DE3919592C2 - Ultraschallbehandlungssystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Ultraschallbehandlungssystem nach
dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der gattungsbildenden DE 37 21 187 A1 ist ein Ultraschall
behandlungssystem zum Zertrümmern von Nieren- oder Gallenstei
nen bekannt. Bei dem dort beschriebenen Behandlungssystem wird
zunächst eine schwache Ultraschallwelle zur Bestimmung des Vor
handenseins oder Nichtvorhandenseins eines Steins und ggf. zur
Lagebestimmung des Steins ausgesandt. Erst wenn festgetellt
worden ist, daß der Brennpunkt der schwachen Ultraschallwelle
mit der Lage eines Steins übereinstimmt, wird eine starke Ultra
schallwelle zur Zertrümmerung des Steins ausgesandt. Auf diese
Weise soll eine genaue und für den Patienten sichere Steinzer
trümmerung gewährleistet werden.
Aus der DE 37 43 883 A1 ist ein Ultraschallbehandlungssystem
bekannt, das mittels zumindest zweier Ultraschall-Oszillations
elemente einen Bereich in einem zu behandelnden Körperteil auf
einer Beobachtungsvorrichtung dreidimensional anzeigt. Damit
soll eine Überwachung des interessierenden Bereiches des zu
behandelnden Körperteils erleichtert werden.
Aus dem Artikel "Extrakorporale Stoßwellen-Lithotripsie von
Gallensteinen und die Rolle der Gallenchirurgie" in der
Deutschen Medizinischen Wochenschrift, 112. Jahrgang (1987),
Seite 1915 bis 1917 ist bekannt, nach einer mit Stoßwellen
durchgeführten Zertrümmerung eines Gallensteins die zurück
bleibenden Fragmente mit medizinischen Behandlungsmitteln
nachzubehandeln. Diese Behandlungsmittel, wie z. B. Ursodes
oxicholsäure, werden einem Patienten oral verabreicht und
sollen eine Auflösung der verbleibenden Fragmente des
Gallensteins bewirken.
Aus der DE 33 28 068 A1 ist ein Stoßwellen-Zertrümmerer zum
berührungslosen Zerkleinern von Konkrementen bekannt, der
mehrere Stoßwellenrohre aufweist. Durch Zu- oder Abschalten
einzelner Stoßwellenrohre läßt sich die einzustrahlende Ener
giemenge dem zu zertrümmernden Objekt anpassen. Dabei werden
bevorzugt diejenigen Stoßwellenrohre zugeschaltet, bei denen
sich keine Hindernisse, wie beispielsweise Knochen in der
Stoßwellenlaufstrecke befinden.
Allen diesen Vorrichtungen ist gemeinsam, daß nach der Zer
trümmerung von in einem Körper vorhandenen Steinen zurückblei
bende Fragmente dieser Steine entfernt werden müssen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Ultraschallbe
handlungssystem zu schaffen, bei dem eine Entfernung von Stein
fragmenten, die nach einer durchgeführten Ultraschallbehandlung
zurückbleiben, nicht mehr erforderlich ist, so daß eine
schnellere und wirksamere Ultraschallbehandlung ermöglich ist.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß mit einem Ultraschallbehand
lungssystem gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 aufweist.
Mit der Vorrichtung zum Einführen und/oder Entnehmen von Be
handlungsmittel und der erfindungsgemäßen Führung für diese
Vorrichtung gemäß Anspruch 1 wird ermöglicht, daß die Ultra
schallbehandlung unterstützende Behandlungsmittel, z. B. zum
Fördern der Auflösung von Konkrementfragmenten, in den Körper
eingeführt und auch wieder entnommen werden können.
Erfindungsgemäß wurde auch erkannt, daß Ultraschallwellen die
konkrement-auflösende Wirkung eines eingeführten steinlösenden
Mittels fördern. Eine bei einer bevorzugten Ausführungsform
vorhandene Vorrichtung zum Zirkulieren des eingeführten stein
lösenden Mittels sowie eine Überwachungsvorrichtung für die Ar
beitsbedingungen des steinlösenden Mittels ermöglichen eine
exakte Anpassung der Konzentration desselben und der erforder
lichen Behandlungsdauer.
Verschiedene Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Ultraschall
behandlungssystems werden im folgenden an Hand schematischer
Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 einen vergrößerten Schnitt durch den Hauptteil einer
ersten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultra
schallbehandlungssystems;
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines vollständigen er
findungsgemäßen Ultraschallbehandlungssystems;
Fig. 3
und 4 vergrößerte Schnitte durch ein in Fig. 1 gezeigtes
Einführungsrohr mit daran angeordneter Spritze;
Fig. 5 einen vergrößerten Schnitt durch ein in Fig. 1 ge
zeigtes Einführungsrohr mit eingeführter Korbzange;
Fig. 6 einen vergrößerten Schnitt durch das Einführungsrohr,
in das eine Spritzenkanüle entsprechend Fig. 3 einge
führt und mit einer Wasser-Speise/Saug-Pumpe verbunden
ist;
Fig. 7 eine vergrößerte Schnittansicht einer zweiten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbehand
lungssystems;
Fig. 8 eine schematische Darstellung des Ultraschallbehand
lungssystems der ersten und zweiten Ausführungsform
der Erfindung;
Fig. 9 eine vergrößerte Schnittansicht einer dritten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbehand
lungssystems;
Fig. 10 eine vergrößerte Schnittansicht einer vierten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbehand
lungssystems;
Fig. 11 einen vergrößerten Schnitt durch ein Einführungsrohr
gemäß einer fünften Ausführungsform des Ultraschall
behandlungssystems;
Fig. 12 eine vergrößerte Schnittansicht einer sechsten Aus
führungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbe
handlungssystems;
Fig. 13 eine schematische Darstellung der Gesamtstruktur
eines Ultraschallbehandlungssystems der sechsten
Ausführungsform;
Fig. 14 eine vergrößerte Darstellung einer Vorrichtung zur
Führung einer Behandlungsvorrichtung gemäß der sech
sten Ausführungsform;
Fig. 15 eine schematische Darstellung einer modifizierten
Vorrichtung zur Führung der Behandlungsvorrichtung
der sechsten Ausführungsform;
Fig. 16 eine schematische Darstellung des Hauptteils einer
siebten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Ultra
schallbehandlungssystems;
Fig. 17 eine schematische Darstellung einer achten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbehand
lungssystems;
Fig. 18 eine schematische Darstellung einer neunten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbehand
lungssystems;
Fig. 19 eine schematische Darstellung einer zehnten Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbehand
lungssystems;
Fig. 20 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur
Bestimmung der Lage einer Einstichkanüle zur Einfüh
rung eines steinlösenden Mittels;
Fig. 21 beispielhaft eine schematische Darstellung, bei wel
cher ein Ballonkatheter als Einstichkanüle zur Ein
führung von steinlösendem Mittel verwandt wird;
Fig. 22 eine Ansicht einer elften Ausführungsform der
Erfindung, bei der ein Schnitt durch den Hauptteil
eines Ultraschallbehandlungssystems dargestellt ist;
Fig. 23 eine Schnittansicht des Hauptteils des Ultraschallbe
handlungssystems einer zwölften Ausführungsform;
Fig. 24 eine Schnittansicht des wesentlichen Teils einer
dreizehnten Ausführungsform des Ultraschallbehand
lungssystems;
Fig. 25 eine Auftragung der Impedanzcharakteristika eines Ul
traschalloszillationselements in einem Ultraschall
generator des Ultraschallbehandlungssystems gemäß der
zwölften und dreizehnten Ausführungsform;
Fig. 26
und 27 Darstellungen, ähnlich wie Fig. 22, einer vierzehnten
und fünfzehnten Ausführungsform mit jeweils einer
Teilansicht des wesentlichen Teils des Ultraschallbe
handlungssystems;
Fig. 28 eine schematische Darstellung einer sechzehnten Aus
führungsform des Ultraschallbehandlungssystems;
Fig. 29 eine vergrößerte Schnittansicht, die die Art ver
deutlicht, auf welche eine Steinzertrümmerung vor
genommen wird;
Fig. 30 eine schematische Darstellung, die die Art verdeut
licht, auf die ein Ballonkatheter verwandt wird, der
von dem verschieden ist, der bei der Steinzertrümme
rung gemäß Fig. 28 verwandt wird;
Fig. 31 eine vergrößerte Schnittansicht des Hauptteils des in
Fig. 30 gezeigten Ballonkatheters; und
Fig. 32 einen Aufriß eines anderen Beispiels eines bei der
Steinzertrümmerung verwandten Ballonkatheters.
Nachstehend wird eine Ausführungsform der Erfindung mit einer
Vorrichtung zur Führung eines Behandlungsinstruments, etwa
einer Durchstichkanüle, die durch die ultraschallerzeugende
Vorrichtung und die Vorrichtung mit dem Ultraschall übertragen
dem Medium führt, beschrieben. In Fig. 1 und 2 bezeichnet (1)
ein Ultraschallbehandlungssystem, (2) einen menschlichen Kör
per, (3) ein Therapiebett, (4) ein Konkrement im menschlichen
Körper und (5) einen Hochleistungsultraschallgenerator mit
einer Vielzahl von Ultraschalloszillationselementen, die an der
inneren Seite einer sphärischen Schale nebeneinander angeordnet
sind. Der Ultraschallgenerator (5) wird von einem Ultraschallantriebskreis
(6) betrieben, um Ultraschallwellen hoher Leistung auf den
Brennpunkt F einer sphärischen Schale zu richten. Ein Wasser
sack (7) aus einem weichen Kunststoff, der mit einem Ultraschall
übertragungsmedium wie Wasser gefüllt ist, ist zwischen dem
Ultraschallgenerator (5) und dem menschlichen Kör
per (2) angeordnet. Der Ultraschallgenerator (5)
wird mit Hilfe einer Bewegungsvorrichtung (8) unter Verwendung
beispielsweise eines elektromagnetischen Motors oder einer hy
draulischen Einheit in drei Richtungen bewegt und gedreht. Die
Bewegungsvorrichtung (8) ist an der Oberseite eines Hauptkör
pers (9) des Ultraschallbehandlungssystems angeordnet, das
mit Hilfe der Laufrollen (10) beweglich ist. Ein die Wassermen
ge einstellendes Gerät (11), das Wasser oder ein anderes Ultra
schallwellen übertragendes Medium in den Wassersack (7) abgibt
und daraus aufnimmt, ist innerhalb des Hauptkörpers (9) ange
ordnet. Eine Positionierungsvorrichtung (13) bestimmt die Lage
des Konkrements (4) im menschlichen Körper (2) mit Hilfe eines
Ultraschalloszillationselements (12) zur Positionsbestimmung,
das ungefähr im Zentrum des Ultraschallgenerators (5) angeordnet ist. Der
Ultraschallgenerator (5) kann durch die Positionierungsvorrichtung (13)
auf ein Positionierungssignal eines
Schaltkreises (14) hin, der die Positionierungsvorrichtung (13) bil
det, bewegt werden, so daß der Konvergenzpunkt der vom Ultraschallgenera
tor (5) ausgesandten Ultraschallwelle mit der Lage des Konkre
ments (4) zusammenfällt.
