DE4212809A1 - Therapieeinrichtung zur Behandlung eines Lebewesens mit fokussierten akustischen Wellen - Google Patents
Therapieeinrichtung zur Behandlung eines Lebewesens mit fokussierten akustischen WellenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Therapieeinrichtung zur Behandlung
eines Lebewesens mit fokussierten akustischen Wellen, aufwei
send eine Quelle fokussierter akustischer Wellen, welche in
einer Fokuszone zusammenlaufen und eine Ortungseinrichtung zur
Ortung eines therapeutisch relevanten Bereiches des Körpers
des Lebewesens, welche graphische Anzeigemittel zur Anzeige
eines Bildes des therapeutisch relevanten Bereiches aufweist.
Derartige Therapieeinrichtungen werden beispielsweise zur Be
handlung von Steinleiden (Lithotripsie), von Tumorleiden und
von Knochenleiden (Osteorestauration) benutzt. Bei der Behand
lung wird so vorgegangen, daß zunächst mittels der Ortungsein
richtung der therapeutisch relevante Bereich des jeweiligen
Lebewesens lokalisiert wird, dann die Quelle akustischer Wel
len und der Körper des Lebewesens relativ zueinander derart
positioniert werden, daß sich der therapeutisch relevante Be
reich im Fokus der akustischen Wellen befindet und schließlich
der therapeutisch relevante Bereich in der erforderlichen Wei
se mit akustischen Wellen beaufschlagt wird. Dabei erfolgt die
Ausrichtung der Quelle akustischer Wellen und des Körpers des
Lebewesens relativ zueinander mit Hilfe einer in das Bild der
graphischen Anzeigemittel eingeblendeten Marke, die die jewei
lige Lage des Zentrums der Fokuszone der akustischen Wellen in
dem mittels der Ortungseinrichtung erzeugten Bild angibt. Es
hat sich gezeigt, daß auf diese Weise nicht immer die zur Er
zielung des Therapieerfolgs günstigste Ausrichtung der Quelle
akustischer Wellen und des Körpers des Lebewesens relativ
zueinander gefunden werden kann.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Therapie
einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß
diese eine verbesserte Ausrichtung der Quelle akustischer Wel
len und des Körpers des Lebewesens relativ zueinander ermög
licht.
Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Thera
pieeinrichtung zur Behandlung eines Lebewesens mit fokussier
ten akustischen Wellen, aufweisend eine Quelle fokussierter
akustischer Wellen, welche in einer Fokuszone zusammenlaufen,
eine Ortungseinrichtung zur Ortung eines therapeutisch rele
vanten Bereiches des Körpers des Lebewesens, welche graphische
Anzeigemittel zur Anzeige eines Bildes des therapeutisch rele
vanten Bereiches aufweist, und Mittel zum lage- und maßstabs
gerechten Einblenden derjenigen zu dem jeweiligen Bild gehöri
gen Kontur der Fokuszone, außerhalb derer die akustischen
Wellen bezüglich einer akustischen Kenngröße einen Schwellwert
unterschreiten. Bei dem Schwellwert handelt es sich um den
jenigen Schwellwert, ab dem und oberhalb dessen sich der
gewünschte Therapieerfolg einstellt. In dem Bild der Anzeige
mittel ist also unmittelbar derjenige Bereich erkennbar
innerhalb dessen erfolgreich therapiert werden kann. Es ist
somit leicht möglich, die Quelle der akustischen Wellen und
den Körper des Lebewesens relativ zueinander so auszurichten,
daß diejenige Kontur der Fokuszone, innerhalb derer erfolg
reich therapiert werden kann und der therapeutisch relevante
Bereich relativ zueinander derart ausgerichtet sind, daß eine
möglichst günstige Beaufschlagung des therapeutisch relevanten
Bereiches mit den fokussierten akustischen Wellen erreicht
wird, in der sich die Wirkung der akustischen Wellen
wenigstens im wesentlichen auf den therapeutisch relevanten
Bereich beschränkt und Schädigungen des diesen umgebenden
Gewebes weitestgehend ausgeschlossen sind. Es ist leicht
einzusehen, daß die so gefundene Ausrichtung der Quelle
akustischer Wellen und des Körpers des Lebewesens relativ
zueinander in einer Vielzahl von Fällen von derjenigen
Ausrichtung abweichen wird, die man erreicht, wenn lediglich
das Zentrum der Fokuszone markiert ist. Wenn von der zu dem
jeweiligen Bild gehörigen Kontur der Fokuszone die Rede
ist, so ist darauf hinzuweisen, daß in Abhängigkeit von dem
jeweiligen Verfahren, das der Bildgewinnung der Ortungseinrich
tung zugrundeliegt, eine unterschiedliche Kontur eingeblendet
wird. So wird beispielsweise im Falle einer auf Röntgenbasis
arbeitenden Ortungseinrichtung diejenige Kontur in das Bild
eingeblendet, die sich ergeben würde, wenn derjenige das
Zentrum der Fokuszone umgebende dreidimensionale Bereich
innerhalb dessen der Schwellwert überschritten wird, in seiner
von der jeweils gegebenen Ausrichtung der Quelle akustischer
Wellen und des Körpers des Lebewesens relativ zueinander
abhängigen räumlichen Position zusammen mit dem Körper des
Lebewesens durch Röntgenstrahlung abgebildet würde. Wird
dagegen das Bild der Ortungseinrichtung durch ein Schnitt
bildverfahren, beispielsweise Ultraschall-B-Scan, gewonnen,
so wird in das Bild der Ortungseinrichtung diejenige Kontur
eingeblendet, die der genannte dreidimensionale Bereich
in der abgebildeten Schnittebene aufweist. Als akustische
Kenngröße kann gemäß einer Variante der Erfindung in Abhängig
keit von dem jeweiligen Behandlungsverfahren und Behandlungs
ziel eine Größe der Gruppe Druck, insbesondere Spitzendruck,
Energiedichte, Wellenlänge herangezogen werden.
