betrie­ bes des in Fig. 1 gezeigten Steinzerlegers,

Fig. 4A und 4B Bilder, die durch die im Steinzerleger von Fig. 1 verwendete Anzeigeeinrichtung angezeigt sind,

Fig. 5 ein Blockschaltbild der elektronischen Schaltung eines anderen Ausführungsbei­ spiels der Erfindung, und

Fig. 6 die Hauptkomponenten eines weiteren Aus­ führungsbeispiels der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung. Ein Patient 3 mit einem Stein in seiner oder ihrer Niere sitzt in einer mit Wasser 2 gefüllten Badewanne 1. Ein Applikator 4 ist in die Badewanne 1 eingetaucht. Wie in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, umfaßt der Applikator 4 eine Trägerplatte 5, sieben Ultraschallstrahlsender 6 A bis 6 G und zwei Ultraschallwandler 7 A und 7 B. Die Trägerplatte 5 hat einen Durchmesser von ungefähr 350 mm und eine sphärisch konkave Oberfläche.

Die Strahlsender 6 A bis 6 G sind an der sphärisch konkaven Fläche der Platte 5 befestigt und so ausgelegt, daß sie Ultraschallstrahlen zum Zerlegen des Steines aussenden. Sie sind kreisförmige piezoelektrische Elemente mit einem Durchmesser von ungefähr 100 mm und derart angeordnet, daß die von ihnen ausgesandten Ultraschallstrahlen auf einen Punkt fokussiert sind. Sie können durch eine ringförmige Anordnung von piezoelektrischen Elementen, durch eine phasenmäßige Anordnung von piezoelektrischen Elementen oder durch eine Einheit aus piezoelektrischen Elementen und einer akustischen Linse zum Fokussieren der von diesen Elementen ausgesandten Ultraschallstrahlen ersetzt werden. Ultraschallwandler 7 A und 7 B sind ebenfalls an der sphärisch konkaven Fläche der Platte 5 befestigt und dienen dazu, zwei Tomogramme des interessierenden Bereiches des Patien­ ten 3 zu bilden. Jeder der Wandler 7 A und 7 B hat ein Feld oder eine Anordnung von piezoelektrischen Elementen, das bzw. die von der gleichen Art ist, wie diese in einer Ultra­ schall-Diagnosevorrichtung verwendet wird, um ein B-Modus- Tomogramm zu erzeugen. Beide Wandler 7 A und 7 B senden Ultraschallstrahlen zu dem interessierenden Bereich des Patienten 3 und erfassen Ultraschallechos von dem interes­ sierenden Bereich, um dadurch zwei Tomogramme von zwei Ebenen im Patienten 3 zu liefern, die einander auf einer Linie schneiden, welche durch einen Bereich verläuft, in dem die durch den Applikator 4 ausgesandten Strahlen fokussiert sind. Wie in Fig. 2 gezeigt ist, liegen die Ultraschallwandler 7 A und 7 B außerhalb des Bereiches, wo die Strahlsender 6 A bis 6 G vorgesehen sind, und sie sind diametral entgegengesetzt zueinander angeordnet. Die Wandler 7 A und 7 B sind so positioniert, daß die Achse des piezoelektrischen Elementfeldes des Wandlers 7 A unter einem vorbestimmten Winkel zur Achse des piezo­ elektrischen Elementfeldes des Wandlers 7 B geneigt ist.

