DE4227800A1 - Thrombusloesende behandlungsvorrichtung - Google Patents
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine thrombuslösende
Behandlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patent
anspruchs 1 und insbesondere eine Vorrichtung zum Auflösen
eines sich in einem Blutgefäß gebildeten Thrombus unter
Verwendung eines Thrombus-Lösemittels und Ultraschallwellen.
In Europa und in den USA treten Gefäßkrankheiten, z. B.
Arteriosklerose und Thrombose, häufig und mit ansteigender
Tendenz auf. Auch in Japan nehmen thrombotische, ischämische
Herzkrankheiten, z. B. zerebrale und myokardiale Infarzie
rung, bedingt durch die sich ändernden Eßgewohnheiten zu und
bilden mittlerweile einer der beiden häufigsten Todesursa
chen (neben Krebs). Zur Behandlung einer solchen ischämischen
Herzkrankheit muß eine Thrombektomie vorgenommen werden. Die
Thrombektomie oder Gefäßtransplantation stellt einen schwer
wiegenden körperlichen Eingriff dar und ist deshalb speziell
für ältere Patienten, die vermehrt unter dieser Krankheit
leiden, nicht günstig. Ein in einem zerebralen Blutgefäß
oder einer kardialen Koronararterie gebildeter Thrombus
bewirkt die Infarzierung der zerebralen oder myokardialen
Zellen, wenn nicht eine sofortige Thrombektomie vorgenommen
wird. Besonders im erstgenannten Fall besteht eine ernst
hafte Gefährdung des Lebens oder die Gefahr schwerwiegender
Nachwirkungen, wenn die Thrombektomie nicht rechtzeitig
erfolgt. Es ist deshalb zwingend erforderlich, die Throm
bektomie so rasch wie möglich auszuführen.
Thrombuslösende Behandlungen, z. B. PTCR (perkutane trans
luminare Herzrekanalisation), "intravenöse Dauerinfusion"
(ein Verfahren zur Zuführung einer großen Menge eines
thrombuslösenden Mittels mit hoher Konzentration über einen
längeren Zeitraum), "intraartielle Infusion" (ein Verfahren
zur Zuführung eines thrombuslösenden Mittels in eine Arteria
carotis über einen Katheder) und PTCA (perkutane translumi
nare Herzgefäßplastik) werden zunehmend als rasche, wirksame
Thrombosebehandlungen geschätzt, da sie im Vergleich zu
einer chirurgischen Operation oder dergl. einen weniger
drastischen Eingriff für den Patienten bedeuten. Bei diesen
Behandlungsmethoden wird beispielsweise bei PTCR ein Kathe
der in eine Koronararterie eingeführt, und ein thrombus
lösendes Mittel wird rasch in die Koronararterie im Bereich
des Thrombus eingespritzt, wobei die Positionen des Blut
gefäßes und des Katheders durch Verwendung eines Röntgen-
Kontrastmittels durchstrahlungstechnisch überwacht werden.
Bei der PTCR-Methode ist jedoch die Rekanalisationsrate des
Blutgefäßes gering, und es besteht außerdem das Problem der
Röntgenstrahlenbelastung. Bei der "intravenösen Dauerinfu
sion" ist zwar die Rekanalisationsrate des Blutgefäßes
relativ hoch, allerdings tritt hier die Nebenwirkung auf,
daß das Blut durch die große Menge thrombuslösenden Mittels
nur schwer gerinnt. Darüber hinaus wird gemäß der PTCA-
Methode die Innenwand des Blutgefäßes durch einen Ballon
katheder elastisch gedehnt. Damit besteht trotz einer hohen
"Blutgefäß-Rekanalisationsrate" die Gefahr eines wieder
holten Auftretens von Thrombose.
Seit kurzem wird die Wirkungsweise des thrombuslösenden
Mittels verstärkt, indem man sowohl die Zuführung des
thrombuslösenden Mittels durch "intravenöse Dauerinfusion"
als auch eine externe Bestrahlung des Thrombus mit Ultra
schall einsetzt. Da bei diesem Verfahren die Dosierung
thrombuslösenden Mittels reduziert werden kann, wird eine
Verringerung der Nebenwirkungen berichtet (Medical
Electronics and Bioengineering, Bd. 26, Seite 536, 1988).
Aber auch bei dieser Methode ist eine Minimierung der zu
geführten Menge des thrombuslösenden Mittels erstrebenswert.
Zu diesem Zweck muß eine therapeutische Ultraschallwelle
wirksam auf den Thrombusbereich abgestrahlt und der Fortgang
des Thrombusauflösungsvorgangs überwacht werden, damit nach
der vollständigen Auflösung des Thrombus kein überschüssiges
Mittel mehr zugeführt wird. Weiterhin ist die quantitative
Kontrolle der thrombuslösenden Behandlung vorteilhaft, um
eine präzise, wirksame Behandlung durchführen zu können.
Wie oben beschrieben, ist die thrombuslösende Behandlung,
die sich sowohl auf die Gabe eines thrombuslösenden Mittels
als auch Ultraschallwellen-Bestrahlung stützt, dadurch
vorteilhaft, da sie grundsätzlich eine hohe therapeutische
Wirkung bei nur wenigen Nebenwirkungen aufweist. Um diesen
Vorteil maximal zu nutzen, muß die therapeutische Ultra
schallwelle auf einen Thrombusbereich als befallener Bereich
wirksam und präzise gerichtet werden, und der Behandlungs
fortschritt ist so zu überwachen, daß kein überschüssiges
thrombuslösendes Mittel zugeführt wird. Vorzugsweise erfolgt
die Behandlung unter genauer Vorgabe der therapeutischen
Schritte.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thrombus
lösende Behandlungsvorrichtung mit gleichzeitiger Zuführung
eines thrombuslösenden Mittels und Ultraschallbestrahlung
bereitzustellen, bei der eine Ultraschallwelle in wirksamer
Weise gerichtet und der Fortgang der thrombuslösenden
Behandlung überwacht werden kann, so daß eine hohe thera
peutische Wirkung erzielt und die Menge des thrombuslösenden
Mittels auf ein Minimum gesenkt werden kann, wodurch wieder
um Nebenwirkungen minimiert werden. Diese Aufgabe wird bei
einer Behandlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des
Patentanspruchs 1 bzw. 2 bzw. 6 erfindungsgemäß durch die in
dessen jeweiligem kennzeichnenden Teil enthaltenen Merkmale
gelöst.