Die weitergehende Aufgabe, eine Anpassung der Fokuszone der
Therapieeinrichtung an den jeweils- zu behandelnden therapeu
tisch relevanten Bereich zu ermöglichen, wird gemäß einer be
vorzugten Ausführungsform der Erfindung dadurch gelöst, daß
Einstellmittel vorgesehen sind, mittels derer für den jewei
ligen Schwellwert durch Variation eines Parameters die Größe
desjenigen Bereiches der Fokuszone einstellbar ist, außerhalb
dessen die akustischen Wellen den Schwellwert unterschreiten.
Es wird also deutlich, daß eine gute Anpassung desjenigen
Bereiches, innerhalb dessen erfolgreich therapiert werden
kann, an den jeweiligen therapeutisch relevanten Bereich
erfolgen kann. Die Einstellmittel können gemäß Varianten der
Erfindung als Parameter den Spitzendruck der akustischen
Wellen und/oder die Wellenlänge der akustischen Wellen
variieren. Alternativ oder zusätzlich besteht für den Fall,
daß die Quelle fokussierter akustischer Wellen Fokussierungs
mittel aufweist, die Möglichkeit, daß die Einstellmittel als
Parameter die Fokussierungswirkung der Fokussierungsmittel
variieren. In diesem Zusammenhang wird auf die DE-OS 41 22 590
verwiesen. Um eine Anpassung des Schwellwertes an die
jeweiligen therapeutischen Erfordernisse zu ermöglichen, ist
gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der
Schwellwert einstellbar ist.
Eine weitere besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfin
dung sieht vor, daß Mittel zum Vorgeben einer gewünschten
Größe der zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kontur der Fokus
zone vorgesehen sind und die Einstellmittel diese Größe der
Kontur einstellen. In diesem Zusammenhang kann vorgesehen
sein, daß die Mittel zum Vorgeben einer gewünschten Größe der
zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kontur mit den graphischen
Anzeigemitteln zusammenwirkende Eingabemittel, beispielsweise
einen Lichtgriffel, aufweisen. Es besteht dann die Möglich
keit, eine der Größe des abgebildeten therapeutisch relevanten
Bereiches speziell angepaßte Größe der Kontur der Fokuszone zu
wählen, was mittels mit den Anzeigemitteln zusammenwirkender
Eingabemittel sehr einfach ausgeführt werden kann.
Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor,
daß die Einstellmittel die Kontur der Fokuszone unter
Variation mehrerer Parameter derart einstellen, daß der Maxi
malwert der maßgeblichen akustischen Kenngröße der akustischen
Wellen den Schwellwert möglichst wenig übersteigt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten
Zeichnungen dargestellt, deren Figuren jeweils eine erfin
dungsgemäße Therapieeinrichtung in grob schematischer Dar
stellung zeigen.
Die Therapieeinrichtung gemäß Fig. 1 weist als Quelle fokus
sierter akustischer Wellen eine insgesamt mit 1 bezeichnete
elektromagnetische Druckimpulsquelle auf. Derartige Druckim
pulsquellen sind in der US-PS 4 674 505 und der EP-A-
0 188 750 detailliert beschrieben, weshalb die Druckimpuls
quelle 1 nur schematisch dargestellt ist. Die Druckimpuls
quelle 1 enthält einen elektromagnetischen Druckimpulsgene
rator 2, der ebene Druckimpulse in ein flüssiges akustisches
Ausbreitungsmedium, beispielsweise Wasser, einleitet, die
mittels einer in dem Ausbreitungsmedium angeordneten
akustischen Sammellinse 3 auf einen geometrischen Fokus F
fokussiert werden. Die Druckimpulsquelle weist außerdem ein
Koppelmittel auf, mittels dessen sie mit der Oberfläche des
Körpers K eines Patienten akustisch gekoppelt werden kann. Im
Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles ist als Koppel
mittel ein flexibles Koppelkissen 4 vorgesehen, das die
Druckimpulsquelle 1 flüssigkeitsdicht abschließt und somit das
akustische Ausbreitungsmedium in der Druckimpulsquelle 1
einschließt.