Die Trägerplatte 5 lagert die Ultraschallsender 6 A bis 6 G und die Ultraschallwandler 7 A und 7 B in der oben be­ schriebenen spezifischen Lagebeziehung. Die Mitte der Platte 5 ist mit dem distalen Ende einer Welle 9 über ein Universalgelenk 8, beispielsweise ein Kugelschalen­ gelenk, gekoppelt. Weiterhin sind vier Eckbereiche der Platte 5 durch Universalgelenke mit den distalen Enden von vier Wellen 10 gekoppelt. Die Wellen 9 und 10 sind am proximalen Ende mit einem Antriebsmechanismus 11 ver­ bunden. Der Antriebsmechanismus 11 bewegt die Wellen 9 und 10 in deren axialen Richtungen, um dadurch die Trä­ gerplatte 5 in solcher Lage einzustellen, daß die von den Sendern 6 A bis 6 G ausgesandten Ultraschallstrahlen auf einen gewünschten Punkt im interessierenden Bereich des Patienten 3 fokussiert sind. Durch unabhängiges Be­ wegen der Wellen 9 und 10 um verschiedene Entfernungen in deren axialen Richtungen werden die Ebenen im Patien­ ten 3 festgelegt, deren Bilder erzeugt werden sollen. Der Antriebsmechanismus 11 ist durch eine Steuerschal­ tung 14 gesteuert und treibt die Wellen oder Stangen 9 und 10 an. Die Steuerschaltung 14 arbeitet entsprechend den Befehlen, die eine Bedienungsperson oder ein Arzt über eine Bedienungskonsole 13 eingegeben hat. Die Wel­ len 9 und 10 und der Antriebsmechanismus 11 können durch einen Gelenk-Roboter ersetzt werden.

Die Ultraschallsender 6 A bis 6 G und die Ultraschallwandler 7 A und 7 B sind durch ein Kabel 12 mit einem Ansteuer­ glied 15, Sendern 17 A und 17 B und Empfängern 18 A und 18 B verbunden. Das Ansteuerglied 15 ist durch die Steuer­ schaltung 14 gesteuert, um dadurch Hochpegel-Ansteuer­ impulse 31, deren Verlauf in Fig. 3A gezeigt ist, an die Ultraschallstrahlsender 6 A bis 6 G zu legen. Die Frequenz, bei der die Impulse 31 erzeugt werden, wird durch einen Befehl festgelegt, den die Bedienungsperson durch Be­ tätigen der Konsole 13 eingegeben hat. Abhängig von den Ansteuerimpulsen 31 senden die Strahlsender 6 A bis 6 G Ultraschallstrahlen mit einer Intensität aus, die ausreichend groß ist, um den Stein P zu zerlegen.

Die Steuerschaltung 14 speist Zeitsteuersignale 32 und 33, deren Verläufe in den Fig. 7B und 7C gezeigt sind, zu den Sendern 17 A bzw. 17 B. Ein Taktimpulsgenerator 16 speist Taktimpulse 34, die in Fig. 3D gezeigt sind, zu den Sendern 17 A und 17 B. Wie aus der Fig. 3B hervorgeht, ist das Zeitsteuersignal 32 eine Folge von Impulsen mit einer Impulsbreite im wesentlichen gleich dem Intervall zwischen beliebigen zwei benachbarten Ansteuerimpulsen 31. Wie aus der Fig. 3C folgt, ist das Zeitsteuersignal 33 ebenfalls eine Folge von Impulsen mit einer Impulsbreite im wesentlichen gleich dem Intervall zwischen beliebigen zwei benachbarten Ansteuerimpulsen, und es wird um eine Zeitdauer gleich der Summe seiner Impulsbreite und der Breite des Ansteuerimpulses 31 bezüglich dem Zeitsteuer­ signal 32 verzögert. Die Sender 17 A erzeugen Ansteuer­ impulse 35 bei der gleichen Frequenz, bei der die Takt­ impulse 34 erzeugt wurden, wobei während der Zeitdauer das Zeitsteuersignal 32 auf dem hohen Pegel bleibt. In ähnlicher Weise erzeugen die Sender 17 B Ansteuerimpulse 36 bei der gleichen Frequenz, bei der die Taktimpulse 34 erzeugt wurden, wobei während der Zeitdauer das Zeit­ steuersignal 33 auf dem hohen Pegel bleibt. Die An­ steuerimpulse 35, die in Fig. 3E gezeigt sind, werden zum Ultraschallwandler 7 A gespeist. Die Ansteuerimpulse 36, die in Fig. 3F gezeigt sind, werden zum Ultraschall­ wandler 7 B gespeist. Jeder der Ansteuerimpulse 35 ist tatsächlich eine Folge von Segment-Impulsen zum jewei­ ligen Ansteuern der piezoelektrischen Elemente des Wandlers 7 A. In ähnlicher Weise ist jeder der Ansteuer­ impulse 36 tatsächlich eine Folge von Segment-Impulsen zum Ansteuern der jeweiligen piezoelektrischen Elemente des Wandlers 7 B. Diese Segment-Impulse werden von den Sendern 17 A und 17 B in vorbestimmten Zeitintervallen ausgegeben. Die Wandler 7 A und 7 B sind durch die An­ steuerimpulse 35 und 36 angesteuert, um so ein Sektor- Abtasten oder Linear-Abtasten auf dem interessierenden Bereich des Patienten 3 durchzuführen. Ultraschallechos, die auf dem Abtasten beruhen, werden von dem interes­ sierenden Bereich ausgesandt. Die Wandler 7 A und 7 B erfassen die Ultraschallechos und setzen diese in Echo­ signale 37 und 38 um. Die Echosignale 37 werden über das Kabel 12 zum Empfänger 18 A gespeist, und die Echo­ signale 38 werden ebenfalls über das Kabel 12 zum Empfän­ ger 18 B gespeist. Aus diesen Echosignalen werden zwei B-Modus-Tomogramme erzeugt.