Die vorliegende Erfindung sieht also eine thrombuslösende
Behandlungsvorrichtung vor, bei der ein Thrombus aufgelöst
wird, indem eine therapeutische Ultraschallwelle auf einen
thrombusbefallenen Bereich eines Blutgefäßes gerichtet wird,
in das ein thrombuslösendes Mittel eingespritzt wird, wobei
diese Vorrichtung folgendes umfaßt: einen Ultraschall
strahler zur Abstrahlung einer therapeutischen Ultraschall
welle in den Thrombusbereich, eine Ultraschallsonde zur
Erfassung tomographischer Bilddaten aus dem Körper eines
Patienten, ein erstes Ultraschall-Abbildungsgerät zur
visuellen Ausgabe der von der Ultraschallsonde gelieferten
tomographischen Bilddaten, einen in das Blutgefäß einge
führten Katheder, einen für den Katheder vorgesehenen
Ultraschallwandler zur Erfassung tomographischer Bilddaten
aus dem Inneren des Blutgefäßes und ein zweites Ultraschall
abbildungsgerät zur visuellen Ausgabe der vom Ultra
schallwandler gelieferten tomographischen Bilddaten.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird außerdem eine
thrombuslösende Behandlungsvorrichtung bereitgestellt, bei
der zusätzlich zum obenbeschriebenen Grundaufbau der Ultra
schallwandler mit einer Funktion zur Erkennung einer von der
Ultraschallsonde ausgehenden Ultraschallwelle ausgeführt ist
und die weiterhin über eine Positionserkennungseinrichtung
zur Erfassung einer Position des Katheders verfügt, indem
ein von der Ultraschallsonde geliefertes Ausgangssignal des
Ultraschallwandlers verarbeitet wird sowie über eine Ein
richtung zur Anzeige des Ergebnisses der Positionserken
nungseinrichtung auf einem Bildschirm des ersten Ultra
schall-Abbildungsgeräts.
In diesem Fall besteht der Ultraschallwandler vorzugsweise
aus mindestens einem bandförmigen piezoelektrischen Element,
das in Längsrichtung des Katheders angeordnet ist. Zwei der
Abmessungen des piezoelektrischen Elements, d. h. seine Dicke,
seine Länge in Umfangsrichtung des Katheders oder seine
Länge in Axialrichtung des Katheders, entsprechen dabei
einer Frequenz der Ultraschallwelle zur Erzielung der tomo
graphischen Bilddaten des Blutgefäßes und einer Frequenz der
von der Ultraschallsonde benutzten Ultraschallwelle zur Er
fassung der tomographischen Bilddaten aus dem Körper des
Patienten. Es ist vorteilhaft, wenn die restliche Abmessung,
d. h. Dicke, Länge in Umfangsrichtung oder in Axialrichtung
des Katheders, mit der Frequenz der vom Ultraschallstrahler
abgestrahlten Ultraschallwelle übereinstimmen.
Ferner kann die vorliegende Erfindung zusätzlich zum oben
beschriebenen Grundaufbau eine Recheneinrichtung zur Be
rechnung eines Wertes enthalten, der der Wirkung der
thrombuslösenden Behandlung auf Basis der vom Ultraschall
wandler gelieferten tomographischen Bilddaten entspricht,
sowie eine Einrichtung zum Abschalten der Abstrahlung der
therapeutischen Ultraschallwelle durch den Ultraschall
strahler, wenn der von der Recheneinrichtung errechnete Wert
einen vorgegebenen Wert erreicht hat. Weiter kann die vor
liegende Erfindung eine Einrichtung zum Abstellen des Ein
spritzens von thrombuslösendem Mittel in das Blutgefäß
umfassen, wenn der von der Recheneinheit errechnete Wert den
vorgegebenen Wert erreicht hat.
Im ersten Ultraschall-Abbildungsgerät wird beispielsweise
ein tomographisches B-Modus-Bild als das tomographische Bild
des Körperinneren des Patienten dargestellt, anhand dessen
der Thrombusbereich erkennbar ist. Das zweite Ultraschall-
Abbildungsgerät gibt ein tomographisches Schnittbild des
Blutgefäßes aus und zeigt den jeweiligen Zustand der
thrombuslösenden Behandlung an. Dementsprechend kann die
therapeutische Ultraschallwelle zur Verstärkung der Behand
lungswirkung präzise auf den Thrombusbereich gerichtet
werden, so daß bei hinreichender Auflösung des Thrombus eine
überflüssige Gabe von thrombuslösendem Mittel und damit
unerwünschte Nebenwirkungen verhindert werden. Das bedeutet,
daß die Position des Thrombus, die aus dem einfachen
B-Modus-Ultraschallbild nicht leicht zu erkennen ist, präzise
bestimmbar ist, so daß eine übermäßige Einwirkung der thera
peutischen Ultraschallwelle vermieden wird.
Der den Thrombus-Therapieeffekt repräsentierende Wert, d. h.
"die Rekanalisationsrate" ergibt sich auf rechnerischem
Wege. Wird die Abstrahlung der therapeutischen Ultraschall
welle durch den Ultraschallstrahler abgestellt oder wenn
weiterhin die Einspritzung des thrombuslösenden Mittels in
den Thrombus bei Erreichen eines vorgegebenen Wertes beendet
wird, kann die Behandlung automatisch abgebrochen werden,
sobald der Thrombus hinreichend gelöst ist. Im Ergebnis läßt
sich so eine wirksamere Behandlung mit weniger Neben
wirkungen erzielen.
Des weiteren wird gemäß der vorliegenden Erfindung die
Ultraschallwelle von der Ultraschallsonde durch den Ultra
schallwandler erkannt, die Position des Katheders, d. h. Ab
stand und Richtung relativ zur Ultraschallsonde werden durch
Verarbeitung des Demodulationssignals erkannt; das diesbe
zügliche Ergebnis wird auf dem ersten Ultraschall-Abbil
dungsgerät ausgegeben und dem tomographischen Bild des
Körperinneren des Patienten überlagert, wodurch mit Gewiß
heit festgestellt werden kann, ob der Katheder korrekt im
Thrombusbereich eingeführt ist.