Um die Druckimpulsquelle 1 relativ zu dem Körper K des Patien
ten so ausrichten zu können, daß sich ein therapeutisch rele
vanter Bereich S, beispielsweise ein zu zertrümmerndes Körper
konkrement, insbesondere ein Nieren- oder Gallenstein, im Be
reich des Fokus F befindet, ist eine grob schematisch ange
deutete motorische Positioniereinrichtung 5 vorgesehen, mit
tels derer die Druckimpulsquelle 1 in Richtung der drei Achsen
x, y, z eines räumlichen Koordinatensystems verschieben läßt.
Dieser Positioniervorgang erfolgt mit Hilfe eines Ultraschall-
Ortungseinrichtung, die einen Ultraschall-Applikator 6, eine
mit diesem verbundene Steuerungs- und Bilderzeugungselektronik
7 und mit dieser verbundene graphische Anzeigemittel, z. B.
einen Monitor 8, aufweist. Bei dem Ultraschall-Applikator 6,
der in einer zentralen Bohrung der Druckimpulsquelle 1 aufge
nommen ist, handelt es sich vorzugsweise um einen Sektorscan
ner, der derart angeordnet ist, daß die von ihm abgetastete
sektorförmige Schicht des Körpers K, deren Begrenzungslinien
in Fig. 1 strichliert eingetragen und mit R bezeichnet sind,
die Mittelachse M der Druckimpulsquelle 1 enthält. Die Mittel
achse M, auf der auch der geometrische Fokus F liegt, verläuft
vorzugsweise parallel zu der x-Achse. Die z-Achse verläuft
dann senkrecht zu der mittels des Ultraschall-Applikators 6
abgetasteten Schicht. Der Ultraschall-Applikator 6 und die in
an sich bekannter Weise aufgebaute Steuerungs- und Bilderzeu
gungselektronik 7 wirken in der Weise zusammen, daß der Moni
tor 8 ein Ultraschall-B-Bild der abgetasteten Schicht des Kör
pers K anzeigt. Die Lage des geometrischen Fokus F in dem
Ultraschallbild wird mittels eines Fadenkreuzes 9 angegeben.
Das dem Fadenkreuz 9 entsprechende Signal wird mittels eines
Markengenerators 10 erzeugt und in einer Mischstufe 11 in das
Ausgangssignal der Steuerungs- und Bilderzeugungselektronik 7
gemischt.
Weiter weist die Therapieeinrichtung ein Bedienpult 12 auf,
das an eine Steuer- und Rechenelektronik 13 angeschlossen ist,
an die wiederum die Positioniereinrichtung 5 angeschlossen
ist. Zur Bedienung der Positioniereinrichtung 5 weist das Be
dienpult 12 zwei Bedienelemente, nämlich einen Hebel 14 und
einen Joystick 15 auf. Mittels des Hebels 14 kann die Druck
impulsquelle 1 in der einen oder anderen Richtung parallel zur
z-Achse verstellt werden. Durch Betätigen des Hebels 14 wird
diejenige Position der Druckimpulsquelle 1 gefunden, in der
das Abbild S′ des therapeutisch relevanten Bereiches S in dem
Ultraschallbild seine maximale Größe aufweist. Anschließend
wird durch Betätigen des Joysticks 15 die Druckimpulsquelle 1
in der ihre Mittelachse M enthaltenden und parallel zu der die
x- und y-Achse enthaltenden Ebene verlaufenden Ebene parallel
zur x- und/oder y-Achse derart verstellt, daß das Fadenkreuz 9
etwa im Zentrum des Abbildes S′ des therapeutisch relevanten
Bereiches S liegt.
