DE4212809C2 - Therapieeinrichtung zur Behandlung eines Lebewesens mit fokussierten akustischen Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Therapieeinrichtung zur Be­ handlung eines Lebewesens mit fokussierten akustischen Wellen, aufweisend eine Quelle fokussierter akustischer Wellen, welche in einer Fokuszone zusammenlaufen und eine Ortungseinrichtung zur Ortung eines therapeutisch relevan­ ten Bereiches des Körpers des Lebewesens, welche graphi­ sche Anzeigemittel zur Anzeige eines Bildes des therapeu­ tisch relevanten Bereiches aufweist.

Derartige Therapieeinrichtungen werden beispielsweise zur Behandlung von Steinleiden (Lithotripsie), von Tumorleiden und von Knochenleiden (Osteorestauration) benutzt. Bei der Behandlung wird so vorgegangen, daß zunächst mittels der Ortungseinrichtung der therapeutisch relevante Bereich des jeweiligen Lebewesens lokalisiert wird, dann die Quelle akustischer Wellen und der Körper des Lebewesens relativ zueinander derart positioniert werden, daß sich der thera­ peutisch relevante Bereich im Fokus der akustischen Wellen befindet und schließlich der therapeutisch relevante Be­ reich in der erforderlichen Weise mit akustischen Wellen beaufschlagt wird. Dabei erfolgt die Ausrichtung der Quel­ le akustischer Wellen und des Körpers des Lebewesens rela­ tiv zueinander mit Hilfe einer in das Bild der graphischen Anzeigemittel eingeblendeten Marke, die die jeweilige 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 Erzielung des Therapieerfolgs günstigste Ausrichtung der Quelle akustischer Wellen und des Körpers des Lebewesens relativ zueinander gefunden werden kann.

Um hier Abhilfe zu schaffen, sind im Falle einer aus der EP 0 449 179 A2 bekannten Therapieeinrichtung Mittel zum lage- und maßstabsgerechten Einblenden derjenigen zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kontur der Fokuszone vorgesehen, außerhalb derer die akustischen Wellen bezüglich einer akustischen Kenngröße einen Schwellwert unterschreiten. Bei dem Schwellwert handelt es sich um denjenigen Schwell­ wert, ab dem und oberhalb dessen sich der gewünschte Therapieerfolg einstellt. In dem Bild der Anzeigemittel ist also unmittelbar derjenige Bereich erkennbar, inner­ halb dessen erfolgreich therapiert werden kann. Es ist somit leicht möglich, die Quelle der akustischen Wellen und den Körper des Lebewesens relativ zueinander so aus­ zurichten, daß diejenige Kontur der Fokuszone, innerhalb derer erfolgreich therapiert werden kann und der therapeu­ tisch relevante Bereich relativ zueinander derart ausge­ richtet sind, daß eine möglichst günstige Beaufschlagung des therapeutisch relevanten Bereiches mit den fokussier­ ten 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.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Therapie­ einrichtung der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine verbesserte Ausrichtung der Quelle akustischer Wellen und des Körpers des Lebewesens relativ zueinander und eine Anpassung der Fokuszone der Therapieeinrichtung an den jeweils zu behandelnden therapeutisch relevanten Bereich möglich ist.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Therapieeinrichtung zur Behandlung eines Lebewesens mit fokussierten akustischen Wellen, aufweisend eine Quelle fokussierter akustischer Wellen, welche in einer Fokuszone zusammenlaufen, eine Ortungseinrichtung zur Ortung eines therapeutisch relevanten Bereiches des Körpers des Lebe­ wesens, welche graphische Anzeigemittel zur Anzeige eines Bildes des therapeutisch relevanten Bereiches aufweist, Mittel zum lage- und maßstabsgerechten Einblenden derjeni­ gen zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kontur der Fokuszone, außerhalb derer die akustischen Wellen bezüglich einer akustischen Kenngröße einen Schwellwert unterschreiten, Einstellmittel, mittels derer für den jeweiligen Schwell­ wert durch Variation wenigstens eines Parameters die Größe desjenigen Bereiches der Fokuszone einstellbar ist, außerhalb dessen die akustischen Wellen den Schwellwert unterschreiten, und Mittel zum Vorgeben einer gewünschten Größe der zu dem je­ weiligen Bild gehörigen Kontur, wobei die Einstellmittel die Größe desjenigen Bereiches der Fokus­ zone, außerhalb dessen die akustischen Wellen den Schwell­ wert unterschreiten, entsprechend der vorgegebenen Größe der Kontur berechnen und einstellen. Es wird also deutlich, daß eine Anpassung desjenigen Bereiches, innerhalb dessen erfolg­ reich therapiert werden kann, speziell an den jeweils ab­ gebildeten therapeutisch relevanten Bereich erfolgen kann. Diese Anpassung kann besonders einfach vorgenommen werden, wenn die Mittel zum Vorgeben einer gewünschten Größe der zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kontur mit den graphi­ schen Anzeigemitteln zusammenwirkende Eingabemittel, bei­ spielsweise einen Lichtgriffel, aufweisen. Die Einstell­ mittel können gemäß Varianten der Erfindung als Parameter den Spitzendruck der akustischen Wellen und/oder die Wel­ lenlänge der akustischen Wellen variieren. Alternativ oder zusätzlich besteht für den Fall, daß die Quelle fokussier­ ter akustischer Wellen Fokussierungsmittel aufweist, die Möglichkeit, daß die Einstellmittel als Parameter die Fokussierungswirkung der Fokussierungsmittel variieren.