Der das Positionierungssignal erzeugende Schaltkreis (14) hat
Funktionen zur Aussendung von Signalen an das Oszillationsele
ment (12) und zum Empfang von Signalen davon sowie zur Verarbei
tung der empfangenen Signale. Der Schaltkreis (14) schickt ein
ultraschalltomographisches Signal, das durch die Verarbeitung
von Signalen erzeugt wird, an eine Anzeige (15), um ein ultra
schalltomographisches Bild darzustellen. Die Positionierungs
vorrichtung (13) mit dem Schaltkreis (14) ist mit einer Vor
richtung zur Anweisung der Position, etwa einem Schreibstift,
einer Positionierungstaste in einer Tastatur, einer Maus oder
einem Joy-stick, ausgestattet, die die Position auf der Anzei
gefläche der Anzeige (15) anweist. Die gewünschte Position
eines Markierungszeichens auf der Anzeigefläche wird durch
Handhabung der Positionszuordnungvorrichtung zugeordnet. Durch
vorherige Einstellung der Markerstellung auf die auf der Anzei
gefläche wiedergegebene Lage des Konkrements 4′ wird die räum
liche Lage der zugeordneten Position bestimmt. Ein Positionie
rungssignal, das angibt, wohin die derzeitige Position des Kon
vergenzpunkts bewegt werden soll, wird als Antwort auf diese
Bestimmung erzeugt. Das Positionierungssignal wird an die Bewe
gungsvorrichtung (8) weitergegeben, um den Bewegungsmotor zur
Verlagerung des Ultraschallgenerators (5) anzu
treiben. Gleichzeitig damit stellt die die Wassermenge einstel
lende Vorrichtung (11) die Wassermenge in Wassersack (7) ein,
um zu vermeiden, daß sich ein Luftraum zwischen dem Wassersack
(7) und dem menschlichen Körper (2) bildet.
Wie in Fig. 1 gezeigt, hat der Ultraschallgenerator (5) dieser
speziellen Ausführungsform eine Vielzahl von Ultraschalloszil
lationselementen (16), die auf der inneren Seite einer sphäri
schen Schale angeordnet sind, welche vom Wassersack (7) begrenzt
bzw. abgeschlossen wird, der mit dem Ultraschall übertragenden
Medium, etwa Wasser, gefüllt ist. Von den Ultraschalloszilla
tionselementen (16) gehen starke Ultraschallwellen aus, die
über die von den gestrichelten Linien angezeigte Fläche über
tragen werden und im Brennpunkt F der sphärischen Schale
zusammenlaufen. Der Ultraschallgenerator (5) ist
mit einem Ultraschalloszillationselement zur Positionsbestim
mung ausgestattet, mit dem das zu behandelnde Objekt, etwa ein
Konkrement, in einer Stellung entlang der zentralen Achse des
Elements lokalisiert werden kann. Ein ultraschalltomographi
sches Bild einer durch die ausgezogenen Linien (18) wiederge
gebenen Flächen wird über dieses Oszillationselement (12) er
halten. Ein Insertions- oder Einführungsrohr (20) bildet eine
Führung bzw. einen Durchgang, in welche(n) eine Kanüle (19)
oder dergleichen eingeführt werden kann, so daß sie durch den
Wassersack (7) und den Ultraschallgenerator (5)
durchtritt. Das Einführungsrohr (20) ist mit einem Ende an der
Oberfläche des Wassersacks (7) befestigt und mit dem anderen
Ende an dem Verbindungsstück (21) für das Einführungsrohr. Das
Verbindungsstück (21) kann entlang der äußeren Oberfläche der
spärischen Schale des Ultraschallgenerators (5)
gleitend bewegt werden. Die sphärische Schale ist mit einer
Führungsöffnung (22) ausgestattet, so daß das Einführungsrohr
(20) durch die Öffnung im Ultraschalloszillationselement (16)
bewegt werden kann. Das vordere Ende einer Spritze (24) kann fest
an der Einführungsöffnung (23) des Einführungsverbindungsstücks
(21) angeordnet werden.
Fig. 3 und 4 zeigen Einzelheiten des Einführungsrohrs (20). Das
Einführungsrohr (20) ist aus biegsamem Rohr hergestellt und ist
verlängerbar, so daß es der Gleitbewegung des Einführungsrohrs
(20) und der Auf- und Abbewegung des Wassersacks (7) folgen
kann. Wie in Fig. 3 gezeigt, ist das Einführungsrohr (20) an einem
Verbindungsstück (25) mit dem Wassersack (7) verbunden und mit
dem Verbindungsstück (21) des Einführungsrohrs an dessen inne
rer peripherer Oberfläche (26). Wenn das Einführungsrohr (20)
aus starrem Rohr hergestellt ist, wie in Fig. 4 gezeigt, ist es
am Wassersack (7) über ein Verbindungsglied (27) befestigt.
Wasserdichtigkeit zwischen dem Einführungsrohr (20) und dem Verbindungs
stück (21) wird mit Hilfe eines wasserdichten Teils (28), etwa
einem O-Ring, hergestellt, wobei das Einführungsrohr (20) in der durch
einen Pfeil in der Abbildung gezeigten Richtung gleitend bewegt
werden kann.
Fig. 5 ist eine vergrößerte Schnittansicht, die zeigt, daß ein
Behandlungsinstrument, etwa eine von der Kanüle (19) verschie
dene Korbzange (29), in das Einführungsrohr (20) eingeführt
werden kann. Da das Einführungsrohr (20), in das die Behand
lungsinstrumente eingeführt werden, zwischen dem Wassersack (7)
und dem Ultraschallgenerator (5) auf die beschrie
bene Weise befestigt ist, kann ein Ultraschallwellen übertra
gender Stab eines auf mechanischer Vibration beruhenden Ultra
schall-Steinzertrümmerers oder eine Steinzertrümmerungssonde,
die elektrisch eine Wasserdruck-Stoßwelle erzeugt, zur Stein
zertrümmerung direkt eingeführt werden.
In Fig. 6 ist ein Gehäuse gezeigt, in dem die Kanüle (19) mit
einer Speise/Saug-Pumpe (31) verbunden ist. Die Kanüle (19) ist
über einen Adapter (30) mit einem Rohr (32) verbunden und das
Rohr (32) über eine Rollen- oder Quetschpumpe (33) mit einem
Reservoir (34), das eine Flüssigkeit oder angesaugtes Material
enthält.
Der Betrieb des Ultraschallbehandlungssystems (1) dieser spe
ziellen Ausführungsform ist nachstehend beschrieben. Der Haupt
körper (9) des Ultraschallbehandlungssystems wird zuerst mit
tels der Laufrollen (10), wie in Fig. 2 gezeigt, in die Nähe des
Therapiebetts (3) gebracht. Der Ultraschallgenera
tor (5) wird dann mit Hilfe der Bewegungsvorrichtung (8) so ge
dreht und verlagert, daß der Wassersack (7) sich in Kontakt mit
dem menschlichen Körper (2) befindet. Der Konvergenzpunkt der
vom Ultraschallgenerator (5) ausgesandten Ultra
schallwellen wird mit Hilfe der Positionierungsvorrichtung (13)
in Übereinstimmung mit der Lage des Konkrements gebracht. Wäh
rend die Lage des Konkrements (4) und anderer Organe auf der
Anzeigenfläche der Anzeige (15) beobachtet wird, wird die Ka
nüle (19) in das Einführungsrohr (20) eingeführt und die Spitze
der Kanüle (19) durch Durchstechen der Haut des Patienten (2)
in eine Stellung in der Nähe des Konkrements (4) gebracht. Das
Verbindungsstück (21) des Einführungsrohrs kann zur Veränderung
der Durchstichrichtung über die äußere Oberfläche der sphäri
schen Hülle gleitend verschoben werden, so daß die Kanüle (19)
kein anderes Organ als das Zielorgan, beispielsweise die
Galle, durchdringt. Eine geeignete Menge an steinlösendem Mit
tel wird über die Spritze (24) in die Gallenblase injiziert.
Nach Injektion des steinlösenden Mittels wird der Ultraschallan
triebskreis (6) gestartet, um das Konkrement (4) mit Ultra
schallwellen hoher Energie zu bestrahlen. Das Konkrement wird
dann durch Zusammenwirkung des steinlösenden Mittels und der
Ultraschallwellen zerstört. Der aufgelöste Inhalt wird durch
die Kanüle (19) mit der Spritze (24) abgezogen. Falls mit einer
Behandlung keine vollständige Auflösung stattfindet, wird die
oben beschriebene Arbeitsweise wiederholt. Alternativ können
Instrumente zur Steinbehandlung, etwa die in Fig. 5 gezeigte
Korbzange (29), zur Zerlegung des Konkrements (4) in Stücke,
die kleiner sind als eine vorgegebene Dimension, eingeführt
werden, und danach die Konkrementstücke durch Injektion des
steinlösenden Mittels und Bestrahlung mit Ultraschallwellen
aufgelöst werden. Die Injektion des steinlösenden Mittels und
das Abführen des gelösten Inhalts können auch mit Hilfe der
Speise/Saug-Pumpe (31) (siehe Fig. 5) wie auch mit Hilfe der
Spritze (24) bewirkt werden.
Der Zugang zum Zielorgan kann ohne Durchstechen anderer Organe
auf verläßliche Weise durch Einführen der Kanüle (19) und ande
rer Behandlungsinstrumente erreicht werden, da das Einführungs
rohr (20) im Ultraschallbehandlungssystem dieser speziellen
Ausführungsform beweglich ist. Bemerkenswerte Wirkungen, etwa
eine gute Auflösung von Gallenkonkrementen, können erreicht
werden, da eine Hilfstherapie mit anderen Behandlungsinstrumen
ten als Kanülen zur Injektion von steinlösenden Mitteln möglich
ist, da das Einführungsrohr (20) verschiedene Behandlungsinstru
mente aufnehmen kann. Stein- oder konkrementlösende Mittel, die
erfindungsgemäß verwandt werden können, schließen t-Butylme
thylether, Monooctanoin, d-Limonen, Dimethylsulfoxid, Natrium
hexametaphosphat, Natriumethylendiamintetraacetat und beliebige
Kombinationen derselben ein.
Obwohl das Ultraschallbehandlungssystem in der oben erwähnten
Ausführungsform als System zur Förderung der Auflösung von Kon
krementen, wie Gallensteinen, beschrieben ist, kann das erfin
dungsgemäße Ultraschallbehandlungssystem auch für andere Be
handlungen verwandt werden, beispielsweise für die Hyperther
miebehandlung zur Heilung von Krebs oder für die Ultraschall-
PDT-Methode. In der erstgenannten hyperthermischen Methode wird
ein Material, das bei der Bestrahlung mit Ultraschallwellen
Wärme erzeugt, beispielsweise ein Material wie Silicongummi,
Polyethylen, Acrylharz, Tetrafluorethylen, das dem lebenden
Körper nicht schadet, dem zu behandelnden Objekt anstelle der
steinlösenden Flüssigkeit zugeführt. In der letztgenannten Ul
traschall-PDT-Methode wird ein lichtempfindliches Material, wie
Hematoporphyrinderivate und Pheophorbid a, injiziert.
Bei der Therapie von Krebs oder Tumoren kann ein Medikament zur
Behandlung zusammen mit dem Material für die hyphothermische
Behandlung und/oder dem lichtempfindlichen Material verwandt
werden.
Fig. 7 zeigt eine zweite Ausführungsform der Erfindung.