Der Empfänger 18 A erfaßt und verstärkt die Echosignale 37, und der Empfänger 18 B erfaßt und verstärkt die Echo­ signale 38. Die Ausgangssignale des Verstärkers 18 A wer­ den in einen Digital-Abtast-Umsetzer (DSC) 19 A einge­ geben, und die Ausgangssignale des Empfängers 18 B wer­ den in einen Digital-Abtast-Umsetzer 19 B eingespeist. Die Digital-Abtast-Umsetzer 19 A und 19 B sind von der Art, wie diese gewöhnlich in Ultraschall-Diagnosevor­ richtungen verwendet wird. Jeder von ihnen umfaßt einen Analog/Digital-Umsetzer zum Umsetzen eines analogen Eingangssignales in Digitalsignale, einen Videospeicher zum Speichern der Digitalsignale als Videodaten und einen Digital/Analog-Umsetzer zum Umsetzen des Ausgangs­ signales des Videospeichers in Analogsignale. Der Digital- Abtast-Umsetzer 19 A setzt die Ausgangssignale des Empfän­ gers 19 A in Videosignale um, die in einer Anzeige 21 A (oder einem Video-Monitor) verwendet werden können. In ähnlicher Weise setzt der Digital-Abtast-Umsetzer 19 B die Ausgangssignale des Empfängers 19 A in Video­ signale um, die in einer Anzeige 21 B (oder einem Video- Monitor) verwendet werden können. Da die Empfänger 18 A und 18 B intermittierend Signale ausgeben, halten die Digital-Abtast-Umsetzer 19 A und 19 B das Speichern der Videosignale in ihren jeweiligen Videospeichern bei, während keine Signale von den Empfängern 18 A und 18 B eingespeist sind. Nach Empfang der Videosignale von den Digital-Abtast-Umsetzern 19 A und 19 B zeigen die Anzei­ gen 21 A und 21 B Tomogramme 41 A und 41 B an, die, wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, Bilder der einen Stein P enthaltenden Niere umfassen. In diesem Ausführungsbei­ spiel führen beide Ultraschallwandler 7 A und 7 B ein Sektorabtasten auf dem interessierenden Bereich des Patienten 3 durch. Daher sind die Tomogramme 41 A und 41 B sektorartig geformt.