Weiter weist die Therapieeinrichtung einen insgesamt mit 16
bezeichneten Hochspannungs-Impulsgenerator zum Antrieb der
Druckimpulsquelle 1 auf, der über eine Hochspannungsleitung
mit dem Druckimpulsgenerator 2 und über eine Anzahl von
Steuerleitungen mit der Steuer- und Rechenelektronik 13
verbunden ist. Der Hochspannungs-Impulsgenerator 16 enthält
eine Kondensatorbank, die im Falle des dargestellten Ausfüh
rungsbeispieles zwei Hochspannungskondensatoren C1 und C2
aufweist, wobei die Kapazität des Hochspannungskondensators C2
größer als die des Hochspannungskondensators C1 ist. Jeweils
ein Pol der Hochspannungskondensatoren C1 und C2 ist mit Masse
verbunden. Die anderen Pole der Hochspannungskondensatoren C1
und C2 sind jeweils über einen Schalter S1 bzw. S2 mit einer
Ladestromquelle 17 verbindbar. Je nachdem, ob nur einer der
Schalter S1, S2 oder beide geschlossen sind, wird also
entweder nur der Hochspannungskondensator C1, nur der Hoch
spannungskondensator C2 oder die Parallelschaltung der Hoch
spannungskondensatoren C1 und C2 aufgeladen. Die in dem Hoch
spannungskondensator C1 bzw. C2 bzw. deren Parallelschaltung
gespeicherte Energie kann über ein Hochspannungskabel 18 durch
Schließen eines Hochspannungsschalters S3 impulsartig an den
Druckimpulsgenerator zur Erzeugung eines Druckimpulses abge
geben werden. Die Spannung der Ladestromquelle 17 und damit
der Spitzendruck der mittels der Druckimpulsquelle 1 erzeugten
Druckimpulse ist übrigens einstellbar. Zu diesem Zweck steht
die Ladestromquelle 17 über eine Steuerleitung 19 mit der
Steuer- und Rechenelektronik 13 in Verbindung. Auch die
Betätigung der Schalter S1 und S2 sowie des Hochspannungs
schalters S3 erfolgt mittels der Steuer- und Recheneinrichtung
13 über Steuerleitungen 20, 21 und 30.
Die beschriebene Ausbildung des Hochspannungsimpulsgenerators
16 dient dazu, die Größe desjenigen Bereiches der sich um den
geometrischen Fokus F ausbildenden räumlichen Fokuszone vari
ieren zu können, außerhalb dessen die erzeugten Druckimpulse
bezüglich einer akustischen Kenngröße, und zwar bezüglich
ihres Spitzendruckes, einen Schwellwert unterschreiten. Unter
Spitzendruck soll hier der höchste Wert des Druckes verstanden
werden, den ein Druckimpuls an einem bestimmten Punkt des
Schallfeldes erreicht. Es versteht sich, daß der Spitzendruck
ortsabhängig ist. So wird im Zentrum der Fokuszone der maxi
male Spitzendruck erreicht. Der Spitzendruck nimmt mit
zunehmender Entfernung vom Zentrum der Fokuszone selbst
verständlich ab. Das von der Druckimpulsquelle 1
erzeugte Schallfeld läßt sich durch Isobare, d. h. Linien bzw.
Flächen gleichen Druckes, beschreiben. Auch der genannte
Bereich ist durch eine Isobare, nämlich den Schwellwert des
Spitzendruckes, begrenzt. Die Variation der Größe des genann
ten Bereichs geschieht zum einen dadurch, daß die Wellenlänge
der von dem Druckimpulsgenerator 2 erzeugten Druckimpulse
variiert wird. Dies wird in an sich bekannter Weise (EP-A-
0 387 858) dadurch realisiert, daß die Kapazität der Konden
satorbank des Hochspannungsimpulsgenerators 16 verändert
wird. Dabei ist die Wellenlänge der mittels des Druckimpuls
generators 2 erzeugten Druckimpulse um so kürzer, je geringer
die Kapazität der Kondensatorbank ist. Da die Fokussierungs
wirkung der Sammellinse 3 um so besser ist, je geringer die
Wellenlänge der zu fokussierenden Druckimpulse ist, wird
deutlich, daß der genannte Bereich umso kleiner ist, je
kleiner die Kapazität der Kondensatorbank ist. Zur Wahl der
Größe des genannten Bereiches weist das Bedienpult 12 drei
Tasten 22 bis 24 auf. Wird die mit F1 bezeichnete Taste 22
gedrückt, schließt die Steuer- und Rechenelektronik 13 über
die Steuerleitung 20 den Schalter S1. Den Schalter S2 öffnet
sie über die Steuerleitung 21. Es wird also nur der kleinste
Kondensator C1 mittels der Ladestromquelle 17 aufgeladen, mit
der Folge, daß der genannte Bereich nach Betätigung der Taste
22 die geringste Größe aufweist. Wird die mit F3 bezeichnete
Taste 24 betätigt, schließt die Steuer- und Rechenelektronik
13 über die Steuerleitungen 20 und 21 die Schalter 51 und S2,
mit der Folge, daß die Parallelschaltung der Hochspannungs
kondensatoren C1 und C2 aufgeladen wird. Für diesen Fall weist
der genannte Bereich seine maximale Größe auf. Wird der mit F2
bezeichnete Taster 23 betätigt, öffnet die Steuer- und
Rechenelektronik 13 über die Steuerleitung 20 den Schalter S1.