Das Ultraschallbehandlungssystem (1A) dieser Ausführungsform
stimmt im wesentlichen mit dem in Fig. 1 gezeigten Ultraschall
behandlungssystem (1) überein, abgesehen davon, daß ein oder
mehrere Einführungsrohre (20′), die durch den Wassersack (7) und
den Ultraschallgenerator (5) zur Ausbildung einer Führung bzw. eines
Durchgangs für Behandlungsinstrumente durchführen, auf eine
Weise angeordnet sind, daß zwischen zwei Einführungsrohren (20)
und (20′) ein Ultraschalloszillationselement (12) zur Posi
tionsbestimmung vorhanden ist. Das Einführungsrohr (20′) ist mit
dem Wassersack (7) und dem Ultraschallgenerator
(5) an anderer Stelle verbunden, hat jedoch die gleiche Struk
tur, wie das Einführungsrohr (20). Das heißt, daß das Einführungs
rohr (20′) an einem Ende mit der Oberfläche des Wassersacks (7)
und mit dem anderen Ende mit dem Verbindungsstück (21′) des
Einführungsrohrs verbunden ist. Das Verbindungsstück (21′) ist
gleitend über die Oberfläche der sphärischen Hülle des Ultra
schallgenerators (5) bewegbar. In dem Ultraschallgenerator (5) ist ein
Führungsloch (22′) vorhanden, so daß das Einführungsrohr (20′)
in einer Öffnung zwischen den Ultraschalloszillationselementen
(16) bewegbar ist. In Fig. 7 ist die Spritze (24) mit der
Kanüle (19) in das Einführungsrohr (20) eingeführt, während ein
Ultraschall-Steinzertrümmerer (36) mit einem Ultraschallwellen
übertragenden Stab (35) mit sehr kleinem Durchmesser in das
Einführungsrohr (20′) eingeführt ist. Diese Struktur erlaubt es,
verschiedene Behandlungsinstrumente miteinander zu kombinieren.
Es ist natürlich möglich, mehr als nur zwei Einführungsrohre an
zuordnen.
Da der gesamte Aufbau des Ultraschallbehandlungssystems (1A)
dieser Ausführungsform mit der der in Fig. 1 und 2 gezeigten er
sten Ausführungsform identisch übereinstimmt, ist der Betrieb
bis zur Injektion des steinlösenden Mittels mit Hilfe der
Kanüle (19) identisch mit dem der ersten Ausführungs
form. Falls die Auflösung des Konkrements nicht ausreicht, wird
das vordere Ende des ultraschallübertragenden Stabs (35) auf
die gleiche Weise vorgeschoben, wie die Kanüle (19) und der
Steinzertrümmerer (36) zur Zerstörung des Konkrements in Gang
gesetzt. Nach Zerstörung des Konkrements in einzelne Stücke
wird der Ultraschallantriebskreis (6) angestellt, um die Kon
kremente (4) mit Ultraschallwellen hoher Energie zu bestrahlen.
Nach Auflösung der Konkremente (4) wird der Lösungsinhalt durch
die Kanüle (19) mit Hilfe der Spritze (24) abgezogen. Hilfstech
niken zur Zerstörung des Konkrements sind nicht auf die Verwen
dung eines Ultraschall-Steinzertrümmerers (36) beschränkt. An
dere Korbzangen (29) und Steinzertrümmerer, die mit über elek
trohydraulischen Druck erzeugten Stoßwellen arbeiten, können
verwandt werden. Die Kanülen (19), die mit den in Fig. 6
gezeigten Wasser-Speise/Saugpumpen (31) verbunden sind, wer
den in die Einführungsrohre (20, 20′) eingeführt, um die stein
lösende Flüssigkeit zu injizieren und gleichzeitig den gelösten
Inhalt abzuziehen. Die Konkrement auflösende Behandlung mit Ul
trabeschallung kann durchgeführt werden, während die medizini
sche Flüssigkeit auf diese Art und Weise zirkuliert wird.
Da eine Vielzahl von Führungen bzw. Durchgängen für die Einfüh
rung von Behandlungsinstrumenten in dieser speziellen Ausfüh
rungsform des Ultraschallbehandlungssystems (1A) vorhanden
sind, kann die Ultraschall-Steinzertrümmerung gleichzeitig mit
einer Hilfstherapie durch Injektion eines steinlösenden Mittels
und Abziehen des aufgelösten Nierenkonkrements realisiert wer
den, was zu einem verbesserten therapeutischen Effekt führt.
Fig. 8 zeigt eine dritte und vierte Ausführungsform der Erfin
dung. Ein Hochleistungsultraschallgenerator (5′) umfaßt ein
einzelnes konkaves oszillierendes Element (37). Das Element
(37) wird von einem Ultraschallantriebskreis (6′) so betrie
ben, daß die erzeugten Ultraschallwellen in einem Brennpunkt F
zusammenlaufen. Das konkave Oszillationselement (37) ist mit
Hilfe eines ringförmigen Befestigungselements (38) an dem
Hauptkörper des Ultraschallgenerators befestigt.
Ein aus einem weichen Kunststoff hergestellter Wassersack, der
mit Wasser gefüllt ist, ist zwischen dem menschlichen Körper
(2) und dem Ultraschallgenerator (5′) angeordnet. Weiterhin ist ein
Einführungsrohr (20′′) vorhanden, das durch einen Teil der sphäri
schen Oberfläche des konkaven Oszillationselements (37) und den
Wassersack (7) unter Ausbildung einer Führung bzw. eines Durch
gangs durchtritt und in das ein Behandlungsinstrument einge
führt wird. Das auf der Seite des Elements (37) befindliche
Ende des Einführungsrohrs (20′′) kann entlang der sphärischen
Oberfläche des konkaven Oszillationselements (37) verschoben
werden. Ein Ultraschalloszillationselement (12′) zur Positions
bestimmung ist an einem Teil der äußeren Peripherie des Ultraschallgenera
tors (5′) angeordnet. Die zentrale Achse eines sektorförmigen
Beobachtungsbereichs fällt mit dem Brennpunkt F des Ultraschallgenerators
(5′) zusammen. Das Ultraschalloszillationselement (12′) ist mit
einer Ultraschallbeobachtungsvorrichtung (B) zur Abbildung
eines ultraschalltomographischen Bildes auf einem Monitor (M)
verbunden.
Fig. 9 zeigt die dritte Ausführungsform des Ultraschallbe
handlungssystems (1B) mit dem Ultraschallgene
rator (5′), der in seinem Inneren mit dem
konkaven Oszillationselement (37) ausgestattet ist. Der Ultraschallgenerator
(5′) schließt weiterhin das Befestigungselement (38) für das Os
zillationselement, ein sphärisches Trägerelement (39) und den
mit einem Ultraschall übertragenden Medium, wie Wasser, gefüll
ten Wassersack (7) ein. Dazwischen ist das Einführungsrohr (20′′)
angeordnet, das durch den Wassersack (7) und das Trägerelement
(39) führt. Das Einführungsrohr (20′′) ist auf der Seite des
Trägerelements (39) mit einem Einführungsrohr-Verbindungsstück
(21′′) verbunden. Das Verbindungsstück (21′′) ist entlang der
äußeren sphärischen Oberfläche des Trägerelements (39) gleitend
verschiebbar. Führungsöffnungen (22′′) und (40) sind am Träger
element (39) und einem Teil der sphärischen Oberfläche des kon
kaven Oszillationselements (37) jeweils vorhanden, so daß das
Einführungsrohr (20′′) bewegbar ist. Das Ultraschalloszillations
element (12′) zur Positionsbestimmung ist mit Hilfe eines Befe
stigungsglieds (41) lösbar an einem Teil der äußeren Peripherie
des Ultraschallgenerators (5′) befestigt.
Der Betrieb des Ultraschallbehandlungssystems (1B) dieser Aus
führungsform wird nachstehend beschrieben. Der Ultraschallgenerator (5′)
für zusammenlaufende Ultraschallwellen ist so angeordnet, daß
er über den Wassersack (7) an den menschlischen Körper (2) an
liegt. Das Ultraschalloszillationselement (12′) zur Positions
bestimmung ist zur Beobachtung des Körperinneren an den mensch
lichen Körper (2) gepreßt. Die Bewegung und Fixierung des Ultraschallgene
rators (5′) für konvergierende Ultraschallwellen wird manuell
oder mit Hilfe eines einfachen Aufbaus (nicht gezeigt) vorgenom
men. Das das Innere des Körpers wiedergebende ultraschalltomo
graphische Bild wird auf dem Monitor (M) wiedergegeben (sie
he Fig. 8). Das Konkrement im zu behandelnden Teil des Körpers
wird gesucht und in eine Position bewegt in der das Konkrement
auf dem Monitor abgebildet wird. Dann wird das Verbindungsstück
(21′′) des Einführungsrohrs (20′′) verschoben, um es
in eine Richtung zu bewegen, in der die Kanüle (19)
keine anderen Organe als die Galle durchdringt, falls ein Gal
lenstein vorliegt. Nachdem die Kanüle (19) die Körper
teile in der Nähe des Konkrements (4) durchstochen hat, wird
die Spritze (24) betrieben, um ein steinlösendes Mittel in den
Teil um das Konkrement zu injizieren. Danach wird der Ultra
schallantriebskreis (6′) (siehe Fig. 8) angestellt, um das Kon
krement mit konvergierenden Ultraschallwellen hoher Energie zu
bestrahlen. Nach Auflösung des Konkrements wird der gelöste In
halt über die Kanüle (19) mit Hilfe der Spritze (24) abgezogen.
Falls vollständige Auflösung des Konkrements nicht mit einer
Behandlung erreicht worden ist, wird die oben beschriebene Ar
beitsweise wiederholt oder eine Steinzertrümmerung unter Ver
wendung verschiedener Behandlungsinstrumente, wie Korbzangen,
Ultraschall-Steinzertrümmerer, einer Vorrichtung zur Erzeugung
von Stoßwellen mit Hilfe elektrohydraulischen Drucks, als
Hilfstherapie versucht.
Da der Ultraschallgenerator (5′) für konvergierende Ultraschallwellen ein
einzelnes konkaves Oszillationselement (37) verwendet, ist das
System von kompakter Größe. Dementsprechend kann ein einzelner
Bediener das System einfach handhaben.
Fig. 10 zeigt eine vierte Ausführungsform des Ultraschallbe
handlungssystems (1C). Der Ultraschallgenerator (5′) für konvergierende
Ultraschallwellen dieser Ausführungsform stimmt im wesentlichen
mit dem in Fig. 8 gezeigten überein, außer daß ersterer mit
einem Element (42) versehen ist, das die Position eines Behand
lungsinstruments, etwa einer Korbzange (29), fixiert. Die Spit
ze der Zange fällt mit dem Konvergenzpunkt des Ultraschallgenerators (5′)
zusammen, wenn die Korbzange (29) fixiert ist.
Nachstehend wird der Betrieb des Ultraschallbehandlungssystems
(1C) dieser speziellen Ausführungsform beschrieben. Da das Sy
stem insgesamt so ausgebildet ist, wie in Fig. 8 gezeigt, ist
der Betrieb bis zur Injektion des steinlösenden Mittels unter
Verwendung einer Kanüle (19) identisch mit dem der dritten Aus
führungsform. Danach wird ein Behandlungsinstrument, wie etwa eine
Korbzange (29), auf die gleiche Weise wie die Kanüle (19) vor
geschoben, so daß die Spitze in der Nähe des Konkrements ange
ordnet ist und das Konkrement mit dem Korb ergreift. Nachdem
die Korbzange durch das Fixierelement (42) während der Behand
lung fixiert worden ist, wird der Ultraschallgenerator (5′) angestellt, um
das Konkrement mit Ultraschallwellen hoher Energie zu bestrah
len.