Positionsdatensignale 39, die die Position oder Lage des Applikators 5 darstellen, werden von der Steuer­ schaltung 14 zu den Digital-Abtast-Umsetzern 19 A und 19 B gespeist. Weiterhin werden Markierungssignale von einem Markierungsgenerator 20 in die Digital-Abtast- Umsetzer 19 A und 19 B eingegeben. Die Positionsdaten­ signale 39 bilden Daten, die die Position der Mitte eines Bereiches darstellen, in welcher die von den Strahlsendern 6 A bis 6 B emittierten Ultraschallstrah­ len fokussiert sind, und weiterhin Daten, die die Positionen von zwei gewählten Ebenen in einem Patien­ ten 3 wiedergeben, von welchen Tomogramme 41 A und 41 B aus den Echosignalen gebildet werden, die von den Ultra­ schallwandlern 7 A und 7 B ausgegeben sind. Die Steuer­ schaltung 14 erzeugt diese Stücke von Positionsdaten entsprechend der Art und Weise, wie der Antriebs­ mechanismus 11 den Applikator 4 angetrieben hat. Der Markierungsgenerator 20 erzeugt ein erstes Mar­ kierungssignal aufgrund der Positionsdaten, die die Mitte des Bereiches darstellen, auf den die Strahlen fokussiert sind. Er erzeugt auch ein zweites Markie­ rungssignal aufgrund der Positionsdaten, die die Lagen der gewählten Ebenen darstellen. Das erste Markierungs­ signal bedeutet eine erste Markierung, ein diesen Be­ reich andeutendes quadratisches Abteil, und das zweite Markierungssignal bedeutet eine zweite Markierung, d.h., die Schnittlinie, mit der sich die gewählten Ebenen schneiden. Die Digital-Abtast-Umsetzer 19 A und 19 B empfangen beide das erste Markierungssignal und das zweite Markierungssignal vom Markierungsgenerator 20. Sie speisen das erste und das zweite Markierungssignal zu den Anzeigen 21 A und 21 B. Die Anzeige 21 A zeigt die erste Markierung 43 A (d.h. ein quadratisches Abteil) und die zweite Markierung 44 A (d.h. eine Linie) beide überlagert auf einem Tomogramm 41 A an, wie dies in Fig. 4A gezeigt ist. Die Anzeige 21 B zeigt eine erste Markierung 43 B (d.h. ein quadratisches Abteil) und eine zweite Markierung 44 B (d.h. eine Linie) beide auf einem Tomogramm 41 B überlagert an, wie dies in Fig. 4B gezeigt ist. Da die Linie, in der sich die gewählten Ebenen im Patienten 3 schneiden, durch den Bereich verläuft, in dem die von den Strahlsendern 6 A bis 6 G emittierten Strahlen fokussiert sind, sind die ersten und zweiten Markierungen 43 A und 44 A aufeinander überlagert. Aus diesem Grund sind die ersten und zwei­ ten Markierungen 43 B und 44 B aufeinander überlagert. Wie in den Fig. 4A und 4B gezeigt ist, zeigen die Anzeigen 21 A und 21 B auch Bilder 45 A und 45 B des Steines P in der Form heller Punkte an.

Es wird nun erläutert, wie der Applikator 4 so posi­ tioniert oder justiert wird, daß die von den Ultraschall­ strahlsendern 6 A bis 6 G emittierten Ultraschallstrahlen auf dem Stein P fokussiert sind. Zunächst betätigt die Bedienungsperson die Konsole 13, um dadurch den Appli­ kator 4 zu verfahren, bis das Bild der Niere in dem durch die Anzeige 21 A oder 21 B angezeigten Tomogramm 41 A oder 41 B auftritt. Wenn der Applikator 4 so verfahren wird, liegt seine strahlemittierende Fläche der Niere des Patienten 3 gegenüber. Es sei angenommen, daß ein Bild 45 A im Tomogramm 41 A auftritt. Liegt diese Bedin­ gung vor, so betätigt die Bedienungsperson die Konsole 13, um dadurch den Applikator 4 zu verfahren, bis das Bild 45 A des Steines P auf der zweiten Markierung 44 A auftritt. Das heißt, er oder sie betätigt zwei auf der Konsole 13 vorgesehene Tasten. Wenn die erste Taste ge­ drückt wird, fährt der Applikator 4 in der Richtung parallel zur ersten gewählten Ebene im Patienten 3. Wenn die zweite Taste gedrückt wird, fährt der Appli­ kator 4 in der Richtung parallel zur zweiten gewähl­ ten Ebene im Patienten 3. Wenn das Bild 45 A auf die im Tomogramm 41 A gezeigte zweite Markierung 44 A über­ lagert ist, wird das Bild 45 B automatisch auf die im anderen Tomogramm 41 B gezeigte zweite Markierung 44 B überlagert.