Den Schalter S2 schließt sie über die Steuerleitung 21. Es ist
dann der Hochspannungskondensator C2 aktiv. Da dessen Kapa
zität größer als die des Hochspannungskondensators C1, aber
selbstverständlich geringer als die Kapazität der Parallel
schaltung der Hochspannungskondensatoren C1 und C2 ist, ergibt
sich eine mittlere Größe des genannten Bereiches. Der
gewünschte maximale Spitzendruck der Druckimpulse wird mittels
eines Drehknopfes 25 auf dem Bedienpult 12 eingestellt. In
Abhängigkeit von der Stellung des Drehknopfes 25 und in
Abhängigkeit davon, welcher der Taster 22 bis 24 zuletzt
betätigt wurde, d. h. welche Größe des genannten Bereiches
eingestellt ist, stellt die Steuer- und Recheneinrichtung 13
über die Steuerleitung 19 die von der Ladestromquelle 17
gelieferte Spannung derart ein, daß der gewünschte maximale
Spitzendruck der Druckimpulse erreicht wird. Das Bedienpult 12
weist einen weiteren Drehknopf 26 auf, mittels dessen der den
genannten Bereich begrenzende Schwellwert des Spitzendruckes
wählbar ist.
In Abhängigkeit davon, welche Größe des genannten Bereiches
durch Betätigung eines der Taster 22 bis 24, welcher maximale
Spitzendruck mittels des Drehknopfes 25 und welcher Schwell
wert des Spitzendruckes mittels des Drehknopfes 26 gewählt
ist, berechnet die Steuer- und Rechenelektronik 13 bezogen auf
die in dem Ultraschallbild dargestellte Schicht des Körpers K
des Patienten diejenige Kontur C des genannten Bereiches,
außerhalb dessen der eingestellte Schwellwert des Spitzen
druckes unterschritten wird. Entsprechende Daten gibt die
Steuer- und Rechenelektronik 13 an den Markengenerator 10, der
ein Signal erzeugt, das bei Mischung mit dem Ausgangssignal
der Steuerungs- und Bilderzeugungselektronik 7 eine lage- und
maßstabsgetreue Einblendung der Kontur C in das Ultraschall
bild ergibt. Außerdem bewirkt der Markengenerator 10 in einem
Feld 27 eine Einblendung der eingestellten Daten hinsichtlich
des maximalen Spitzendruckes und des Schwellwertes des
Spitzendruckes. Es versteht sich, daß die Einblendung weiterer
relevanter Daten, beispielsweise des Energiegehaltes eines
Druckimpulses, vorgesehen sein kann.
Zur Durchführung einer Behandlung wird so vorgegangen, daß
zunächst, wie bereits beschrieben, die Druckimpulsquelle 1
und der Körper K des Patienten relativ zueinander derart
ausgerichtet werden, daß sich das Bild S′ des therapeutisch
relevanten Bereiches S mit dem Fadenkreuz 9 deckt. Anschlie
ßend wird mittels des Drehknopfes 25 ein dem jeweiligen
Behandlungsfall angepaßter Schwellwert des Spitzendruckes der
Druckimpulse gewählt. Dann wird mittels des Drehknopfes 25 ein
maximaler Spitzendruck eingestellt, der wenig oberhalb des
Schwellwertes liegt. Anschließend wird durch Betätigung der
Taster 22 bis 24 unter Beobachtung der eingeblendeten Konturen
C, die sich bei Betätigung der einzelnen Taster 22 bis 24
ergeben, geprüft, für welchen der Taster 22 bis 24 sich die
dem Bild S′ des therapeutisch relevanten Bereiches S am besten
angepaßte Kontur C ergibt. Ausgehend von der am besten ange
paßten Kontur C wird durch Betätigung des dem maximalen
Spitzendruck entsprechenden Drehknopfes 25 die Kontur C dem
jeweiligen Behandlungsfall individuell angepaßt, wobei sich
die Kontur C mit zunehmendem maximalen Spitzendruck vergrößert
und mit abnehmendem maximalen Spitzendruck verkleinert. Es
versteht sich, daß kein maximaler Spitzendruck eingestellt
werden darf, der den jeweils eingestellten Schwellwert des
Spitzendruckes unterschreitet, da andernfalls keine wirksame
Behandlung möglich wäre. Für den Fall, daß irrtümlich eine
derartige Einstellung gewählt wird, erfolgt ein entsprechender
Hinweis in dem Feld 27. Die günstigste Einstellung wird
normalerweise diejenige Einstellung sein, in der sich das Bild
S des therapeutisch relevanten Bereiches S gerade in seiner
Gesamtheit innerhalb der Kontur C befindet und die Kontur C
nicht größer als unbedingt notwendig ist. Um eine möglichst
kleine Kontur C realisieren zu können, kann es erforderlich
sein, die anhand des Fadenkreuzes 9 gefundene Ausrichtung der
Druckimpulsquelle 1 und des Körpers K des Patienten relativ
zueinander geringfügig zu korrigieren. In diesem Falle ist
sichergestellt, daß derjenige Bereich der Fokuszone, in der
der Schwellwert erreicht bzw. überschritten wird, nicht größer
als unbedingt notwendig ist. Natürlich können auch Behand
lungsfälle auftreten, in denen es zweckmäßig ist, den
genannten Bereich der Fokuszone deutlich größer oder kleiner
als den therapeutisch relevanten Bereich zu wählen, was anhand
der Einblendung der Kontur C und des Bildes S des therapeu
tisch relevanten Bereiches S gut möglich ist.