Wenn in diesem Fall zwei beliebige der Abmessungen des in
Längsrichtung des Katheders angeordneten und den Ultra
schallwandler bildenden piezoelektrischen Elements, d. h.
seine Dicke, seine Länge in Umfangsrichtung des Katheders
oder seine Länge in Axialrichtung des Katheders so gewählt
sind, daß sie der Frequenz der Ultraschallwelle zur Erzeu
gung der tomographischen Bilddaten des Blutgefäßes sowie der
Frequenz der Ultraschallwelle, die die Ultraschallsonde zur
Erzeugung der tomographischen Bilddaten des Körperinneren
des Patienten heranzieht, entsprechen, so kann das piezo
elektrische Element zwei Funktionen ausführen, d. h. zum
einen eine Überwachungsfunktion des tomographischen Bildes
des Blutgefäßes und zum anderen eine Meldefunktion hinsicht
lich der Position des Katheders, d. h. der Position des
Ultraschallwandlers selbst. Werden diese beiden Funktionen
kombiniert, so kann die Anzahl der den Ultraschallwandler
bildenden piezoelektrischen Elemente verringert werden,
wodurch ein einfacher, kleiner Ultraschallwandler ver
wirklicht werden kann, der sich auf einfache Weise am
Katheder anbringen läßt. Bei Einstellung der verbleibenden
Abmessung des piezoelektrischen Elementes, d. h. der Dicke,
der Länge in Umfangsrichtung des Katheders oder der Länge in
Axialrichtung des Katheders, entsprechend der Frequenz der
vom Ultraschallstrahler abgestrahlten Ultraschallwelle kann
der Ultraschallwandler die Funktion übernehmen, die Strah
lungsposition der therapeutischen Welle vom Ultraschall
strahler zu überwachen.
Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnungen näher
erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 eine Ansicht des Aufbaus einer thrombuslösenden
Behandlungsvorrichtung gemäß der ersten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Ansicht des Kernbereichs von Fig. 1;
Fig. 3 eine Ansicht zur Erläuterung eines in einem Ultra
schallwandler verwendeten piezoelektrischen Ele
ments;
Fig. 4 eine Ansicht der Struktur des Kernbereichs gemäß
der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Er
findung;
Fig. 5 eine Ansicht des Aufbaus einer thrombuslösenden
Behandlungsvorrichtung gemäß der dritten Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 eine perspektivische Ansicht eines Ultraschall
wandlers gemäß der vierten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung;
Fig. 7 eine Ansicht des Aufbaus einer thrombuslösenden
Behandlungsvorrichtung gemäß der fünften Ausfüh
rungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 8 eine Ansicht der Struktur des Kernbereichs gemäß
Fig. 7;
Fig. 9 eine vergrößerte Ansicht des Kernbereichs gemäß
Fig. 8;
Fig. 10 eine Ansicht eines weiteren Beispiels für die
Einbaulage einer Ultraschallsonde an einem
Ultraschallstrahler;
Fig. 11 eine Ansicht eines zusätzlichen Beispiels für die
Einbaulage einer Ultraschallsonde an einem
Ultraschallstrahler;
Fig. 12 eine Ansicht mit einer anderen Anordnung des
Ultraschallstrahlers;
Fig. 13 eine Ansicht mit einer weiteren anderen Anordnung
des Ultraschallstrahlers;
Fig. 14(a), 14(b) und 14(c) verschiedene Treiber-Wellen
formen des Ultraschallstrahlers;
Fig. 15 Beispiele von Bildschirmausgaben eines Gewebe
bildes sowie eines B-Modus-Blutgefäßbildes gemäß
der fünften Ausführungsform der vorliegenden
Erfindung; und
Fig. 16A und 16(B) Beispiele von Bildschirmausgaben eines
Gewebebildes.
Die Fig. 1 zeigt den Aufbau einer thrombuslösenden Behand
lungsvorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung. Diese thrombuslösende Behandlungsvor
richtung umfaßt einen Ultraschallstrahler 20 zur externen
Abstrahlung einer therapeutischen Ultraschallwelle in einen
Thrombusbereich, eine Ultraschallwelle 21 für die externe
Überwachung einer Thrombusposition, einen Katheder 22, der
perkutan in die Thrombusposition eingeführt ist, einen
Ultraschallwandler 23, der an der Umfangsfläche des distalen
Endes des Katheders 22 angebracht ist, und ein Systemgehäuse
25. Das Systemgehäuse 25 steht in Verbindung mit dem Ultra
schallstrahler 20, der Ultraschallsonde 21 und dem Ultra
schallwandler 23, um die von der Ultraschallsonde 21 erfaß
ten tomographischen Bilddaten sowie die vom Ultraschall
wandler 23 erfaßten tomographischen Bilddaten eines Quer
schnitts durch ein Blutgefäß sichtbar zu machen, die Posi
tion des Ultraschallwandlers 23 anzuzeigen und um eine an
den Thrombus abzustrahlende Ultraschallwelle zu regeln.
Dies bedeutet im einzelnen, daß der Ultraschallstrahler 20
eine therapeutische Ultraschallwelle mit einer Frequenz von
50 kHz bis 1 MHz (z. B. 450 kHz) von außerhalb eines Patien
ten P zu einem Thrombus 31 abstrahlt, wenn ein von einer
Strahlersteuerschaltung 38 im Systemgehäuse 25 abgesetztes
Steuersignal empfangen wird. Der Katheder 22 beinhaltet
einen Injektionsschlauch für das thrombuslösende Mittel, der
an eine (nicht dargestellte) Regelung bzw. einen Controller
für die Einspritzung des thrombuslösenden Mittels im System
gehäuse 25 angeschlossen ist. Auf diese Weise wird der
Thrombus 31 gelöst und behandelt, indem sowohl das throm
buslösende Mittel zugeführt wird als auch eine Bestrahlung
mit der therapeutischen Ultraschallwelle stattfindet.
Die Ultraschallsonde 21 verfügt über eine Vibratoranordnung,
die aus einer Vielzahl von in Reihe angeordneten Ultra
schallvibratoren gebildet wird und die in engem Kontakt mit
der Körperoberfläche des Patienten P steht. Das Körperinnere
des Patienten P wird sektorenweise abgetastet (der Abtast
umfang ist ein in der Fig. 1 fächerförmig angedeuteter Aus
schnitt), wenn Steuersignale von einer externen Sonden-
Steuerschaltung 26 im Systemgehäuse 25 in vorgegebenen
relativen Verzögerungszeitintervallen abgesetzt werden. Die
Frequenz der ankommenden und von der Ultraschallsonde 21
übertragenen Ultraschallwelle beträgt z. B. 5 MHz. Die von
der Ultraschallsonde 21 übertragene Ultraschallwelle wird
von einem Gewebe im Körperinneren des Patienten P reflek
tiert. Die reflektierte Welle wird von derselben Ultra
schallsonde 21 empfangen und in ein elektrisches Signal
(z. B. ein Echosignal) gewandelt. Die von den entsprechenden
Vibratoren der Ultraschallsonde 21 erfaßten Echosignale
werden an eine externe Sonden-Eingangsschaltung 27 im
Systemgehäuse 25 geschickt und um die gleichen relativen
Verzögerungszeitintervalle verzögert wie während der Über
tragung. Danach werden die Echosignale verarbeitet, z. B.
einer Synchronisierung/Addition, Wellendemodulation und
Amplitudenkompression in einer Gewebebildsystemverarbei
tungsschaltung 28 unterzogen und an einen Gewebebildschirm
29 zur Ausgabe eines B-Modus-Bildes des Gewebes im Körper
inneren übergeben. Die externe Sondensteuerschaltung 26, die
externe Sondenempfangsschaltung 27, die Gewebebildsystem
verarbeitungsschaltung 28 und der Gewebebildschirm 29 bilden
ein erstes Ultraschall-Abbildungsgerät 41.