Dann betätigt die Bedienungsperson die Konsole 13, um dadurch den Applikator 4 derart zu verfahren, daß die Bilder 45 A und 45 B auf den zweiten Markierungen 44 A und 44 B jeweils zu den ersten Markierungen 43 A und 43 B verfahren werden. Das heißt, er oder sie betätigt zwei Tasten, die auf der Konsole 13 vorgesehen sind, um den Applikator 4 in einer Richtung und die anderen entlang der Linie zu verfahren, entlang der sich die gewählten Ebenen im Patienten 3 schneiden. Wenn die Bedienungsperson diese Tasten betätigt, werden so Bil­ der 45 A und 45 B des Steines P in die ersten Markierun­ gen 43 A bzw.43B verfahren, und die Positionierung des Applikators 4 ist abgeschlossen.

Nachdem der Applikator 4 so positioniert oder justiert wurde, betätigt die Bedienungsperson den auf der Kon­ sole 13 vorgesehenen Knopf, um den Stein P zu zerstö­ ren. Nach dem Drücken dieses Knopfes speist die Steuer­ schaltung 14 ein Zeitsteuersignal zum Ansteuerglied 15. Das Ansteuerglied 15 speist Ansteuerimpulse 31 über das Kabel 12 zu den Ultraschallstrahlsendern 6 A bis 6 G. Ab­ hängig von diesen Ansteuerimpulsen senden die Strahl­ sender 6 A bis 6 G intensive Ultraschallstrahlen aus. Da der Applikator 4 genau justiert wurde, wirken die von den Strahlsendern 6 A bis 6 G ausgesandten Strahlen auf den Stein P ein, um so dem Stein P mechanische Stöße zu versetzen. Da diese mechanischen Stöße auf den Stein P nacheinander einwirken, wird der Stein P schrittweise zerlegt.

Wenn sich der Patient 3 oder der Applikator 4 während des Stein-Zerlegungsprozesses bewegen, ändert sich die Lagebeziehung des Steines P und des Strahl-Fokussierungs­ punktes. Als Ergebnis ändert sich die Lagebeziehung der ersten Markierung 43 A und des Bildes 45 A, die beide durch die Anzeige 21 A angezeigt sind, und ebenso ändert sich die Lagebeziehung der ersten Markierung 43 B und des Bildes 45 B, die beide durch die Anzeige 21 B angezeigt sind. In diesem Fall betätigt die Bedienungsperson die Konsole 13, um den Applikator 4 in eine solche Position zu bringen, daß die von den Ultraschallstrahlsendern 6 A bis 6 G ausgesandten Strahlen auf den Stein P fokussiert sind.

Der Stein P ändert seine Form, sooft er durch einen mechanischen Stoß zerlegt wird. Damit ändern sich auch dessen durch die Anzeigen 21 A und 21 B angezeigten Bil­ der 45 A und 45 B in ihrer Form. Da die Bilder 45 A und 45 B in zwei einander schneidenden Ebenen aufgenommen sind, kann die Bedienungsperson oder der Arzt aus diesen Bil­ dern ein stereoskopisches Bild des Steines P sichtbar machen, und sie bzw. er kann daher genau verstehen, wie weit die Steinzerlegung fortgeschritten ist.