Da das Konkrement (4) gemäß der vierten Ausführungsform mit
Hilfe der Korbzange (29) im Konvergenzpunkt der Ultraschallwel
len hoher Energie fixiert ist, treffen die eingestrahlten Ultra
schallwellen zuverlässig auf das Konkrement (4) auf. Auf diese
Weise wird der therapeutische Effekt weiter verbessert.
Fig. 11 zeigt detailliert den Aufbau eines Einführungsrohrs
(20) einer fünften Ausführungsform eines Ultraschallbehand
lungssystems (1D). Eine Skalenplatte (43) zeigt den Betrag an,
um den die Kanüle (19) und die Spritze (24) verschoben
wird. Eine Platte mit einer Winkelanzeige (44) zeigt den Betrag
an, um den das Verbindungsstück (21) des Einführungsrohrs ver
schoben wird, d.h. das Ausmaß der Bewegung des Einführungsrohrs
(20).
Wenn das Behandlungsinstrument, etwa die Kanüle (19), ein
Körperteil in der Nähe des Konkrements, das Ziel der Behandlung
mit dem Ultraschallbehandlungssystem (1D) dieser speziellen
Ausführungsform ist, durchdringt, ist es möglich, das System so
zu betreiben, daß Länge und Richtung, in der die Kanüle (19)
eindringt, gemäß der Einteilung auf der Skalenplatte (43) und
auf der den Winkel angebenden Platte (44) nach Bestätigung der
Entfernung des Ziels und des Winkels durch die Ultraschallbeo
bachtungsvorrichtung vorgegeben werden. Hierdurch wird es mög
lich, das Behandlungsinstrument in eine Zielstellung zu brin
gen.
In den vorgenannten Ausführungsformen ist die Vorrichtung zur
Führung des Behandlungsinstruments, etwa einer Einstichkanüle,
d.h. des Einführungswegs unter Einschluß des Einführungsrohrs
(20, 20′ oder 20′′), so angeordnet, daß sie durch den Ultra
schallgenerator (5, 5′), der die Vorrichtung zur Erzeugung der
Ultraschallwellen darstellt, und den Wassersack (7), der die
Vorrichtung mit dem Medium zur Übertragung der Ultraschallwel
len darstellt, führt. Solch eine Struktur ist jedoch etwas kom
pliziert.
Aus diesem Grunde wird eine Ausführungsform der Erfindung be
schrieben, in der die Vorrichtung zur Führung eines Behand
lungsinstruments so angeordnet ist, daß sie nicht durch die
Ultraschall erzeugende Vorrichtung und die Ultraschall über
tragende Vorrichtung führt.
Fig. 12 und 13 zeigen eine sechste Ausführungsform des Ultra
schallbehandlungssystems (1E) gemäß der Erfindung. Ein Genera
tor (5′′) für konvergierende Ultraschallwellen umfaßt ein kon
kaves Oszillationselement oder eine Vielzahl von Ultraschall
oszillationsvorrichtungen (37). Der Generator (5′′) weist auf
der Ultraschall generierenden Seite einen Wassersack (7) auf.
Der Generator (5′′) ist an der äußeren Peripherie eines ring
förmigen Trägers (46) befestigt. Der ringförmige Träger (46)
ist fest an einem Halterahmen (48) angebracht, der durch einen
Trägerschaft (47) gehalten wird. Das Oszillationselement (37)
des Generators (5′′) wird durch einen Ultraschallantriebskreis
(6′) betrieben. Die erzeugten Ultraschallwellen setzen sich
durch den Wassersack (7), der zwischen dem menschlichen Körper
(2) und dem Generator (5′′) angeordnet ist, fort und laufen in
einem Brennpunkt (F) zusammen, der sich in einem Konkrement (4)
befindet. Die Einstellung des Generators (5′′) zum menschlichen
Körper (2) auf dem Therapiebett (3) wird vom Bediener manuell
vorgenommen oder von einer Positionssteuereinrichtung, die
einen Motor und dergleichen einschließt.
Eine nach außen ragende Befestigung (49) zur Führung von Be
handlungsinstrumenten ist an einem Teil des ringförmigen Trä
gers (46) vorgesehen. Die Befestigung (49) zur Führung der In
strumente umfaßt einen Halter (52) zur lösbaren Befestigung von
Instrumenten zur Injizierung medizinischer Flüssigkeiten, etwa
einer Kanüle (50) und einer Spritze (51), wie in Fig. 14
gezeigt. Der Halter (52) ist auf einer Führungsschiene (53)
verschiebbar angeordnet. Entlang der Führungsschiene (53) ist
eine den Winkel anzeigende Graduierung eingraviert, so daß die
Durchstichrichtung der Kanüle (50) der Spritze (51) im Halter
an der Graduierung (54) abgelesen werden kann.
Die Injektion einer medizinischen Flüssigkeit aus der
Kanüle (50) in die Galle wird aus einer Flüssigkeitsflasche
(58) mit Hilfe einer Quetschpumpe (57) durchgeführt, welche
über einen Schlauch (55) und ein Dreiwegeventil (56) mit der
Spritze (51) verbunden ist, wie in Fig. 12 gezeigt. Das Abfüh
ren des gelösten Konkrements wird durch Umschalten des Dreiwe
geventils (56) und Betreiben der Saugpumpe (59) durchgeführt.
Der Träger (46) ist in einem Teilstück mit einem nach außen
wegragenden Sondenhalter (60) ausgebildet. Eine Ultraschallbeo
bachtungssonde, die ein Ultraschalloszillationselement (12′′)
zur Positionsbestimmung einschließt, wird lösbar vom Halter
(60) gehalten. Das befestigte Oszillationselement (12′′) ist so
angeordnet, daß der Brennpunkt F des Generators (5′′) auf der
zentralen Achse des Beobachtungssektors lokalisiert ist. Das
Oszillationselement (12′′) ist mit einer Ultraschallbeobach
tungsvorrichtung (61) verbunden, um ein ultraschalltomographi
sches Bild auf dem Monitor (62) abzubilden. Die Ultraschall
beobachtungssonde kann aus dem Halter (60) herausgenommen und
allein verwandt werden.
Da im erfindungsgemäßen Ultraschallbehandlungssystem (1E) die
Führungsvorrichtung für das Behandlungsinstrument nicht durch
den Generator (5′′) und den Wassersack (7) führt und an der
äußeren Peripherie des Generators (5′′) angeordnet ist, wird
die Struktur des Systems vereinfacht und das Behandlungs
instrument kann präzise eingeführt werden.
Obwohl nur eine einzelne Injektionsvorrichtung für eine medizi
nische Flüssigkeit, die die Kanüle (50) und die Sprit
ze (51) umfaßt, d.h. eine Führungsvorrichtung für nur ein Be
handlungsinstrument, vorhanden ist, kann auch eine Vielzahl von
Führungsvorrichtungen an der äußeren Peripherie des Trägers
(46) angeordnet werden. Auf diese Weise kann simultan zur In
jektion der medizinischen Flüssigkeit die Rückführung des auf
gelösten Konkrements erfolgen.
Falls die Befestigung (49) für das Behandlungsinstru
ment auf einer Führungsschiene (63) angeordnet ist, die entlang
der äußeren Peripherie des Trägers (46) gemäß
Fig. 15 so ausgebildet ist, daß die Befestigung entlang der Schiene (63) in
Pfeilrichtung entlang gleiten kann, kann das Einstechen der Ka
nüle (50) aufgrund des mit Hilfe des Ultraschalloszillations
elements (12′′) zur Positionsbestimmung beobachteten Bildes in
optimaler Stellung und in optimaler Richtung durchgeführt wer
den.
Falls der Sondenhalter (60) entlang der Führungsschiene (63)
verschiebbar ist, kann das Einstechen der Kanüle (50) auf das
über das Oszillationselement (12′′) erhaltene tomographische
Bild hin in optimaler Stellung durchgeführt werden.
Es ist möglich, die vorgenannten Ausführungsformen an der
Spitze des Behandlungsinstruments, etwa einer Kanüle, mit einem
Drucksensor zur Messung des Drucks in der Gallenblase, einem
Mechanismus zur Einstellung der Menge an zu injizierender medi
zinischer Flüssigkeit, einem thermischen Sensor zur Messung der
Temperaturerhöhung der Gallenblase als Folge der Ultraschallbe
strahlung sowie einem Mechanismus zur Steuerung der Zeit, Ener
gie etc. der Ultrabeschallung zu versehen. Das Vorhandensein
solcher Vorrichtungen führt zu einem noch effektiveren Ultraschall
behandlungssystem.
Erfindungsgemäß können auch von Kanülen verschiedene Behandlungsinstrumente
präzise und ohne Probleme
zur Therapie einer Krankheit eingeführt werden und die Ge
winnung des gelösten Konkrements kann sehr leicht durchgeführt und damit
eine schnelle Behandlung erzielt werden.
Fig. 16 zeigt eine siebte Ausführungsform. Diese Ausführungs
form stimmt im wesentlichen mit der dritten und vierten Ausfüh
rungsform gemäß Fig. 9 überein. Von der dritten Ausführungsform
weicht sie jedoch dahingehend ab, daß die Führungsvorrichtung
kein Einführungsrohr ist und selbstdichtendes Material (22′′′,
40′ und 7′) umfaßt, das jeweils an der Stelle der Führungsöff
nungen (22′′) und (40′) und dem Teil der Wassersackmembran, der
sich auf einer durch die Öffnungen (22′′) und (40′) gehenden
Linie befindet, vorhanden ist. Das selbstdichtende Material
besteht aus Silicongummi mit einer Dicke von 5 mm. Die
Kanüle (19) führt unter Beibehaltung der Wasserdichtigkeit
durch das Dichtungsmaterial. Selbst wenn die Kanüle (19) aus
dem Dichtungsmaterial entfernt wird, schließt sich das Einstichloch
von selbst und verhindert den Austritt von Wasser aus dem Was
sersack (7).
Fig. 17 zeigt eine achte Ausführungsform der Erfindung. Der Ul
traschallgenerator (5′) wird von einem Trägerarm (65) gehalten,
der auf den oberen Teil eines Trägers (64) montiert ist, so daß
die Ultraschallwellen durch einen Wassersack (7) auf das zu be
handelnde Objekt (4) konvergierend zulaufen. Der Generator (5′)
kann mit Hilfe des Trägerarms auf beliebige Weise und in einer
beliebigen Position in Stellung gebracht werden. Die Befestigung
(49) zur Führung der Kanüle (50) und eine
Ultraschallsonde (12′′′) zur Beobachtung des Körperinneren sind
um den Generator (5′) befestigt. Die Befestigung (49)
führt Behandlungsinstrumente zu dem zu behandelnden Teil oder
Konkrement (4), etwa einen Katheter, der
medizinische Flüssigkeit aus einem Reservoir (66) zum
Konkrement (4) hin- und wieder zurückführt. Eine
Injektions- und Rückführvorrichtung (67), eine Ultraschallbeo
bachtungsvorrichtung (62′′) und ein Ultraschallantriebskreis
(6′′) werden auf solche Weise gesteuert, daß eine für den Zu
stand des zu behandelnden Konkrements (4) geeignete Behandlung durch
geführt werden kann.