Der Katheder 22 wird an der Position des sich in einem Blut
gefäß 30 des Patienten P gebildeten Thrombus 31 eingeführt.
Der am distalen Ende des Katheders 22 angebrachte Ultra
schallwandler 23 dient zusammen mit einer internen Sonden
steuerschaltung 34 und einer internen Sondenempfänger
schaltung 35 im Systemgehäuse 25 zur Ausführung der ersten
Funktion, d. h. zur Erfassung der tomographischen Bilddaten
des Blutgefäßes 30. Dies bedeutet, daß der Ultraschallwand
ler 23 eine sog. "radiale Abtastung" in der Umfangsrichtung
des Katheders 22 vornimmt. Der Ultraschallwandler 23 enthält
eine Vielzahl streifenförmiger piezoelektrischer Elemente,
die in Umfangsrichtung des Katheders angeordnet sind. Diese
piezoelektrischen Elemente werden sequentiell selektiv von
der internen Sondensteuerschaltung 23 angesteuert, um eine
elektronische radiale Abtastung auszuführen. Ein vom Ultra
schallwandler 23 erfaßtes Signal wird von einer Verarbei
tungsschaltung 36 des B-Modus-Blutgefäßabbildungssystems
verarbeitet und an einen B-Modus-Blutgefäß-Bildschirm 37 zur
Darstellung eines radial gerichteten Schnittbildes des
Blutgefäßes 30 geschickt. Der Auflösungszustand des Thrombus
31 an dieser Position kann durch Beobachtung dieses
Schnittbildes des Blutgefäßes 30 festgestellt werden. Die
interne Sondensteuerschaltung 34, die interne Sonden
empfängerschaltung 35, die Verarbeitungsschaltung 36 des
B-Modus-Blutgefäßabbildungssystems und der B-Modus-
Blutgefäßbildschirm 37 bilden ein zweites Ultraschall
abbildungsgerät 42. Die Frequenz der vom Ultraschallwandler
23 übertragenen und empfangenen Ultraschallwelle ist ver
schieden von der der Ultraschallsonde 21 und beträgt z. B.
20 MHz.
In seiner zweiten Funktion dient der Ultraschallwandler 23
als ein Suchgerät. Dies bedeutet speziell, daß der Ultra
schallwandler 23 einen von der Ultraschallsonde 21 aus
gehenden Ultraschallstrahl empfängt und ihn in ein
elektrisches Signal wandelt. Dieses Signal wird verstärkt
und von einer Sucher-Empfangsschaltung 32 im Systemgehäuse
25 demoduliert und an eine Katheder-Positionserkennungs
schaltung 33 geschickt. Die Katheder-Positionserkennungs
schaltung 33 erkennt auf Basis eines Ausgangssignals von der
Sucher-Empfangsschaltung 32 die Position des Katheders 22,
d. h. den Abstand zwischen der Ultraschallsonde 21 und dem
Ultraschallwandler 23, sowie dessen Richtung. Die Resultate
des so erfaßten Abstandes bzw. der Richtung werden an die
Gewebebildsystemverarbeitungsschaltung 28 geschickt und zu
dem Signal von der externen Sondenempfangsschaltung 27
phasenstarr addiert, um in dieser Weise auf dem Gewebe
bildschirm 29 ausgegeben zu werden, wobei sie dem B-Modus-
Bild des Gewebes im Körperinneren überlagert sind.
Gemäß einer anderen Ausführungsform kann ein Ultraschall
wandler 23 mit einer Sucher-Steuerschaltung verbunden sein.
In diesem Fall arbeitet die Sucher-Steuerschaltung in der
Weise, daß ein Ultraschall-Impulssignal (d. h. ein nach oben
gerichteter unterbrochener Pfeil) phasenstarr mit dem
Übertragungs/Empfänger-System einer Ultraschallsonde 21
erzeugt wird; dieses Ultraschall-Impulssignal wird von der
Ultraschallsonde 21 empfangen, um auf einem Gewebebildschirm 29
die Position des Ultraschallwandlers 23 zusammen mit dem
B-Modus-Bild des körperinneren Gewebes ausgeben zu können.
Der Ultraschallwandler 23 übt noch eine dritte Funktion aus,
d. h. er empfängt eine therapeutische Ultraschallwelle (d. h.
ein nach unten gerichteter unterbrochener Pfeil) vom Ultra
schallstrahler 20. Ein vom Ultraschallwandler 23 erfaßtes
Signal, das der vom Ultraschallstrahler 20 abgestrahlten
therapeutischen Ultraschallwelle entspricht, wird von einer
therapeutischen Ultraschallempfängerschaltung 39 verstärkt
und demoduliert und an eine Strahlungspositions-Detektor
schaltung 40 geschickt. Die Strahlungspositions-Detektor
schaltung 40 erkennt die Strahlungsposition der therapeu
tischen Ultraschallwelle anhand der Stärke der empfangenen
therapeutischen Ultraschallwelle. Das diesbezügliche
Resultat wird auf dem Gewebebildschirm 29 zur Überlagerung
des Bildes des körperinneren Gewebes mittels der Gewebe
bildsystem-Verarbeitungsschaltung 28 ausgegeben.
Das Behandlungsverfahren gemäß dieser Ausführungsform wird
nunmehr beschrieben.
- 1) Der Katheder 22 wird unter Beobachtung der Position des Thrombus 31 im B-Modus-Bild des körperinneren Gewebes auf dem Gewebebildschirm 29 so betätigt, daß der Ultra schallwandler 23 versetzt wird.
- 2) In ähnlicher Weise wird die auf dem Gewebebildschirm 29 sichtbare Position des Ultraschallwandlers 23 so einge stellt, daß sie mit der Position des Thrombus 31 zu sammenfällt. Dabei wird das Schnittbild des Blutgefäßes 30 mit dem Thrombus 31 gleichzeitig auf dem B-Modus- Blutgefäßbildschirm beobachtet.
- 3) Ein Injektions-Controller (nicht dargestellt) für das thrombuslösende Mittel wird so gesteuert, daß das thrombuslösende Mittel (z. B. Urokinase oder t-PA) aus dem Katheder 22 in das Blutgefäß 30 gespritzt wird. Die Strahlersteuerschaltung 38 veranlaßt den Ultraschall strahler 20 eine therapeutische Ultraschallwelle in Richtung des Thrombus 31 abzustrahlen. Dabei wird der Ultraschallstrahler 20 unter Beobachtung des B-Modus- Bildes auf dem Gewebebildschirm 29 so verschoben, daß die therapeutische Ultraschallwelle präzise auf den Thrombus 31 gerichtet ist.