Fig. 5 zeigt ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung. Dieses Ausführungsbeispiel entspricht dem ersten Ausführungsbeispiel von Fig. 1 mit der Ausnahme, daß ein Detektor 50 zum Erfassen der Lage oder Position des Steines P vorgesehen ist. Der Detektor 50 empfängt Da­ ten, die die Lage des Bereiches darstellen, in welchem die von den Strahlsendern 6 A bis 6 G emittierten Strah­ len fokussiert sind, und die in den Positionsdaten­ signalen 39 enthalten sind, welche von der Steuer­ schaltung 14 eingespeist sind. Er empfängt auch die Videosignale, die von den Digital-Abtast-Umsetzern 19 A und 19 B eingespeist sind. Aus diesen Eingangsdaten und Eingangssignalen erfaßt der Detektor 50 die Lage oder Position des Steines P genauer, den Abstand zwischen dem Stein P und dem Strahlfokussierungsbereich und die Richtung, in welcher der Stein P von diesem Punkt abweicht. Diese Komponenten der von den Digital-Abtast- Umsetzern 19 A und 19 B eingespeisten Videosignale, die das Bild des Steines P bilden, sind in ihren Pegeln höher als die anderen Komponenten der Videosignale. Daher können sie sofort durch den Detektor 50 erfaßt werden, wodurch die Position oder Lage des Steines P einfach bestimmt werden kann. Der Detektor 50 liefert Daten, die die Position des Steines zeigen. Diese Posi­ tionsdaten werden zur Steuerschaltung 14 gespeist. Die Steuerschaltung 14 steuert aufgrund der Positionsdaten den Antriebsmechanismus 11 derart, daß die Bilder des Steines P in Quadrat-Markierungen, d.h. zweite Mar­ kierungen 43 A und 43 B, übergehen (vgl. Fig. 4A und 4B). Mit anderen Worten, der Applikator 4 ist automatisch justierbar.

Fig. 6 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung. In diesem Ausführungsbeispiel liegt ein mit Was­ ser gefüllter, oben offener Behälter 62 unterhalb eines Bettes 61, auf welchem ein Patient 3 eine Behandlung empfängt. Der Applikator 4 ist im Behälter 62 vorge­ sehen. Die offene Oberseite des Behälters 62 ist mit einer Membran 63 bedeckt, die Ultraschallwellen jedoch nicht Wasser durchläßt. Vorzugsweise besteht die Mem­ bran 63 aus einem Material, dessen akustische Impedanz derjenigen von Wasser und vom menschlichen Körper ent­ spricht. Am dritten Ausführungsbeispiel ist zweckmäßig, daß der Patient 3 eine Behandlung empfangen kann, während er eine bequeme Stellung einnimmt.

Die Erfindung ist nicht auf die Zerlegung von Steinen beschränkt. Sie kann auch auf Hyperthemia-Behandlungs­ systeme zum Heilen von Krebsgeschwüren durch Einwirken von Ultraschallstrahlen auf die Krebsgeschwüre angewandt werden.

Claims (10)

1. Ultraschall-Therapievorrichtung mit

• - wenigstens einem Ultraschallstrahlsender (6 A-6 G) zum Emittieren eines Ultraschallstrahles auf ein Objekt (P) in einem Patienten (3), um das Objekt (P) zu behandeln,
• - wenigstens zwei Ultraschallwandler (7 A, 7 B) zum Einwirken von Ultraschallstrahlen auf den Patienten und zum Erfassen von vom Patienten kommenden Ultraschall­ echos, um dadurch zwei Tomogramme jeweils einer ge­ wählten Ebene des Patienten zu bilden, wobei eine Ebene die andere Ebene auf einer Linie schneidet, die durch einen Bereich verläuft, in welchem der durch die Ultraschallstrahlsender (6 A-6 G) emittierte Strahl fokussiert ist,
• - einer Ansteuereinrichtung (15) zum Einspeisen von Ansteuersignalen zu dem Ultraschallstrahlsender (6 A-6 G),
• - einer Signalübertragungseinrichtung (32, 33) zum Einspeisen von Ansteuersignalen zu den Ultraschall­ wandlern (7 A, 7 B) während der Zeitdauer, in der keine Ansteuersignale zu dem Ultraschallstrahlsender (6 A-6 G) gespeist sind,
• - einer Signalempfangseinrichtung (18 A, 18 B) zum Empfangen von Echosignalen (37, 38) entsprechend den durch die Ultraschallwandler (7 A, 7 B) erfaßten Ultraschallechos, und
• - einer Anzeigeeinrichtung (19 A, 19 B, 20, 21 A, 21 B) zum Anzeigen von durch die Ultraschallwandler (7 A, 7 B) gebildeten Tomogrammen (41 A, 41 B) gemäß den von der Signalempfangseinrichtung eingespeisten Echo­ signalen (37, 38),