In Fig. 18 wird eine neunte Ausführungsform der Erfindung ge
zeigt. Ein Ultraschallbehandlungssystem (101) schließt einen
Ultraschallgenerator (104) ein, der beweglich auf einem Thera
piebett (103), auf dem ein menschlicher Körper (102) beruht,
angeordnet ist. Der Generator (104) wird von einer Bewegungs
vorrichtung (106) gehalten, die beweglich auf einem Wagen (105)
angeordnet ist, der mittels Laufrollen (105a) auf dem Bett
(103) in einer Richtung senkrecht zur Zeichnung bewegt werden
kann, so daß die Vorrichtung in allen drei Richtungen bewegt
werden kann.
Der Ultraschallgenerator (104) umfaßt ein Ultraschalloszilla
tionselement (107) und einen Wassersack (108), der mit einem
Ultraschall leitenden Medium, wie Wasser, gefüllt ist und auf
der Vorderseite des Elements (107) angeordnet ist. Der Wasser
sack (108) befindet sich in Kontakt mit der Oberfläche des
Körpers (102). Eine außerhalb des Körpers angeordnete Ultra
schallsonde (111) wird zur Beobachtung des Inneren des Körpers
(102), etwa eines Konkrements (109) oder dergleichen in der
Gallenblase (110), verwandt. Eine Beobachtungsvorrichtung (113)
mit einem Monitor (112) ist mit der Ultraschallsonde (111) ver
bunden.
Zur Behandlung läßt man eine Einstichkanüle (114) zur Injektion
eines Stein- oder Konkrement lösenden Mittels unter Beobachtung
durch die Ultraschallsonde (111) die Haut durchdringen, so daß
die Spitze der Kanüle in der Nähe der Gallenblase mit dem Kon
krement (109) darinnen lokalisiert ist. Die Einstichkanüle
(114) ist an ihrem Basisende integral mit einem Positionsanzei
ger (115) ausgestattet. Die Spitze des Anzeigers (115) zeigt
auf einen graduierten Index, der am Wagen (105) befestigt ist.
Die Information über die Stellung der Spitze der Einstichkanüle
(114) (d.h. die Position des Gallensteins) wird über einen
Stellungssensor (117) einer zentralen Recheneinheit (CPU) (118)
zugeleitet, die die von dem Anzeiger (115) angezeigte Index
stellung bestimmt. Die Bewegungen des Generators (104) in drei
Richtungen werden von der Bewegungsvorrichtung (106) auf ein an
die Bewegungsvorrichtung (106) über eine Steuereinheit (119)
von der zentralen Recheneinheit (118) abgegebenes Steuersignal
hin durchgeführt. Die zentrale Recheneinheit (118) ist mit
einem Schalter (120) verbunden. Eine Spritze (122) zur Injek
tion eines steinlösenden Mittels ist über einen Schlauch (121)
mit der Basis der Einstichkanüle (114) verbunden. Die Beschrei
bung der Vorrichtung, die Energie zur Erzeugung der Ultraschall
wellen liefert, ist fortgelassen, jedoch wird diese Vorrichtung
auch von der zentralen Recheneinheit (118) und der Steuerein
heit (119) gesteuert.
Das Ultraschallbehandlungssystem dieser Ausführungsform funk
tioniert wie folgt. Der Generator (104) wird vom Wagen (105)
und der Bewegungsvorrichtung (106) auf eine Weise bewegt, daß
die Unterseite des Wassersacks (7) sich in Kontakt mit der
oberen Oberfläche des menschlichen Körpers (102), der auf dem
Bett (103) liegt, wie in Fig. 18 gezeigt, befindet. Danach läßt
man die Einstichkanüle (114) die Gallenblase (110) mit dem Kon
krement (109) darin unter Beobachtung durch die Ultraschallson
de (111) durchstechen. Durch die Spritze (114) wird steinlösen
de Flüssigkeit in die Gallenblase (110) injiziert. Informatio
nen über die Position der Spitze der Einstichkanüle (114) wer
den der zentralen Recheneinheit (118) über den Anzeiger (115)
und den Stellungssensor (117) zugeleitet. Auf Basis der Infor
mationen über die Position sendet die zentrale Recheneinheit
(118) ein Steuersignal über die Steuereinheit (119) zur Bewe
gungsvorrichtung (106), um den Generator (104) so zu bewegen,
daß die Ultraschallwellen geeignet auf dem Konkrement (109)
konvergieren. Entsprechend fördert die Bestrahlung des Konkre
ments (109) mit Ultraschallwellen aus dem Generator (104) die
Auflösung des Konkrements (109) mit dem steinlösenden Mittel.
Der therapeutische Effekt kann dadurch bemerkenswert verbessert
werden.
Falls sich das Konkrement verlagert, kann es mit der Spitze der
Einstichkanüle (114) verfolgt werden, was die automatische
Nachführung des Generators (104) ermöglicht, da das Ausmaß der
Kanülenbewegung vom Stellungssensor (117) wahrgenommen
und dazu verwendet wird, die Bewegungsvorrichtung über die zentrale
Recheneinheit (118) und die Steuereinheit (119) zu betätigen.
Fig. 19 zeigt eine zehnte Ausführungsform der Erfindung. Ein
Ultraschallbehandlungssystem (131) schließt eine Einheit (136)
mit dem Ultraschallgenerator (104), dem Wagen (105), der
Bewegungsvorrichtung (106), dem Anzeiger (115) und dem Po
sitionsfühler oder Stellungssensor (117) ein, wie sie im System (101) der Fig. 18
verwandt werden. Das heißt, daß im Ultraschallbehandlungssystem
(131) ein in Längsrichtung bewegbarer Wagen (134) mit vier Bei
nen auf den beiden Seiten der Oberseite des Therapiebetts ange
ordnet ist, auf dem ein menschlicher Körper ruht. Die Einheit
(136) mit einem Ultraschallgenerator (135), der Bewegungsvorrich
tung für den Generator und dem Stellungssensor für die Ein
stichkanüle ist auf dem Wagen (134) angeordnet.
Bei dem so ausgebildeten Ultraschallbehandlungssystem (131)
läßt man die Einstichkanüle in das zu behandelnde Teil nach
Maßgabe des ultraschalltomographischen Bildes eindringen, in
das man auf ähnliche Weise wie im in Fig. 18 gezeigten System
(101) ein steinlösendes Mittel injiziert. Danach wird die Stel
lung des Anzeigers vom Sensor am Positionsmeßteil der Einstich
kanüle aufgenommen und das Signal von der zentralen Rechenein
heit empfangen, von der Koordinaten, zu denen die Kanüle bewegt
werden soll, errechnet werden. Der Wagen (134) wird nach Maß
gabe der Informationen des Stellungssensors über die Position
der Einstichkanüle so bewegt, daß die Unterseite des Wasser
sacks des Generators (135) auf der Oberfläche des Körpers (131)
in Abstimmung mit dem zu behandelnden Teil, angeordnet wird.
Danach wird die Fokussierung des Generators (135) vorgenommen.
Anschließend wird der zu behandelnde Teil mit Ultraschallwellen
zur Zerstörung des Konkrements bestrahlt.
Das System (131) ist insgesamt von kompakter Größe, wodurch
seine Handhabung bemerkenswert verbessert wird.
Um festzustellen, ob die Spitze der Einstichkanüle (114) in der
Nähe des Konkrements (109) lokalisiert ist, ist ein Drucksensor
(130) vorhanden, der den durch den Ultraschallbehandlungsstrahl
gebildeten Druck an der Spitze der Einstichkanüle (114) zur Po
sitionssteuerung wahrnimmt. Das bedeutet, wenn der Ausgabewert
des Drucksensors (130) höher ist als ein vorgegebener Wert,
steht dies dafür, daß der Ultraschallstrahl in der Nähe des
Konkrements (109) auftrifft. Wenn der Ausgabewert kleiner ist
als ein vorgegebener Wert, steht dies dafür, daß der Strahl das
Konkrement verfehlt. In diesem Fall wird der Ultraschallgenera
tor durch die in den oben erwähnten Ausführungsformen gezeigte
Bewegungsvorrichtung bewegt, um die Stellung anzugleichen.
In diesem Fall kann ein Bediener die Bewegungsvorrichtung
(nicht gezeigt) nach Angabe eines Druckmeßgerätes (139) bewe
gen. Alternativ kann auf das Signal der zentralen Rechenein
heit, die den Druckwert empfängt, eine automatische Nachführung
vorgenommen werden.
Die Behandlung mit nur einer Einstichkanüle ist unsicher. Es
besteht die Gefahr, daß die Spitze der Nadel sich von der an
fänglichen Stellung verlagert. In diesem Fall wird eine Scheide
(146) durch einen Gang (142) auf ein Konkrement (144) in der
Gallenblase (143) vorgeschoben, wie in Fig. 21 gezeigt. Ein
Ballonkatheter (146) zur Injektion einer medizinischen Flüssig
keit wird in die Scheide (146) eingeführt. Der Katheter wird
durch Aufblasen des Ballons in Stellung fixiert. Die Bewe
gung der Scheide (146) wird durch Positionsmessung bestimmt.
Das Bezugszeichen (148) bezeichnet einen Drucksensor.
Fig. 22 zeigt eine elfte Ausführungsform des erfindungsge
mäßen Ultraschallbehandlungssystems zur Behandlung eines Kon
krements, das in der Gallenblase
in einem menschlichen Körper ausgebildet ist. Das Bezugszeichen
(301) bezeichnet einen menschlichen Körper, (302) eine Gallen
blase im Körper, (303) ein Konkrement,
(304) einen Ultra
schallgenerator, der gegenüber dem Konkrement (303) angeordnet
ist, (305) ein Ultraschalloszillationselement mit einem par
tiellen sphärischen piezoelektrischen Element, das an der In
nenseite des Ultraschallgenerators (304) angeordnet ist, und (306)
eine Dämpfungsschicht auf der Rückseite des Ultraschalloszillationsele
ments (305) zur Expansion eines Betriebsfrequenzbereiches. Die
Dämpfungsschicht (306) wird aus Epoxyharz, das mit Wolframpul
ver gemischt ist, gebildet. Ein Wassersack (307), der die Vor
derseite des Ultraschallgenerators (304) bedeckt, ist mit einer
Ultraschallwellen übertragenden Flüssigkeit (308) wie Wasser
zur Übertragung von Ultraschallwellen auf den lebenden Körper
gefüllt. Eine bekannte Ultraschallsonde (309) vom Typ mit me
chanischer Abtastung ist im Zentrum des Ultraschallgenerators
(304) angeordnet. Eine verschließbare Öffnung (310a), in das
eine Spritzenkanüle (210) zur Injizierung einer steinlösenden
Flüssigkeit eingeführt werden kann, falls nötig, ist an der
äußeren Peripherie des Ultraschallgenerators (304) angeordnet. Die Ultra
schallsonde (309) ist mit einer Ultraschallbeobachtungsvorrich
tung (311) verbunden, die ihrerseits mit einem Monitor (312) verbunden
ist.