- 4) Wenn anhand des Blutgefäß-Schnittbildes auf dem B-Modus-Blutgefäßbildschirm 37 festgestellt wird, daß sich der Thrombus 31 hinreichend gelöst hat, unter bricht der Injektions-Controller für das thrombuslösen de Mittel die weitere Zufuhr des thrombuslösenden Mittels über den Katheder 22.
Der Ultraschallwandler 23 wird anhand der perspektivischen
Ansicht nach Fig. 2 beschrieben. Ein Injektionsschlauch 43
für das thrombuslösende Mittel wird in den Katheder 22 ein
geführt und der Ultraschallwandler 23 wird über ein Kabel 44
an die entsprechenden Komponenten des Systemgehäuses 25
angeschlossen. Der Ultraschallwandler 23 in dieser Ausfüh
rungsform besteht aus einer Vibratoranordnung, bei der eine
Vielzahl streifenförmiger (rechteckiger) piezoelektrischer
Elemente 24 am Umfang des Katheders so angeordnet sind, daß
ihre Längserstreckung parallel zur Achse des Katheders 22
verläuft.
Die Fig. 3 ist eine vergrößerte perspektivische Ansicht
eines streifenförmigen piezoelektrischen Elements 24. Mit
Bezug auf die Fig. 3 bezeichnet Bezugszeichen 45 insgesamt
die interne Sondensteuerschaltung 34, die interne Sonden
empfängerschaltung 35, die Suchersteuerschaltung 32 und die
therapeutische Ultraschallempfängerschaltung 39 nach Fig. 2.
Eine Dicke Ld, eine Länge Ll bzw. eine Breite Ls des strei
fenförmigen Elements 24 entsprechen einer Ultraschallfre
quenz für die radiale Abtastung zur Erfassung tomographi
scher Bilddaten des Blutgefäß-Querschnitts im Rahmen der
ersten Funktion des Wandlers 23, einer Frequenz (d. h. der
Frequenz der von der Ultraschallsonde übertragenen Ultra
schallwelle) des Ultraschallwandlers 23 als dem Sucher,
worin die zweite Funktion des Ultraschallwandlers 23 be
steht, sowie einer Frequenz der therapeutischen Ultra
schallwelle CUS, die vom Wandler 23 gemäß der dritten
Funktion empfangen wird.
Gemäß der ersten Ausführungsform beträgt die Ultraschall
frequenz für das sog. "radiale Abtasten", die Frequenz der
von der Ultraschallsonde 21 übertragenen Ultraschallwelle
sowie die Frequenz der therapeutischen Ultraschallwelle
5 MHz, 20 MHz bzw. 450 MHz. Aufgrund der Beziehung λ/2d
zwischen einer Größe d (jede der drei Abmessungen Dicke Ld,
Länge Ll oder Breite Ls) des piezoelektrischen Elements 24
in einer bestimmten Richtung und einer Wellenlänge λ der in
jener Richtung mit einer Geschwindigkeit von 3000 m/s,
2700 m/s bzw. 1800 m/s abgestrahlten Ultraschallwelle wird
die Dicke Ld, die Breite Ls bzw. die Länge Ll auf 0,075 mm,
0,27 mm bzw. 2 mm eingestellt. Hierbei ist zu beachten, daß
diese Abmessungen in einem gewissen Umfang geändert werden
können, auch wenn die Frequenz gleich bleibt, sofern das zu
verwendende piezoelektrische Material geändert wird (das mit
unterschiedlichen Festigkeitseigenschaften verfügbar ist).
Wie oben für die erste Ausführungsform beschrieben, können
die Anzahl der piezoelektrischen Elemente und das gesamte
Volumen verringert bzw. verkleinert werden, da der durch
Anordnung nur eines Typs piezoelektrischer Elemente gebil
dete Ultraschallwandler alle der drei obenbeschriebenen
Funktionen erfüllen kann, so daß ein Kabel 44 zur Verbindung
des Systemgehäuses 25 und des Ultraschallwandlers 23 aus
reicht, wodurch der Aufbau vereinfacht wird. Im Ergebnis
kann der Katheder 22 mit diesem Ultraschallwandler 23 leicht
in ein Blutgefäß eingeführt werden im Gegensatz zu einem
Katheder, der mit drei getrennten Ultraschallwandlern aus
geführt ist, um die drei obenbeschriebenen Funktionen aus
zuführen.
Die Fig. 4 ist eine perspektivische Ansicht eines Ultraschall
wandlers 50 gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegen
den Erfindung. Wenn es sich bei der therapeutischen Ultra
schallwelle nicht um eine Konvergenzwelle handelt, so
braucht ihre Bestrahlungsposition nicht überwacht zu werden,
da sie kaum vom Thrombus abweichen kann. Folglich entfallen
in der zweiten Ausführungsform die Bestandteile der throm
buslösenden Vorrichtung nach der Fig. 1 bezüglich der Über
wachung der Strahlungsposition der therapeutischen Ultra
schallwelle, und der Ultraschallwandler 50 ist an dieser
Vorrichtung angeschlossen.
Für jedes einzelne einer Vielzahl von streifenförmigen
piezoelektrischen Elementen 51, die den Ultraschallwandler
50 bilden, gilt, daß seine Dicke Ld entsprechend der Ultra
schallfrequenz für radiale Abtastung eingestellt werden
kann, während entweder seine Länge Ll oder seine Breite Ls
entsprechend der Frequenz der von einer Ultraschallsonde 21
abgestrahlten Ultraschallwelle gewählt werden kann. Dieser
Ultraschallwandler 50 kann dementsprechend leichter herge
stellt werden.
Die erste und zweite Ausführungsform sind Beispiele eines
Ultraschallwandlers, der aus Vibratoren für das elektroni
sche Abtasten gebildet ist. Es ist jedoch auch möglich,
einen mechanisch abtastenden Vibrator zu verwenden, der mit
nur einem streifenförmigen piezoelektrischen Element ausge
führt ist (dessen Länge, Breite und Dicke den Zielfrequenzen
gemäß der jeweiligen Funktionen entsprechen), wobei dieses
streifenförmige piezoelektrische Element in Rotation ver
setzt wird.