dadurch gekennzeichnet, daß

• - der Ultraschallstrahlsender (6 A-6 G) und die Ultra­ schallwandler (7 A, 7 B) durch ein Trägerglied (5) in einer speziellen Lagebeziehung gelagert sind,
• - eine Antriebseinrichtung (11) vorgesehen ist, um mechanisch das Trägerglied (5) derart anzutreiben, daß der von dem Ultraschallstrahlsender (6 A-6 G) emittierte Strahl auf eine gegebene Position im Patienten fokussiert ist, und
• - die Anzeigeeinrichtung (19 A, 19 B, 20, 21 A, 21 B) eine erste Markierung (43 A, 43 B), die einen Bereich an­ gibt, in welchen der von dem Ultraschallstrahlsen­ der (6 A-6 G) emittierte Ultraschallstrahl fokussiert ist, und eine zweite Markierung (44 A, 44 B), die eine Schnittlinie der beiden Ebenen darstellt, anzeigt.

2. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (11) zum mechanischen Antreiben des Trägergliedes (5) das Trä­ gerglied (5) entlang einer ersten Linie, die parallel ist zu einer der beiden gewählten Ebenen und auch zu der Linie, entlang der die Ebenen einander schneiden, verfahren kann und entlang einer zweiten Linie, die parallel ist zu der anderen der beiden gewählten Ebenen und rechtwinklig zu der Linie, entlang der die Ebenen einander schneiden, fahren kann.

3. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Antriebseinrichtung (11) zum mechanischen Antreiben des Trägergliedes (5) durch Befehle gesteuert ist, die durch eine Bedienungsperson eingebbar sind.

4. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Markierung (43 A, 43 B) durch den Bereich wiedergebende helle Linien gebil­ det ist.

5. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß der Ultraschallstrahlsender (6 A-6 G) in einem vorbestimmten Bereich des Trägerglie­ des vorgesehen ist, und daß die Ultraschallwandler (7 A, 7 B) außerhalb dieses Bereiches angeordnet sind.

6. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß jeder der Ultraschallwandler (7 A, 7 B) ein Feld von piezoelektrischen Elementen auf­ weist, und daß die Signalübertragungseinrichtung (17 A, 17 B) die Ansteuersignale zu diesen piezoelektrischen Elementen derart speist, daß der von dem Ultraschall­ wandler (7 A, 7 B) ausgesandte Ultraschallstrahl einen interessierenden Bereich im Patienten abtastet.

7. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, ge­ kennzeichnet durch eine Detektoreinrichtung (50) zum Erfassen der Position des Objektes aufgrund der Echo­ signale und eine Einrichtung zum Steuern der Antriebs­ einrichtung (11) zum mechanischen Antreiben des Trä­ gergliedes (5) derart, daß der Bereich, in dem der Ultraschallstrahl fokussiert ist, bei dem Objekt liegt.

8. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trägerglied (5) in einer Badewanne (1) vorgesehen ist, in welcher der Patient sitzt, um die Behandlung zu empfangen.

9. Ultraschall-Therapievorrichtung nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, daß das Trägerglied (5) in einem Behälter (62) vorgesehen ist, der unter einem Bett (61) angeordnet ist, auf welchem der Patient liegt, um die Behandlung zu empfangen, und daß der Behälter (62) mit Wasser gefüllt ist und eine offene Oberseite auf­ weist, wobei eine Membran (63) die offene Oberseite bedeckt und für Ultraschallwellen durchlässig und für Wasser undurchlässig ist.