Das Ultraschalloszillationselement (305) ist mit einem Verstär
ker (313) verbunden, der mit einem Oszillator (314) verbunden
ist. Der Oszillator (314) und die Ultraschallbeobachtungsvor
richtung (311) sind mit einer zentralen Recheneinheit (315)
verbunden, an die eine externe Eingabevorrichtung (316) ange
schlossen ist.
Der Betrieb des so gebildeten Ultraschallbehandlungssystems zur
Behandlung eines Konkrements (303) in der Gallenblase (302) im
menschlichen Körper (301) wird nachstehend beschrieben.
Zuerst wird der Wassersack (307) so in engen Kontakt mit der
Oberfläche des menschlichen Körpers (301) gebracht, daß der Ul
traschallgenerator (304) des Ultraschallbehandlungssystems dem
Konkrement (303) im menschlichen Körper (301) gegenüber liegt.
Die Stellung des Konkrements (303) wird durch die Ultraschall
sonde (309) bestimmt. Die Größe, Zahl und Ausbildungsform, etc.
wird über den Monitor (312) festgestellt. Eine Spritzenkanüle (310)
wird dann durch die Öffnung (310a) im Ultraschallgenerator
(304) in die Gallenblase (302) eingeführt.
Ein steinlösendes Mittel (317) für Gallenkonkremente, bei
spielsweise Methyl-t-butylether (abgekürzt MTBE) wird in die
Gallenblase (302) injiziert. Das Konkrement (303) wird mit Ul
traschallwellen bestrahlt, um den auflösenden Effekt des stein
lösenden Mittels (317) zur Behandlung des Gallenkonkrements
(303) zu unterstützen. Die Bestrahlung des Konkrements mit Ul
traschallwellen wird zu diesem Zeitpunkt am effektivsten durch
geführt, um das Konkrement, je nach Größe und Zustand, mit dem
erfindungsgemäßen Ultraschallbehandlungssystem aufzulösen. Das
heißt, falls eine Anzahl von kleinen Konkrementen in der Gal
lenblase (302) verstreut sind, wird der Ultraschallstrahl aus
dem Brennpunkt genommen, d.h. der Durchmesser der konvergieren
den Ultraschallwellen im Brennpunkt wird erweitert, so daß die
Ultraschallwellen auf die ganze Zahl der verstreuten Konkremen
te gleichzeitig auftreffen und die Konkremente wirksam auflösen.
Falls nur zwei oder drei relativ kleine Konkremente vorhanden
sind, werden die Ultraschallwellen nur zu einem kleinen Spot
zusammengeführt, der jeden dieser kleinen Zahl von Konkrementen
bestrahlt. Falls die Zahl der Konkremente durch die Behandlung
abgenommen hat, wird die Konvergenz der Ultraschallwelle all
mählich geändert, so daß die Gesamtheit der Konkremente richtig
mit Ultraschall bestrahlt wird.
Um die Konvergenz der Ultraschallwellen je nach Größe und Bil
dungszustand der Konkremente auf solch eine Weise wirksam zu
ändern, wird die vom Oszillator (314), der mit dem Ultraschall
oszillationselement (305) verbunden ist, erzeugte Betriebsfre
quenz geändert. Nachstehend wird erläutert, warum
eine Änderung der Betriebsfrequenz des Ultraschalloszillations
elements die Konvergenz der erzeugten Ultraschallwellen ändert.
Die Halbwertsweite im Brennpunkt, d.h. die Schalldruckweite im
Brennpunkt, die die Hälfte des maximalen Schalldrucks ist, wird
als b bezeichnet und ergibt sich als
worin
λ: Wellenlänge
R: Kurvenradius eines konkaven Ultraschalloszillationselements
D: Öffnungsradius eines konkaven Ultraschalloszillationselements.
λ: Wellenlänge
R: Kurvenradius eines konkaven Ultraschalloszillationselements
D: Öffnungsradius eines konkaven Ultraschalloszillationselements.
Andererseits ist
worin
c: Schallgeschwindigkeit
f: Betriebsfrequenz.
c: Schallgeschwindigkeit
f: Betriebsfrequenz.
b wird unter Verwendung der Formeln (1) und (2) errechnet. Zur
Vereinfachung der Rechnung wird angenommen, daß R =D1, daß Ul
traschallwellen übertragende Medium Wasser ist, die Schallge
schwindigkeit 1500 m/s ist und die Betriebsfrequenz f 100 kHz
und 1 MHz ist. b, das für die Konvergenz im Brennpunkt steht,
ergibt sich aus den Formeln (1) und (2) zu 21 mm und 2,1 mm,
wenn f 100 kHz bzw. 1 MHz ist. Es versteht sich, daß die Kon
vergenz um das zehnfache variiert. Falls kleine Konkremente,
die über einen weiten Bereich verstreut sind, durch Einstrah
lung von Ultraschallwellen mit weiter Konvergenz aufgelöst wer
den sollen, wird die Betriebsfrequenz f erniedrigt, um den
äußeren Spot-Durchmesser im Konvergenzpunkt zu erhöhen. Falls
große Konkremente aufzulösen sind, wird die Betriebsfrequenz
höher eingestellt, um die Ultraschallwellen auf jeden Zielpunkt
konvergent zusammenzuführen und die Auflösung der Konkremente
zu verbessern.
Um die Betriebsfrequenz des Ultraschalloszillationselements
(305) des Oszillators (314) zu ändern, wird eine Anweisung zur
Änderung an den Oszillator (314) gesandt. Dies wird mit Hilfe
der externen Eingabevorrichtung (316) durchgeführt, die eine Tastatur und
dergleichen einschließt, wobei die zentrale Recheneinheit (315)
mit der Eingabevorrichtung (316), dem Oszillator (314) und dem
Verstärker (313) verbunden ist. Mit anderen Wor
ten, je nach Größe und Aggregationszustand der Konkremente
werden die notwendigen Daten über die externe Eingabevorrich
tung (316) eingegeben und ein Signal über die zentrale Rechen
einheit (315) an den Oszillator (314) gegeben. Obwohl diese
Operation von einem Bediener durchgeführt wird, ist es auch
möglich, den Oszillator (314) auf Basis eines vorbestimmten
Programms zur Veränderung der Betriebsfrequenz des Ultra
schalloszillationselements (305) von der zentralen Rechenein
heit (315) mit Daten zu versorgen, so daß die Konvergenz der
Ultraschallwellen automatisch geändert werden kann. Mit einer solchen
automatischen Änderung der Konvergenz wird die
Auflösung der Konkremente wirksam durchgeführt. Das in die Gal
lenblase (302) injizierte steinlösende Mittel kann über die
Spritzenkanüle (310) nach Bewirkung der Auflösung abgezogen werden.
Fig. 23 zeigt eine zwölfte Ausführungsform eines Ultra
schallbehandlungssystems zur Behandlung von Gallenkonkrementen.
Da das Ultraschallbehandlungssystem dieser Ausführungsform hin
sichtlich der Struktur im wesentlichen mit dem in Fig. 22 ge
zeigten System übereinstimmt, bezeichnen gleichen Bezugszeichen
gleiche Komponenten und die Beschreibung der gleichen Kom
ponenten wird fortgelassen, so daß nur die sich unterscheidenden Komponenten be
schrieben werden.
Ein Ultraschalloszillationselement (305A) eines Ultraschallgene
rators (304A) des Ultraschallbehandlungssystems dieser Ausfüh
rungsform umfaßt ein flaches piezoelektrisches Element. Eine
konvergierende Linse (318) mit einer plan-konkaven Linse, die
die Ultraschallwellen zusammenführt, wird auf der Vorderseite
des Generators angebracht, von der die Ultraschallwellen ausge
strahlt werden. Eine Dämpfungsschicht (306A) wird auf der Rück
seite des Ultraschalloszillationselements (305A) auf ähnliche
Weise, wie im Ultraschalloszillationselement der Fig. 22 bereitgestellt.
Die Konvergenz der vom flachen Ultraschalloszillationselement
(305A) und der Linse (318) erhaltenen Ultraschallwellen wird
in geeigneter Weise durch eine Veränderung der Betriebsfrequenz des
Ultraschalloszillationselements (305A) geändert. Dies ist ähn
lich im Falle eines Ultraschallbehandlungssystems in Betrieb.
Gleichwohl ist das Ultraschallbehandlungselement (305A) sehr
einfach in seiner Struktur im Vergleich zum konkaven Ultra
schallbehandlungselement (305). Eine bemerkenswerte Vermin
derung der Kosten kann dadurch realisiert werden. Aus Gründen
der Klarheit der Zeichnung sind eine Ultraschallsonde und eine
Spritzeneinführungsöffnung beim Ultraschallgenerator (304A) der
Ausführungsform des Ultraschallbehandlungssystems gemäß Fig. 23
fortgelassen.
Fig. 24 zeigt eine dreizehnte Ausführungsform des Ultraschallbe
handlungssystems. Ein Ultraschallgenerator (304B) des erfin
dungsgemäßen Ultraschallbehandlungssystems stimmt im wesentli
chen mit den Ultraschallgeneratoren (304) und (304A) der Fig. 22
bzw. 23 überein, abgesehen davon, daß eine Anzahl von Ultra
schalloszillationselementen (305B) mosaikförmig auf der Innen
seite der sphärischen Schale des Ultraschallgenerators angeordnet
sind. Ein Dämpfungsschicht (306B) ist zwischen den Elementen
(305B) und der Schale angeordnet. Eine Ultraschallsonde und
eine Öffnung für eine Injektionsspritze etc. sind in dieser Aus
führungsform ebenfalls fortgelassen. Das Ultraschallbehandlungs
system dieser Ausführungsform arbeitet auf ähnliche Weise wie
die in Fig. 22 und 23 gezeigten Ultraschallbehandlungssysteme
und hat die gleiche Wirkung.
Fig. 25 zeigt eine Auftragung, die die Impedanzcharakteristika
eines im oben erwähnten Ultraschallbehandlungssystem verwandten
Ultraschalloszillationselements wiedergibt. Die Ordinate stellt
die Impedanz dar und die Abszisse die Betriebsfrequenz eines
Oszillationselements. In Fig. 25 stellt der Bereich b den Reso
nanzbereich dar, in dem das Ultraschalloszillationselement von
einer vorgegebenen Antriebsfrequenz zur Erzeugung von Ultra
schallwellen betrieben werden kann. Dies bedeutet, daß die
Bandweite der Betriebsfrequenz in der Nähe des Resonanzpunktes
eng ist. Entsprechend wird dieser Frequenzbereich erfindungsge
mäß nicht verwandt. Ultraschallwellen werden in einem Be
triebsfrequenzbereich erzeugt, in dem die Impedanz über einen
weiten Bereich flach ist. Demnach können die Dämpfungsschichten
(306), (306A) und (306B), etc. fortgelassen werden. Anfänglich
kann das Ultraschalloszillationselement aus Polyvinylidenfluor
id (PDD) mit einem relativ weiten Betriebsfrequenzbereich ge
bildet werden.
Obwohl die vorstehenden Ausführungsformen im Bezug auf die Be
handlung eines Konkrements in einer Gallenblase beschrieben
worden sind, ist festzuhalten, daß die Erfindung auch auf Kon
kremente in den Nieren und der Blase angewandt werden kann.
Die Einrichtung zur Injektion des steinlösenden Mittels, etwa
eine Einstichkanüle, die am Ultraschallgenerator (304) ange
ordnet ist, kann von diesem getrennt werden.