Die Fig. 5 zeigt den Aufbau einer thrombuslösenden Behand
lungsvorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vor
liegenden Erfindung. Der kritischste durch Thrombose zusätz
lich verschärfte Fall ist eine ischämische Herzkrankheit,
hervorgerufen durch eine Blutstromlegion (blood flow legion)
oder einen Blutstromverschluß in einer Koronararterie. Da
insbesondere die Koronararterie von Rippen umgeben ist, ist
es schwierig, eine konvergente, therapeutische Ultraschall
welle von außen auf einen in einer Koronararterie befind
lichen Thrombus zu richten. Aus diesem Grund verfügt in der
dritten Ausführungsform ein Ultraschallwandler 60, der auf
einem Katheder 22 gemäß der zweiten Ausführungsform ange
ordnet ist, über eine Funktion zur Abstrahlung einer thera
peutischen Ultraschallwelle. Der Ultraschallwandler 60 ent
hält einen Sucher (der auch als Transponder bezeichnet
werden kann) 62, eine Vibratoranordnung (die als interne
Ultraschallsonde dient) 63 sowie einen therapeutischen
Vibrator 64, die - ausgehend vom distalen Ende - in der
genannten Reihenfolge auf der Umfangsfläche des Katheders 22
angeordnet sind. Der Sucher 62 und der therapeutische Vibra
tor 64 sind ringförmig ausgeführt.
Bei der dritten Ausführungsform wird ein Ultraschallstrahl
mit einer Mittenfrequenz von 3,75 MHz von einer Ultraschall
sonde 21 abgestrahlt und durch den Sucher 62 empfangen. Das
heißt, die Resonanzfrequenz jedes piezoelektrischen Vibra
tors des Suchers 62 ist auf beispielsweise 3,75 MHz einge
stellt. Ein Empfangssignal entsprechend dem vom Sucher 62
empfangenen Ultraschallstrahl wird an eine Sucher-Empfänger
schaltung 65 zur Verstärkung und Demodulation geschickt,
mittels eines Wellenformers 66 zu einer Rechteckwelle ge
formt und an eine Kathederpositions-Detektorschaltung 33 zur
Ermittlung der Position (Abstand und Richtung relativ zur
Ultraschallsonde 21) des Suchers 62 geschickt.
Die Kathederpositions-Detektorschaltung 33 enthält einen
Zähler. Wenn die Ultraschallsonde 21 bei Eingang eines
Treibersignals von der externen Sondensteuerschaltung 26 den
Ultraschallstrahl abstrahlt, empfängt die Kathederpositions-
Detektorschaltung 33 einen Steuerimpuls der externen Sonden
steuerschaltung 26, der die Taktzählung durch den Zähler
auslöst. Die Vorwärtszählung durch den Zähler dauert so
lange an, bis ein Empfangssignal vom Sucher 62 eingeht. Die
Position des Suchers 62 wird aus dem vom Zähler ermittelten
Wert errechnet. Die Positionsdaten des Suchers 62 werden an
eine Gewebebildsystem-Verarbeitungsschaltung 28 übergeben.
Gleichzeitig wird der Zähler rückgesetzt und wartet auf die
nächste Positionserkennung des Suchers 62. Die Positionsdaten
des distalen Endes des Katheders 22, die in die Gewebebild
system-Verarbeitungsschaltung 28 eingegeben wurden, werden
auf dem Gewebebildschirm 29 in Form eines "Brennpunkts" oder
einer Markierung ausgegeben und dem B-Modus-Bild des körper
inneren Gewebes überlagert.
Zur Erkennung der Position des Suchers 62 kann dieser an
eine Suchersteuerschaltung angeschlossen werden, die ihrer
seits mit dem Wellenformer 66 gemäß der Fig. 5 verbunden
sein kann. Dies bedeutet, daß bei einem Eingangssignal in
den Wellenformer 66 die Suchersteuerschaltung aktiviert wird
und der Sucher 62 veranlaßt wird, einen Ultraschallstrahl
mit einer Frequenz von 3,75 MHz abzustrahlen, die der
Empfangsfrequenz des Suchers 62 entspricht. Da dieser Ultra
schallstrahl von der Ultraschallsonde 21 empfangen wird,
resultiert dies darin, daß die Position des Suchers 62 auf
dem Gewebebildschirm 29 nach der Signalverarbeitung zur
Erzeugung des tomographischen Bildes des körperinneren
Gewebes ausgegeben werden kann.
In der dritten Ausführungsform erzeugt die Vibratoranordnung
63 einen Ultraschallstrahl mit einer Mittenfrequenz von
25 MHz und gibt auf dem Blutgefäß-B-Modus-Bildschirm 37 ein
Schnittbild des Blutgefäßes 30 aus. Der therapeutische
Vibrator 64 erzeugt mittels radialer Resonanz eine thera
peutische Ultraschallwelle mit einer relativ niedrigen
Frequenz von 450 kHz, um zusammen mit dem thrombuslösenden
Mittel den Thrombus 31 aufzulösen. Zur Zufuhr des thrombus
lösenden Mittels kann eine Injektionskanüle in den Katheder
22 eingeführt und das Mittel vom distalen Ende des Katheders
22 her lokal an der Thrombusposition eingespritzt werden.
Wenn es sich bei dem thrombuslösenden Mittel um dasjenige
handelt, das Berichten zufolge selektiv auf den Thrombus
einwirkt, z. B. t-PA, so kann es entsprechend einer intra
venösen Infusion gegeben werden.
Die Erkennung des therapeutischen Effektes, d. h. die Erken
nung des Lösungszustandes des Thrombus erfolgt gemäß einer
der beiden folgenden Methoden. Gemäß einer dieser Methoden
wird die Rekanalisationsrate des Blutgefäßes auf Basis der
durch einen Thrombus verschlossenen Fläche bezogen auf den
Querschnitt (d. h. der Fläche des röhrenförmigen Hohlkörpers)
des Schnittbildes des auf dem Blutgefäß-B-Modus-Bildschirm
37 dargestellten Blutgefäßes bestimmt. Ist nach dieser
Methode eine vorgegebene Rekanalisationsrate erreicht, so
wird nach dem Ermessen des Arztes entweder die weitere
Zufuhr des thrombuslösenden Mittels oder die Bestrahlung mit
der therapeutischen Ultraschallwelle eingestellt. Nach einer
anderen Methode wird der Blutstrom im thrombusbefallenen
Bereich mit Hilfe eines gefärbten Plasmonids, und der
Lösungsfortschritt des Thrombus wird aus dem Umfang des
Blutstroms bzw. aus dessen Einschränkung festgestellt. Gemäß
jeder dieser Methoden wird die therapeutische Ultraschall
welle bei dieser Ausführungsform anhand der Thrombusposition
erzeugt. Auf diese Weise wird die therapeutische Ultra
schallwelle präzise und zuverlässig auf den Thrombus ge
richtet, so daß dieser gelöst wird. Dementsprechend kann
diese Ausführungsform selbst bei Krankheiten der Koronar
arterie, einschließlich einer myokardialen Infarzierung
angewendet werden, die äußerst kritisch ist und einer
sofortigen Behandlung bedarf, wobei ein bemerkenswerter
Erfolg bei deutlich verkürzter Behandlungsdauer erzielt
wird, da die Ausbreitung des Ultraschallstrahls durch Rippen
oder Gewebe im Bereich der Körperoberfläche nicht blockiert
oder gestört wird. Des weiteren kann die Dosierung des
thrombuslösenden Mittels auf ein Minimum gesenkt werden, um
Nebenwirkungen zu vermeiden.