Ist die dem jeweiligen Behandlungsfall angepaßte optimale Ein
stellung gefunden, kann die Beaufschlagung des therapeutisch
relevanten Bereiches S mit Druckimpulsen beginnen. Hierzu
weist das Bedienpult 12 die beiden Tasten 28 und 29 auf. Wird
die Taste 28 betätigt, wird jeweils ein einzelner Druckimpuls
ausgelöst. Bei Betätigung der Taste 29 wird eine periodische
Folge von Druckimpulsen ausgelöst, die bei nochmaliger
Betätigung der Taster 29 unterbrochen wird. Zur Auslösung
eines Druckimpulses schließt die Steuer- und Rechenelektronik
über die Steuerleitung 30 jeweils den Hochspannungsschalter S3
kurzzeitig, so daß sich die in der Kondensatorbank des Hoch
spannungsimpulsgenerators 16 gespeicherte Energie in die
Druckimpulsquelle bzw. den Druckimpulsgenerator 2 entlädt.
Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 stimmt mit dem zuvor
beschriebenen in bestimmten Punkten überein, weshalb gleiche
oder ähnliche Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen.
Ein wesentlicher Unterschied zu der zuvor beschriebenen
Ausführungsform besteht zunächst darin, daß anstelle einer
Ultraschall-Ortungseinrichtung eine Röntgen-Ortungseinrichtung
dargestellt ist. Diese weist einen Röntgenstrahler 31 und
einen diesem gegenüberliegend angeordneten Röntgenbildver
stärker 32 auf. Die Anordnung ist derart gewählt, daß der
Zentralstrahl des von dem Röntgenstrahler 31 ausgehenden
Röntgenstrahlenbündels rechtwinklig zu der die y- und z-Achse
enthaltende Ebene verläuft. Die Druckimpulsquelle 1, d. h.
deren Druckimpulsgenerator 2 und deren Sammellinse 3, weist
einen zentralen für Röntgenstrahlung transparenten Bereich 33
auf, durch den das Röntgenstrahlenbündel verläuft. Dabei fällt
vorzugsweise der Zentralstrahl des Röntgenstrahlenbündels mit
der Mittelachse M der Druckimpulsquelle 1 zusammen. Die Druck
impulsquelle 1, der Röntgenstrahler 31 und der Röntgenbild
verstärker 32 sind mittels eines schematisch angedeuteten
Rahmens 34 starr miteinander verbunden und können mittels der
Positioniereinrichtung 5 motorisch relativ zu dem Körper K
eines zu behandelnden Patienten in Richtung der Achsen des in
Fig. 2 eingetragenen räumlichen Koordinatensystems verstellt
werden. Anhand des von der Röntgenortungseinrichtung
gelieferten Röntgenbildes kann die Ausrichtung derart
erfolgen, daß die Mittelachse M der Druckimpulsquelle, deren
Schnittpunkt mit dem Eingangsleuchtschirm des Röntgenbild
verstärkers 32 in dem Röntgenbild durch ein Fadenkreuz 9
markiert ist, durch den therapeutisch relevanten Bereich S
verläuft. Dies geschieht mit Hilfe des Joysticks 15 des
Bedienpultes 12, der im Falle der Ausführungsform gemäß
Fig. 2 für die Verstellung in Richtung der y- und z-Achse
zuständig ist. Die außerdem erforderliche Ausrichtung in
Richtung der x-Achse, für diese Verstellbewegung ist im Falle
der Fig. 2 der Hebel 14 zuständig, die gewährleistet, daß sich
der therapeutisch relevante Bereich S im Bereich des geome
trischen Fokus F befindet, erfolgt in nicht dargestellter,
jedoch an sich bekannter Weise anhand zusätzlicher Informa
tionen, die sich beispielsweise durch eine zweite Röntgen-
Ortungseinrichtung oder eine zusätzliche Ultraschall-Ortungs
einrichtung (nicht dargestellt) gewinnen lassen.
Das Fadenkreuz 9 wird mittels einer an die Steuer- und
Rechenelektronik 13 angeschlossenen Videoschaltung 35 und
der Mischstufe 11 in das Röntgenbild eingebildet. Die Video
schaltung 35 erzeugt auch die für die Einblendung der Kontur
C erforderlichen Signale, wobei die Kontur C wieder denjenigen
Bereich der Fokuszone angibt, außerhalb dessen der mittels des
Drehknopfes 26 des Bedienpultes 12 eingestellte Schwellwert
des Spitzendruckes der Druckimpulse unterschritten wird.