Fig. 26 und 27 zeigen eine vierzehnte und fünfzehnte Ausfüh
rungsform des erfindungsgemäßen Ultraschallbehandlungssystems.
Die Ausführungsformen stimmen im wesentlichen mit der in Fig.
22 gezeigten elften Ausführungsform überein, abgesehen
davon, daß die Dicke des Ultraschalloszillationselements (305)
nicht konstant ist. Das heißt, daß das Ultraschalloszilla
tionselement (305) in Fig. 26 im Zentrum dünner und in der Nähe
der Peripherie dicker ist. Andererseits ist das Ultraschallos
zillationselement (305) in Fig. 27 in seinem Zentrum dicker und
in der Nähe der Peripherie dünner. Dies erlaubt dem Ultraschallgenerator,
eine Vielzahl von Resonanzpunkten zu erzeugen, bei denen die
Impedanz gering ist. Das heißt, es gibt eine Vielzahl von Reso
nanzpunkten, an denen das Oszillationselement wirksam betrieben werden
kann. Entsprechend kann die Betriebsfrequenz über einen weiten
Bereich geändert werden.
Eine weitere Beschreibung der vierzehnten und fünfzehnten Aus
führungsform wird wegen der ansonsten vorhandenen Übereinstimmung mit
der fünfzehnten Ausführungsform weggelassen.
Erfindungsgemäß kann die auflösende Wirkung des steinlösenden
Mittels durch freie und einfache Steuerung der Konvergenz der
Ultraschallwellen im Brennpunkt, je nach Zustand des Konkre
ments bei seiner Behandlung im Körper mit einem steinlösenden
Mittel und Bestrahlung mit Ultraschall, weiter gefördert werden
und eine schnelle und verläßliche Behandlung durchgeführt wer
den.
Fig. 28 zeigt eine sechzehnte Ausführungsform des erfindungs
gemäßen Ultraschallbehandlungssystems für Konkremente. Das Be
handlungssystem für Konkremente umfaßt im wesentlichen eine Vor
richtung zur Einstrahlung von Ultraschallwellen zur Förderung
der auflösenden Wirkung eines um das Konkrement injizierten
steinlösenden Mittels, eine Vorrichtung zur Injektion des steinlö
senden Mittels in die Nähe des Konkrements, eine Vorrichtung zur
Rückführung des injizierten steinlösenden Mittels und eine Vorrich
tung zur Verfolgung der Wirkung des steinlösenden Mittels.
Ein Ultraschallgenerator (402), der eine Vorrichtung zur Aus
sendung von Ultraschallwellen ist, umfaßt ein konkaves Ultra
schalloszillationselement (403) mit einem piezoelektrischen
Element wie einem PZT oder dergleichen und einen Wassersack
(404) aus einem weichen Harzmaterial, der mit einer Ultraschall
übertragenden Flüssigkeit gefüllt ist und die Vorderseite des
Oszillationselements (403) bedeckt. Eine Ultraschallbeobach
tungssonde (405) ist im Zentrum des Ultraschalloszillations
elements (403) angeordnet.
Der so gebildete Ultraschallgenerator (402) ist auf eine Weise
angeordnet, daß der Wassersack (404) gegenüber dem zu behan
delnden Objekt im menschlichen Körper in Kontakt mit der Kör
peroberfläche ist, wobei der Körper auf einem Therapiebett
(406) liegt, wie in Fig. 28 gezeigt, wenn der Ultraschallgenerator (402)
eingesetzt wird. Die Ultraschallsonde (405) ist mit einer Ultra
schallbeobachtungsvorrichtung (408) verbunden, die ihrerseits
mit einem Monitor (410) über eine zentrale Recheneinheit (409)
verbunden ist. Das Ultraschalloszillationselement (403) ist weiterhin
über einen Verstärker (411) und einen Oszillator (412) mit der
zentralen Recheneinheit (409) verbunden. Die Gallenblase (414)
im Körper (407), in der sich ein Konkrement (413) gebildet
hat, wird durch die Haut mit der Spitze eines Ballonkatheters
(415) durchstochen. Das Endteil des Ballonkatheters (415) ist
über die Injizier- und Rückführvorrichtung (417) mit einer Injek
tionspumpe (416) für das steinlösende Mittel verbunden. Die In
jizier- und Rückführvorrichtung (417) selbst ist mit einer Temperatur
meß- und -regelvorrichtung (418) und mit
einem Analysator (419) für die Komponenten des steinlösenden
Mittels verbunden. Die Vorrichtungen (418) und (419) sind auch mit der zen
tralen Recheneinheit (409) verbunden.
Das Konkrementbehandlungssystem (401) dieser Ausführungsform
arbeitet wie folgt. Nachdem die Unterseite des Ultraschallgene
rators (402) über den Wassersack (404) gegenüber dem Gallen
stein (413) in Kontakt mit der Oberfläche des auf dem Therapie
bett (406) liegenden Körpers gebracht worden ist, wird die Lage
des Gallensteins (413) mit der am Ultraschallgenerator (402)
angebrachten Ultraschallbeobachtungssonde (405) bestimmt und
die Spitze des Ballonkatheters (415) in die Gallenblase (414)
in Richtung auf das Konkrement (413) eindringen gelassen. Dann
wird ein Ballon (415a) an der Spitze des Ballonkatheters (415)
aufgeblasen, um den Eingang (414a) der Gallenblase (414) zu
verschließen, wie in Fig. 29 gezeigt. Danach wird steinlösende
Flüssigkeit über dem Ballonkatheter (415) mit Hilfe der In
jektionspumpe (416) injiziert. Falls der Eingang (414a) der
Gallenblase (414) mit dem Ballon (415a) verschlossen ist, kann
verhindert werden, daß das injizierte steinlösende Mittel in
das Duodenum etc. abfließt. Das steinlösende Mittel wird über
die Injektions- und Rückführvorrichtung (417) zurückgeführt und
hinsichtlich einer vorgegebenen Tempe
ratur und seiner Bestandteile mit Hilfe der Temperaturmeß- und
-regelvorrichtung (418), des Komponentenanalysators (419) und
der zentralen Recheneinheit (409) kontrolliert. Vom Os
zillator (412) wird über den Verstärker (411) eine
Betriebsspannung an das Ultraschalloszillationselement (403) des Ultra
schallgenerators (402) angelegt. Die Ultraschallwellen treffen
auf das Konkrement (413) und das injizierte steinlösende Mit
tel auf.
In dieser Ausführungsform des Konkrementbehandlungssystems wird
das steinlösende Mittel, das in Richtung auf das Konkrement
(413) injiziert wird, immer daraufhin kontrolliert, daß es eine
vorgegebene Temperatur und Konzentration hat und zurückgeführt,
wobei die Injektions- und Rückführvorrichtung (417), die
Temperaturmeß- und -regelvorrichtung (418) und der Komponenten
analysator (419) eingesetzt werden. Um die Wirkung des steinlö
senden Mittels zu verstärken, kann die Schalleistung der Ultra
schallwellen erhöht oder die Bestrahlungsdauer verlängert wer
den. Dies erhöht jedoch wegen des Heizeffekts der Ultraschall
wellen die Temperatur der mit Ultraschall bestrahlten Fläche
und hat einen nachteiligen Einfluß auf den lebenden Körper. Aus
diesem Grunde wird die Temperatur des steinlösenden Mittels
verfolgt, so daß der Patient sich nicht unwohl fühlt.
Die Bestrahlungsleistung der Ultraschallwellen wird so ge
steuert, daß die Temperatur des steinlösenden Mittels einen
vorgegebenen Wert nicht überschreitet. Da die optimale Tempe
ratur, bei der sich das Konkrement wirksam auflöst, sich abhängig von der Art
des Konkrements ändert, kann das steinlösende Mittel auf der
jeweils optimalen Temperatur gehalten werden. Eine übermäßig tiefe Tem
peratur des steinlösenden Mittels führt dazu, daß der Patient sich un
wohl fühlt. Dies kann durch die Steuerung der Tempera
tur des steinlösenden Mittels verhindert werden.
Obwohl die Temperaturmeß- und -regelvorrichtung (418) und der
Komponentenanalysator (419) für das steinlösende Mittel als
Vorrichtungen zur Überwachung der Wirkung des steinlösenden
Mittels in der obengenannten Ausführungsform vorhanden sind,
kann das System zusätzlich eine Vorrichtung zur Bestimmung der
Fließgeschwindigkeit des steinlösenden Mittels und der Menge an
im steinlösenden Mittel gebildeten Luftblasen und des Drucks in
der Gallenblase einschließen.
Da viele der steinlösenden Mittel eine relativ niedrige Siede
temperatur und demzufolge bei Bestrahlung mit Ultraschall eine hohe Nei
gung zum Verdampfen aufweisen, kann die Verfolgung der Tempe
ratur und des Luftblasengehaltes die Verdampfung von steinlö
sendem Mittel verhindern und so die Sicherheit für den Patien
ten erhöhen.
Der Zweck der Maßnahme, den Druck in der Gallenblase und die
Fließgeschwindigkeit des steinlösenden Mittels zu messen, ist
es, anormale Zustände, wie die Verstopfung eines Rohrs oder eine
Fehlfunktion der Pumpe der Injizierungs- und Rückführvorrich
tung, anzuzeigen, während das steinlösende Mittel zirkuliert
wird. Falls solche anormalen Zustände vorkommen, erhöht sich
der Druck in der Gallenblase, so daß das steinlösende Mittel
in andere Organe einfließen kann.
Die Menge an gelöstem Gallenkonkrement (413) kann durch Messen
des pH-Wertes und der Konzentration der Bestandteile im rückgeführten
steinlösenden Mittel verfolgt werden. Die qualitative Zusammen
setzung (der Komponenten) des Gallenkonkrements wird zuerst mit
Hilfe von Röntgenstrahlen und Ultraschallwellen oder derglei
chen gemessen. Dies wird mit der aufintegrierten Ausgabe für
den aufgelösten Gallenstein verglichen, um die Restmenge an
Konkrement zu bestimmen. Die Zeit bis zur Beendigung der Be
handlung kann aus der Zeit, die bis zum gegenwärtigen Stand
benötigt wurde, vorhergesagt werden.
Die Positionierung des Ultraschallgenerators (402), die Ein
führung des Ballonkathethers (415) und die Injektion des steinlö
senden Mittels in die Gallenblase (414) kann über die
Ultraschallsonde (405), die Ultraschallbeobachtungsvor
richtung (408), die zentrale Recheneinheit (409) und den Moni
tor (410) verfolgt werden. Die Auflösung des Gallenkonkrements
kann direkt aus der Größe des Gallenkonkrements bestimmt wer
den. Die Menge an rückgeführtem steinlösenden Mittel kann gut
kontrolliert werden. Falls eine stärkere Rückführung
des steinlösenden Mittels zu einem größeren Effekt führt, kann
die rückgeführte Menge an steinlösendem Mittel erhöht werden.
Falls eine geringere Rückführungsrate zu einem guten Ergebnis
führt, kann das steinlösende Mittel auch zyklisch zurückgeführt wer
den.
Fig. 30 zeigt einen Fall, in dem ein Ballonkatheter, der von dem im Stein
zertrümmerer gemäß Fig. 28 verwandten verschieden ist,
in die Gal
lenblase durch den Mund eingeführt ist.