Bei dieser Ausführungsform wird als Material der Vibrator
anordnung 63 ein Keramik- oder Polymer-Werkstoff verwendet.
Beispiele solcher Keramiken sind durch PZT repräsentierte
Keramiken auf Bleizirkonattitanatbasis, auf Bleititanatbasis
und auf Bleimetaniobatbasis, während Beispiele für Polymere
Polyvinylidenfluorid (PFD), ein Mischpolymerisat aus
Vinylidenfluorid (VD) und Ethylentrifluorid sowie Vinyliden
cyanid sind. Ein piezoelektrisches Verbundmaterial aus
Keramik und Polymer kann ebenfalls verwendet werden.
Bei Verwendung eines Polymerwerkstoffes für den Ultraschall
wandler muß dieser, da er die Form einer Folie annimmt, auf
den Katheder 22 gewickelt werden, da er nicht als Vibrator
anordnung ausgeformt werden kann. In diesem Fall können wie
bei der vierten Ausführungsform gemäß der Fig. 6 ein inter
ner Ultraschallsondenvibrator 70 und eine Reflexionsplatte
71 kombiniert werden; die Reflexionsplatte 71 kann um die
Achse des Katheders 22 wie durch einen Pfeil 72 angezeigt,
zur Durchführung der radialen Abtastung gedreht werden.
Wenn radiale Abtastung mittels kontinuierlicher Doppler
wellen vorgenommen werden soll und die obenbeschriebene
Reflexionsplatte verwendet wird, sind für Übertragung und
Empfang verschiedene Vibratoren erforderlich. Somit können
beispielsweise zwei Resonatoren für jeweils die halbe
Frequenz verbunden werden und als Sender bzw. Empfänger
dienen.
Werden ein Sucher 62, eine Vibratoranordnung 63 und ein
therapeutischer Vibrator 64 zu einem piezoelektrischen
Verbund geformt, bestehend aus streifenförmigen piezo
elektrischen Keramiken und Harz aus jeweils geeigneten
Materialien, und auf der Umfangsfläche eines Katheders
abwechselnd verbunden und ausgerichtet, so kann ein ein
zelner Vibrator die Funktion des Suchers 62, der Vibra
toranordnung 63 und des therapeutischen Vibrators 64
übernehmen. In diesem Fall können die Abmessungen des
piezoelektrischen Verbundes und der piezoelektrischen
Keramiken in den jeweiligen Richtungen geeignet festgelegt
werden; die radiale Resonanz des gesamten piezoelektrischen
Verbundes kann für die therapeutische Ultraschallwelle ge
nutzt werden, die Vibration in der Dicke der piezoelektri
schen Keramiken senkrecht zur Anordnungsrichtung kann für
die Ultraschallwelle zur Beobachtung eines Schnittbildes des
Blutgefäßes genutzt werden, und die Resonanz des Katheders
in axialer Richtung kann für die Ultraschallwelle zur Dar
stellung des distalen Kathederendes genutzt werden. Außerdem
kann ein Vibrator so eingestellt werden, daß er jeweils zwei
der Funktionen entweder des Suchers 62, der Vibratoranord
nung 63 und des therapeutischen Vibrators 64 übernimmt.
Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden
anhand der Fig. 7 bis 14 beschrieben.
In der fünften Ausführungsform enthält ein Ultraschall
strahler 80 für die Abstrahlung einer therapeutischen Ultra
schallwelle kugelsymmetrisch angeordnete piezoelektrische
Elemente, wie in der Fig. 7 dargestellt. Eine akustische
Paßschicht 81 ist auf der Vorderfläche des Ultraschall
strahlers 80 angebracht, und an der Paßschicht 81 ist ein
mit Balgen ausgeführter Wassersack 82 befestigt. Eine mit
der Körperoberfläche eines Patienten P in Kontakt zu brin
gende Folie 83 ist am distalen Ende des Wassersackes 82
vorgesehen.
Wie aus der Fig. 8 ersichtlich ist, ist eine Ultraschall
sonde 21 mittels einer Sondenhalterung 84 abnehmbar am
Ultraschallstrahler 80 befestigt. Eine Packung 87 zur
Sicherstellung der Wasserdichtheit des Wassersackes 82 und
zur Fixierung des Ultraschallstrahlers 80 sowie der Ultra
schallsonde 21 in vorgegebenen Positionen ist an der Halte
rung 84 angebracht. Die Packung 87 enthält eine Feder 88 an
der Innenseite des Umfangs von Halterung 84 und einen zur
Mitte durch die Feder 88 vorgespannten O-Ring 89, wie dies
aus der Fig. 9 zu ersehen ist. Wenn der O-Ring 89 in eine an
einer vorgegebenen Position der Ultraschallsonde 21 in
Umfangsrichtung eingeformte Nut 21a eingreift, ist Wasser
dichtheit gegeben, und der Ultraschallstrahler 80 sowie die
Ultraschallsonde 21 sind fixiert. Für den Wassersack 82 sind
eine Wassereintrittsöffnung 85 und eine Wasseraustritts
öffnung 86 vorgesehen. Zufuhr bzw. Abfuhr von Wasser zum
bzw. vom Wassersack 82 erfolgt über die Wassereintritts- bzw.
-austrittsöffnung 85 bzw. 86, um die Wassermenge im
Wassersack 82 zu regeln. Danach dehnt sich der Balgen aus
bzw. zieht sich zusammen, um den Abstand zwischen der Ultra
schallsonde 21 und der Körperoberfläche des Patienten P zu
ändern, wodurch der Brennpunkt der Sonde 21 im Körper des
Patienten verändert wird.
Gemäß den Fig. 7 und 8 ist die Ultraschallsonde 21 im zen
tralen Bereich des Ultraschallstrahlers 80 angeordnet. Sie
kann jedoch auch seitlich des zentralen Bereichs angeordnet
werden, wie dies in der Fig. 10 dargestellt ist. Darüber
hinaus kann eine Ultraschallsonde 21 mittels einer Halterung
84 auch extern an einem Ultraschallstrahler 80 angeordnet
werden, wie die Fig. 11 zeigt.