Neben den im Falle der Ausführungsform gemäß Fig. 1 getroffenen
Maßnahmen zur Variation der Größe des genannten Bereiches ist
im Falle der Fig. 2 zusätzlich die Möglichkeit vorgesehen, die
Sammellinse 3 mittels einer motorischen Verstelleinrichtung 36
um eine die mit der Mittelachse M der Druckimpulsquelle 1
identischen Mittelachse der Sammellinse 3 rechtwinklig
schneidende Achse A, die im Falle der Fig. 2 senkrecht zur
Zeichenebene steht, in Richtung des der Sammellinse 3 zuge
ordneten gekrümmten Doppelpfeiles zu schwenken. Hierdurch
läßt sich in an sich bekannter Weise die Fokussierungswirkung
der Sammellinse beeinflussen.
Die Einstellung der jeweils gewünschten Größe desjenigen
Bereichs, außerhalb dessen der eingestellte Schwellwert des
Spitzendruckes unterschritten wird, erfolgt nach Positio
nierung des therapeutisch relevanten Bereichs S im geome
trischen Fokus F der Druckimpulsquelle 1 dadurch, daß mittels
eines an die Videoschaltung 35 angeschlossenen Lichtgriffels
38 näherungsweise die gewünschte Kontur des genannten Bereichs
in das Röntgenbild eingezeichnet wird. Die Videoschaltung 35
nähert diese Kontur durch einen Kreis an, und gibt entspre
chende Daten hinsichtlich des Durchmessers des genannten
Bereichs an die Steuer- und Rechenelektronik 13. Außerdem
liefert die Videoschaltung 35 ein Ausgangssignal an die
Mischstufe 11, das die Einblendung einer kreisförmigen
Kontur C bewirkt, deren Durchmesser dem des der mittels des
Lichtgriffels 38 auf dem Bildschirm gezeichneten Kontur
angenäherten Kreises entspricht. Dabei ist zu beachten, daß
die eingeblendete Kontur C derjenigen Kontur entspricht, die
sich ergeben würde, wenn derjenige dreidimensionale den
geometrischen Fokus F umgebende Bereich, innerhalb dessen der
eingestellte Schwellwert erreicht oder überschritten wird,
mittels des Röntgenstrahlers 31 und des Röntgenbildverstärkers
32 abgebildet würde.
Die Steuer- und Rechenelektronik 13 arbeitet derart, daß sie
zunächst aus den von der Videoschaltung 35 gelieferten Daten
den tatsächlichen Durchmesser des genannten Bereichs errechnet
und anschließend die Schalter S1 und S2 derart betätigt, die
von der Ladestromquelle 17 gelieferte Spannung derart ein
stellt, und erforderlichenfalls die Sammellinse 3 um ein
solches Maß schwenkt, daß der genannte Bereich die gewünschte
Größe aufweist und gleichzeitig der maximale Spitzendruck der
Druckimpulse minimal ist. Für den Fall, daß für den einge
stellten Schwellwert ein Bereich der gewünschten Größe nicht
einstellbar ist, wird in dem Feld 27 des Bildes des Monitors 8
eine entsprechende Meldung angezeigt. Im übrigen dient das
Feld 27 den bereits erläuterten Zwecken.
Es versteht sich, daß auch im Falle der Ausführungsform gemäß
Fig. 2 die Möglichkeit besteht, die zur manuellen Einstellung
der Größe des genannten Bereiches dienenden Bedienorgane gemäß
Fig. 1 vorzusehen.
Die Programmierung der Steuer- und Rechenelektronik 13 kann
von einem Ingenieur, der über akustische Kenntnisse und
Programmierkenntnisse verfügt, aufgrund seines Fachwissens
vorgenommen werden, ohne daß er erfinderisch tätig werden muß.
Dies gilt insbesondere auch für die Programmierung der Steuer-
und Rechenelektronik im Falle der Ausführung gemäß Fig. 2, da
es sich bei den Rechenvorgängen, die zur Minimierung des
Spitzendruckes erforderlich sind, lediglich um ein einfaches
Optimierungsproblem handelt, das iterativ gelöst werden kann.
Im Falle beider Ausführungsbeispiele wird davon ausgegangen,
daß der Körper K des Patienten in Ruhe bleibt und jeweils die
Druckimpulsquelle 1 zusammen mit dem Ultraschall-Applikator 6
bzw. dem Röntgenstrahler 31 und dem Röntgenbildverstärker 32
dreidimensional verstellt wird. Es versteht sich, daß auch die
Möglichkeit besteht, die genannten Elemente ortsfest zu lassen
und statt dessen den Patienten auf einem dreidimensional ver
stellbaren Patientenlagerungstisch zu lagern. Weiter versteht
es sich, daß Mischformen zwischen den beiden genannten
Extremen möglich sind.