Im Zusammenhang mit der Veränderung des Spitzendruckes wird auf die DE 37 37 859 C1, mit der Veränderung der Wellen­ länge auf die EP 0 387 858 A1 und mit der Veränderung der Fokussierungswirkung auf die DE 41 22 590 A1 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. Wenn von der zu dem jeweili­ gen Bild gehörigen Kontur der Fokuszone die Rede ist, so ist darauf hinzuweisen, daß in Abhängigkeit von dem je­ weiligen Verfahren, das der Bildgewinnung der Ortungsein­ richtung zugrundeliegt, eine unterschiedliche Kontur ein­ geblendet wird. So wird beispielsweise im Falle einer auf Röntgenbasis arbeitenden Ortungseinrichtung diejenige Kon­ tur in das Bild eingeblendet, die sich ergeben würde, wenn derjenige das Zentrum der Fokuszone umgebende dreidimen­ sionale Bereich innerhalb dessen der Schwellwert über­ schritten wird, in seiner von der jeweils gegebenen Aus­ richtung der Quelle akustischer Wellen und des Körpers des Lebewesens relativ zueinander abhängigen räumlichen Posi­ tion zusammen mit dem Körper des Lebewesens durch Röntgen­ strahlung abgebildet würde. Wird dagegen das Bild der Ortungseinrichtung durch ein Schnittbildverfahren, bei­ spielsweise Ultraschall-B-Scan, gewonnen, so wird in das Bild der Ortungseinrichtung diejenige Kontur eingeblendet, die der genannte dreidimensionale Bereich in der abgebil­ deten Schnittebene aufweist. Als akustische Kenngröße kann gemäß einer Variante der Erfindung in Abhängigkeit von dem jeweiligen Behandlungsverfahren und Behandlungsziel eine Größe der Gruppe Druck, insbesondere Spitzendruck, Ener­ giedichte, Wellenlänge herangezogen werden.

Eine besonders vorteilhafte Variante der Erfindung sieht vor, daß die Einstellmittel die Kontur der Fokuszone unter Variation mehrerer Parameter derart einstellen, daß der Maximalwert der maßgeblichen akustischen Kenngröße der akustischen Wellen den Schwellwert möglichst wenig über­ steigt.