Da die
Struktur des Konkrementbehandlungssystems (401) im wesentlichen
identisch mit der in Fig. 28 ist, wird dessen Beschreibung fort
gelassen. Der Ballonkatheter (421) ist ein Doppelballonkatheter,
der mit zwei Ballons (421a) und (421b) an seiner Spitze ausge
stattet ist. Die Ballons sind in axialer Richtung verlängerbar.
Der Katheter (421) wird durch den Mund in eine Körperhöhle ein
geführt, so daß der Einlaß der Gallenblase (414) zwischen den
zwei Ballons (421a) und (421b) zu liegen kommt, wie in Fig. 30
gezeigt. Die Ballons (421a) und (421b) werden aufgeblasen, um
den Eingang (414a) der Gallenblase (414) zu
verschließen. Über eine Injektionsöffnung (421c) für das stein
lösende Mittel, das in die Rohrwand zwischen den Ballons (421a)
und (421b) des Katheters (421) gebohrt ist (siehe Fig. 31), wird ein steinlösen
des Mittel in die Gallenblase (414) injiziert und
über die Injektions- und Rückführvorrich
tung (417) zurückgeführt. Die mit der Injektions- und Rückführ
vorrichtung (417) verbundenen Vorrichtungen und die mit dem Ul
traschallgenerator (402) verbundenen Vorrichtungen, die in Fig. 28
gezeigt sind, sind hier nicht gezeigt, aber natürlich auf gleiche
Weise angeschlossen, wie in Fig. 28 gezeigt.
Obwohl der Ballonkatheter (421) durch den Mund eingeführt und
das steinlösende Mittel durch den Mund injiziert und zurückge
führt wird, funktioniert das System auf ähnliche Weise wie das mit
dem Ballonkatheter (415) und es wird eine gleiche Wirkung er
zielt. In diesem Fall verspürt der Patient keinen Schmerz, da
der Ballonkatheter (421) durch den Mund eingeführt wird.
Fig. 32 zeigt einen Doppelballonkatheter, der durch den Mund
eingeführt wird, jedoch von dem in Fig. 30 und 31 gezeigten Ballon
katheder verschieden ist. Dieser Ballonkatheter (422) ist mit zwei
Ballons (423) und (424) zum Verschließen ausgestattet, ähnlich
wie der Ballonkatheter (421) in Fig. 31. Die Ballons sind ebenfalls
in axialer Richtung verlängerbar. Öffnungen (425) und (426) zur
Injektion und Rückführung des steinlösenden Mittels sind in der
Rohrwandung des Ballonkatheters in der Nähe der Ballons (423)
bzw. (424) ausgebildet, so daß das steinlösende Mittel gezwun
gen ist, durch diese beiden Öffnungen zu zirku
lieren. Zwei Ultraschalloszillationselemente (427) und (428)
aus piezoelektrischer Keramik wie PZT (Bleititanatzirkonat)
sind an der äußeren Peripherie des Katheters zwischen den Öff
nungen (425) und (426) angeordnet, um das injizierte steinlö
sende Mittel mit Ultraschall zu bestrahlen. Zwischen den Os
zillationselementen (427) und (428) ist ein Sensor (429) zur
Erfassung der Temperatur, des pH, der Konzentration, etc.
angeordnet.
Da die physikalischen Eigenschaften des injizierten und zurück
geführten steinlösenden Mittels mittels des so ausgebildeten
Ballonkatheters (422) direkt erkannt werden können, kann die
Wirkung des injizierten steinlösenden Mittels auf das Konkre
ment in optimaler Weise kontrolliert und die Wirkung der Kon
krementbehandlung weiter verbessert werden.
Die Erfindung ergibt die nachstehenden Effekte, die bislang
noch nicht erzielt werden konnten.
(1) Ein stein- oder konkrementlösendes Mittel kann durch den
zu behandelnden Körperteil zirkuliert werden, wobei das steinlösende
Mittel automatisch bei optimaler Temperatur und Zusammensetzung
gehalten werden kann.
(2) Die Wirkung der Behandlung kann fortwährend verfolgt und die
Zeit bis zur Beendigung der Behandlung vorausgesagt werden.
(3) Das steinlösende Mittel kann leicht durch den Mund oder
die Haut mit Hilfe eines Ballonkatheters in den zu behandelnden
Teil injiziert und daraus zurückgeführt werden.
(4) Das steinlösende Mittel kann automatisch auf solche Weise
gesteuert werden, daß es optimal eingesetzt wird.
Claims (20)
1. Ultraschallbehandlungssystem (1) zur Durchführung einer
Behandlung durch Richten von außerhalb eines Körpers (2) erzeugten
konvergierenden Ultraschallwellen auf einen zu behandelnden
Teil des Körpers, das einen Ultraschallgenerator (5)
mit wenigstens einem Ultraschall-Oszillationselement (16) an
seiner inneren Seite zur Erzeugung der auf den zu behandelnden
Teil des Körpers gerichteten konvergierenden Ultraschallwellen
und einen mit Wasser gefüllten Wassersack (7) aufweist, der
zwischen dem Ultraschall-Generator (5) und dem Körper (2) angeordnet ist,
um die Ultraschallwellen in den Körper (2) zu übertragen,
gekennzeichnet durch
eine Führung zum Führen einer Vorrichtung zum Einführen
und/oder Entnehmen von Behandlungsmittel in den bzw. aus dem
Körper (2), wobei die Führung sich entweder durch den
Wassersack (7) und den Ultraschallgenerator (5) oder daran
vorbei erstreckt.
2. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung ein
Einführungsrohr (20) aufweist, welches sich durch den Wassersack
(7) und den Ultraschallgenerator (5) erstreckt und ein
Ende aufweist, das entlang der äußeren Oberfläche des Ultraschallgenerators
(5) verschiebbar an einem Verbindungsstück
(21) befestigt ist und dessen anderes Ende mit der Oberfläche
des Wassersacks (7) verbunden ist, wobei das Einführungsrohr
(20) die Vorrichtung zum Einführen und/oder Entnehmen von Behandlungsmittel
in den bzw. aus dem Körper (2) führt und der
Ultraschallgenerator (5) eine Führungsöffnung (22) aufweist,
die die Verschiebung des Einführungsrohres (20) erlaubt.
3. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung
(43, 44) zur Anzeige des Betrags der lateralen und axialen Verschiebung
des Einführungsrohres (20) in der Nähe des Verbindungsstückes
(21) des Ultraschallgenerators (5) und zur Anzeige
eines Betrages an eingeführten und/oder entnommenen Behandlungsmittel
vorhanden sind.
4. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung einen
Halter (52) aufweist, der an einer an der äußeren Peripherie
des Ultraschallgenerators (5′′) angeordneten Befestigung (49)
zur Führung von Behandlungsinstrumenten befestigt ist, wobei
die Vorrichtung zum Einführen und/oder Entnehmen von Behandlungsmittel
mit der Führung derart verbunden ist, daß die
Einführ- und/oder Entnahmevorrichtung sich nicht durch den
Ultraschallgenerator (5′′) und den Wassersack (7) erstreckt.
5. Ultraschallbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 2
bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zum
Einführen und/oder Entnehmen von Behandlungsmittel eine Kanüle
(19, 50) sowie eine Spritze (24, 51) und/oder eine Speise/Saug-Pumpe
(31, 57, 59) aufweist, um mit der Spitze der Kanüle (19,
50) den zu behandelnden Teil des Körpers zu erreichen.
6. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Führungen
zum Führen der Vorrichtung zum Einführen und/oder Entnehmen von
Behandlungsmittel und zum Führen von Behandlungsinstrumenten
vorhanden sind.
7. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet, daß die Führung auf
einem Teil einer den Wassersack (7) bildenden Wassersackmembran,
der zwischen dem Ultraschallgenerator und dem Körper
angeordnet ist, selbstdichtendes Material (22′′′, 40′, 7′)
aufweist, um den mit Wasser gefüllten Wassersack (7) zur Übertragung
der Ultraschallwellen zum Körper wasserdicht zu halten,
wenn die Vorrichtung zum Einführen und/oder Entnehmen von Behandlungsmittel
eingeführt ist und nachdem sie entfernt ist.
8. Ultraschallbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis
7,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsmaterial ein steinlösendes Mittel ist.
9. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß das steinlösende Mittel t-Butylmethylether, Monooctanoin,
d-Limonen, Dimethylsulfoxid, Natriumhexametaphosphat, Natriumethylendiamintetraacetat
oder eine beliebige Kombination davon
enthält.
10. Ultraschallbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsmittel ein Material einschließt, das Wärme
erzeugt, wenn es mit Ultraschallwellen bestrahlt wird.
11. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Material ein an den menschlichen Körper verabreichbares
Material ist und Silicongummi, Polyethylen, Acrylharz und Tetrafluorethylen
einschließt.
12. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsmittel ein Medikament zur Behandlung von
Tumoren ist.
13. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsmittel ein lichtempfindliches Material ist.
14. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 13,
dadurch gekennzeichnet,
daß das lichtempfindliche Material ein Hematoporphyrinderivat
und Pheophorbid a einschließt.
15. Ultraschallbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Behandlungsmittel eine Kombination des Materials, das
bei der Bestrahlung mit Ultraschallwellen Wärme erzeugt, mit
dem Tumormedikament und dem lichtempfindlichen Material ist.
16. Ultraschallbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß es weiterhin eine Ultraschallbeobachtungsvorrichtung (12)
zur Beobachtung des mit Ultraschallwellen zu behandelnden Teil
des Körpers (2) aufweist.
17. Ultraschallbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß es weiterhin einen Ultraschall-Steinzertrümmerer (36) zur
Übertragung von Ultraschallwellen von der Körperaußenseite auf
das in den Körper (2) eingeführte Behandlungsmittel aufweist,
der eine in den Körper (2) eingeführte Endspitze besitzt.
18. Ultraschallbehandlungssystem nach einem der Ansprüche 1
bis 17, dadurch gekennzeichnet,
daß es weiterhin einen Positionsanzeiger (115) zur Bestimmung
des Ausmaßes einer Verlagerung der Vorrichtung zum Einführen
und/oder Entnehmen von Behandlungsmittel, die zu dem zu behandelnden
Teil, etwa einem Konkrement, geführt wird, aufweist,
wobei die Verlagerung der Einführ- und/oder Entnahmevorrichtung
eine Reaktion auf die Verlagerung des zu behandelnden Teils
ist, sowie eine Vorrichtung (106) zur Bewegung des Ultraschallgenerators
(104 in Fig. 18 und Fig. 20) aufweist, so daß
er dem zu behandelnden Teil als Antwort auf die vom Positionsanzeiger
(115) empfangene Information, entsprechend der Bewegung
des zu behandelnden Teils, folgt.
19. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch
- - eine Vorrichtung zum Einführen und/oder Entnehmen eines steinlösenden Mittels in die Nähe eines Konkrements (413) durch die Haut oder eine Körperöffnung,
- - eine Vorrichtung zum Zirkulieren des eingeführten steinlösenden Mittels, und
- - einer Überwachungsvorrichtung für die Arbeitsbedingungen des zirkulierenden und das aufgelöste Konkrement enthaltenden steinlösenden Mittels mit einer Vorrichtung zum Analysieren der Komponenten des steinlösenden Mittels.
20. Ultraschallbehandlungssystem nach Anspruch 19,
dadurch gekennzeichnet, daß
die Überwachungsvorrichtung eine Temperaturmeß- und -regelvorrichtung
(418) aufweist.
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