Obwohl im Falle beider beschriebener Ausführungsbeispiele die
Möglichkeit besteht, die Größe desjenigen Bereichs, außerhalb
dessen der Schwellwert nicht unterschritten wird, zu variieren,
was im Interesse einer schonenden Behandlung des Patienten von
großem Vorteil ist, gehören auch solche Ausführungsformen zur
Erfindung, bei denen die Größe des genannten Bereichs nicht
variiert werden kann und lediglich die Einblendung seiner
(unveränderlichen) Kontur in das Bild der Ortungseinrichtung
erfolgt.
Im Falle beider Ausführungsbeispiele kann als akustische
Kenngröße, auf die sich der Schwellwert bezieht, auch die
Energiedichte herangezogen werden. Die Variation der Größe
desjenigen Bereichs, außerhalb dessen der Schwellwert der
Energiedichte unterschritten wird, erfolgt dann durch
Verändern des (maximalen) Spitzendruckes und/oder der Wellen
länge der Stoßwellen.
Im Falle beider vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele
ist eine Druckimpulsquelle mit einem elektromagnetischen
Druckimpulsgenerator vorgesehen. Die erfindungsgemäße Therapie
einrichtung kann jedoch auch eine Druckimpulsquelle enthalten,
die einen andersartig, beispielsweise piezoelektrisch wirken
den Druckimpulsgenerator aufweist. Außerdem besteht die
Möglichkeit, anstelle einer Druckimpulsquelle andere Quellen
akustischer Wellen, beispielsweise Ultraschallquellen, vorzu
sehen. In diesem Falle besteht insbesondere die Möglichkeit,
die Therapieeinrichtung für hyperthermische Behandlungsverfah
ren einzusetzen. Zugleich wird deutlich, daß erfindungsgemäß
ausgebildete Therapieeinrichtungen nicht nur für die Litho
tripsie, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen
beschrieben, sondern auch für andere medizinische Zwecke
einsetzbar sind.
Claims (10)
1. Therapieeinrichtung zur Behandlung eines Lebewesens mit
fokussierten akustischen Wellen, aufweisend eine Quelle (1)
fokussierter akustischer Wellen, welche in einer Fokuszone
zusammenlaufen, eine Ortungseinrichtung (6, 7, 8; 8, 31, 32) zur
Ortung eines therapeutisch relevanten Bereichs (S) des Körpers
(K) des Lebewesens, welche graphische Anzeigemittel (8) zur
Anzeige eines Bildes (S′) des therapeutisch relevanten
Bereichs (S) aufweist, und Mittel (10, 11, 13; 11, 13, 35, 38) zum
lage- und maßstabsgerechten Einblenden derjenigen zu dem
jeweiligen Bild gehörigen Kontur (C) der Fokuszone, außerhalb
derer, die akustischen Wellen bezüglich einer akustischen
Kenngröße einen Schwellwert unterschreiten.
2. Therapieeinrichtung nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß als akustische Kenngröße eine Größe der Gruppe Druck,
insbesondere Spitzendruck, Energiedichte, Wellenlänge
herangezogen ist.
3. Therapieeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß Einstellmittel (12, 13, 17; 12, 13, 17, 36) vorgesehen sind,
mittels derer für den jeweiligen Schwellwert durch Variationen
wenigstens eines Parameters die Größe desjenigen Bereichs der
Fokuszone einstellbar ist, außerhalb dessen die akustischen
Wellen den Schwellwert bezüglich der akustischen Kenngröße
unterschreiten.
4. Therapieeinrichtung nach Anspruch 3,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellmittel (12, 13, 17; 12, 13, 17, 36) als Parameter
den Spitzendruck der akustischen Wellen variieren.
5. Therapieeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellmittel (12, 13, 17; 12, 13, 17, 36) als Parameter
die Wellenlänge der akustischen Wellen variieren.
6. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Quelle (1) fokussierter akustischer Wellen Fokussie
rungsmittel (3) aufweist, und daß die Einstellmittel (12, 13, 17,
36) als Parameter die Fokussierungswirkung der Fokussierungs
mittel (3) variieren.
7. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Schwellwert einstellbar ist.
8. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß Mittel (8, 13, 35, 38) zum Vorgeben einer gewünschten Größe
der zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kontur (C) der Fokus
zone vorgesehen sind und daß die Einstellmittel (12, 13, 17, 36)
diese Größe der Kontur (C) einstellen.
9. Therapieeinrichtung nach Anspruch 8,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Mittel (8, 13, 35, 38) zum Vorgeben einer gewünschten
Größe der zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kontur (C) mit
den graphischen Anzeigemitteln (8) zusammenwirkende Eingabe
mittel (38) aufweisen.
10. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Einstellmittel (12, 13, 17, 36) die Kontur (C) der
Fokuszone unter Variation mehrerer Parameter derart ein
stellen, daß der Maximalwert der maßgeblichen akustischen
Kenngröße der akustischen Wellen den Schwellwert möglichst
wenig übersteigt.
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