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 52 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 S1 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 Schwellwert 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 maßstabsgestreue 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 26 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 eingeblendet. 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 erforderlichen falls 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 Druckimpulsequelle 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.

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 Ver­ ändern des (maximalen) Spitzendruckes und/oder der Wellen­ länge der Stoßwellen.

Im Falle beider vorstehend beschriebenen Ausführungsbei­ spiele ist eine Druckimpulsquelle mit einem elektromagne­ tischen Druckimpulsgenerator vorgesehen. Die erfindungs­ gemäße Therapieeinrichtung kann jedoch auch eine Druck­ impulsquelle enthalten, die einen andersartig, beispiels­ weise piezoelektrisch wirkenden Druckimpulsgenerator auf­ weist. Außerdem besteht die Möglichkeit, anstelle einer Druckimpulsquelle andere Quellen akustischer Wellen, bei­ spielsweise Ultraschallquellen, vorzusehen. In diesem Falle besteht insbesondere die Möglichkeit, die Therapie­ einrichtung für hyperthermische Behandlungsverfahren ein­ zusetzen. Zugleich wird deutlich, daß erfindungsgemäß aus­ gebildete Therapieeinrichtungen nicht nur für die Litho­ tripsie, wie im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschrieben, sondern auch für andere medizinische Zwecke einsetzbar sind.

Claims (8)

1. Therapieeinrichtung zur Behandlung eines Lebewesens mit fokussierten akustischen Wellen, aufweisend eine Quelle (1) fokussierter akustischer Wellen, welche in einer Fo­ kuszone zusammenlaufen, eine Ortungseinrichtung (6, 7, 8; 8, 31, 32) zur Ortung eines therapeutisch relevanten Be­ reichs (S) des Körpers (K) des Lebewesens, welche gra­ phische Anzeigemittel (8) zur Anzeige eines Bildes (S′) des therapeutisch relevanten Bereichs (S) aufweist, Mittel (10, 11, 13; 11, 13, 35) 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, Einstellmittel (12, 13, 17; 12, 13, 17, 36), mittels derer für den jeweiligen Schwellwert durch Variation wenigstens eines Parameters die Größe desjenigen Bereichs der Fokuszone einstellbar ist, außer­ halb dessen die akustischen Wellen den Schwellwert unter­ schreiten, und Mittel (8, 13, 35, 38) zum Vorgeben einer ge­ wünschten Größe der zu dem jeweiligen Bild gehörigen Kon­ tur (C), wobei die Einstellmittel (12, 13, 17, 36) die Größe desjenigen Bereiches der Fokuszone, außerhalb dessen die akustischen Wellen den Schwellwert unterschreiten, entsprechend der vorgegebenen Größe der Kontur (C) berechnen und einstellen.

2. Therapieeinrichtung nach Anspruch 1, 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 Anzeigemit­ teln (8) zusammenwirkende Eingabemittel (38) aufweisen.

3. Therapieeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ein­ stellmittel (12, 13, 17; 12, 13, 17, 36) als Parameter den Spitzendruck der akustischen Wellen variieren.

4. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (12, 13, 17; 12, 13, 17, 36) als Parameter die Wellenlänge der akustischen Wellen variieren.

5. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Quelle (1) fokussierter akustischer Wellen Fokussierungs­ mittel (3) aufweist, und daß die Einstellmittel (12, 13, 17, 36) als Parameter die Fokussierungswirkung der Fokussie­ rungsmittel (3) variieren.

6. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß als akustische Kenngröße eine Größe der Gruppe Druck, insbe­ sondere Spitzendruck, Energiedichte, Wellenlänge herange­ zogen ist.

7. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellwert einstellbar ist.

8. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellmittel (12, 13, 17, 36) die Kontur (C) der Fokuszone unter Variation mehrerer Parameter derart einstellen, daß der Maximalwert der maßgeblichen akustischen Kenngröße der akustischen Wellen den Schwellwert möglichst wenig über­ steigt.