Wird ein Ultraschallstrahler 80 unter Verwendung einer sog.
ringartigen Anordnung piezoelektrischer Vibratoren aufge
baut, bei dem eine Vielzahl ringförmiger Vibratoren konzen
trisch angeordnet sind, wie die Fig. 12 zeigt, so kann der
Brennpunkt dadurch auf elektronischem Wege verändert werden,
daß die jeweiligen Vibratoren phasenversetzt angesteuert
werden. Dadurch ist es im Gegensatz zu den obenbeschriebenen
Ausführungsformen nicht mehr erforderlich, die Wassermenge
im Wassersack zu erhöhen bzw. zu verringern, so daß der
Wassersack durch ein Gallertkissen ersetzt werden kann.
Aufgrund dessen kann eine Wasseraufbereitungseinheit zur
Verbesserung der Funktionsfähigkeit entfallen.
In der obigen Beschreibung ändert jeder Ultraschallstrahler
80 den Brennpunkt in Tiefenrichtung. Bei Verwendung einer
zweidimensionalen Vibratoranordnung gemäß der Fig. 13 kann
der Brennpunkt durch elektronisches Abtasten geändert
werden, wodurch die Größe eines Gallertkissens 90 weiter
reduziert und damit die Funktionsfähigkeit verbessert werden
kann.
Die Wellenform des von einer Strahlersteuerschaltung 38 an
den Ultraschallstrahler 80 gemäß der Fig. 7 gelieferte Trei
bersignal kann dem jeweiligen Zweck entsprechend aus einer
ungedämpften Welle, einer Burst-Welle und einer gepulsten
Welle gewählt werden; siehe Fig. 14(a) bis 14(c). Wenn bei
spielsweise der das Behandlungsziel bildende thrombusbefal
lene Bereich relativ flach ist und im Ausbreitungspfad der
therapeutischen Ultraschallwelle keine Gewebe, z. B. Knochen
oder Lunge, vorhanden sind, die eine starke Reflexion der
Ultraschallwelle bewirken und damit Wärme erzeugen, wird
eine ungedämpfte Welle verwendet. Ist der thrombusbefallene
Bereich tief und befindet sich im Ausbreitungspfad der
therapeutischen Ultraschallwelle ein Knochen oder dergl., so
daß jede Welle eine vergleichsweise hohe Energie benötigt,
wird eine gepulste Welle verwendet. Auf diese Weise kann die
Wellenform des Treibersignals für den Ultraschallstrahler 80
geeignet entsprechend den jeweiligen Behandlungsbedingungen
gewählt werden.
Es sei nochmals auf die Fig. 7 verwiesen, gemäß der in der
fünften Ausführungsform eine quantitative Berechnungs
schaltung 91 für den Therapieeffekt mit einer Blutgefäß-B-Mo
dus-Bildsystem-Verarbeitungsschaltung 36 verbunden ist.
Die Berechnungsschaltung 91 ermittelt die Querschnittsfläche
des Blutgefäßes sowie die Fläche eines Bereichs des Blut
gefäßes, das im Zuge der Auflösung des Thrombus rekanalisiert
wird, anhand der Bilddaten des Blutgefäß-Querschnitts, die
von der Blutgefäß-B-Modus-Bildsystem-Verarbeitungsschaltung
36 durch Bildverarbeitung ermittelt werden, woraus die
Rekanalisationsrate errechnet wird. Die errechnete Rekanali
sationsrate wird an einen Blutgefäß-B-Modus-Bildschirm 37
übergeben und dort in numerischer Form angezeigt.
Die Rekanalisationsrate wird von einer Identifizierungs
schaltung 92 mit einem vorgegebenen Schwellenwert vergli
chen. Übersteigt die Rekanalisationsrate den Schwellenwert,
so bedeutet dies, daß das Blutgefäß wieder hinreichend
durchgängig und die Behandlung abgeschlossen ist; die Strah
lersteuerschaltung 38 wird deaktiviert, so daß die Abstrah
lung der therapeutischen Ultraschallwelle eingestellt wird.
Wenn bei der fünften Ausführungsform die Identifizierungs
schaltung 92 die Beendigung der Behandlung festlegt, so wird
eine Lösungsmittelinjektions-Steuereinheit 93 abgeschaltet,
wodurch die Injektion des Lösungsmittel aus einer
Einspritzöffnung 94 im distalen Endbereich eines Katheders
22 in das Blutgefäß beendet wird. Die Lösungsmittelinjek
tions-Steuereinheit muß nicht notwendigerweise von dem Typ
sein, bei dem die Injektion des Mittels vom distalen Ende
des Katheders aus erfolgt, sondern kann auch nach dem
Infusionsprinzip arbeiten.
Die Fig. 15 zeigt Beispiele von Bildschirmausgaben auf einem
Gewebebildschirm 29 und einem Blutgefäß-B-Modus-Bildschirm
37. Der Gewebebildschirm 29 zeigt ein B-Modus-Bild 11 aus
dem Körperinneren des Patienten P. Der Blutgefäß-B-Modus-
Bildschirm 37 zeigt ein Bild 12 des Querschnitts durch ein
Blutgefäß sowie die mit Bezugszeichen 13 gekennzeichnete Re
kanalisationsrate. Da nicht nur das tomographische B-Modus-
Bild 11, sondern auch das Blutgefäß-Schnittbild 12 sowie die
Rekanalisationsrate 13 über den Bildschirm ausgegeben
werden, ist es auf diese Weise möglich, das Ausmaß der
Rekanalisation eines Blutgefäßes, das aus dem M-Modus-Bild
nur schwer zu bestimmen ist und nur durch Röntgen-Durch
leuchtung bestätigt werden kann, eindeutig und quantitativ
festzustellen, wodurch Rückschlüsse auf den Behandlungs
effekt möglich sind. Wenn insbesondere die Rekanalisations
rate durch die Berechnungsschaltung 91 quantitativ ermittelt
und von der Identifizierungsschaltung 92 mit dem Schwellen
wert verglichen wird, kann die thrombuslösende Behandlung
automatisch eingestellt werden, wie oben beschrieben.
Bei dieser Ausführungsform werden Schnittbilddaten des
Blutgefäßes erfaßt, um den Rekanalisationsstatus des Blut
gefäßes bestimmen zu können. Möglicherweise ist jedoch zur
Messung des Blutdurchflusses, d. h. zur Bestätigung, ob das
Blutgefäß wieder durchgängig ist oder nicht, ein Doppler-
Katheder erforderlich. Wenn in diesem Fall die numerische
Anzeige 14′ der Durchflußrate zu einem tomographischen
B-Modus-Bild 11 addiert wird, wie in der Fig. 16A gezeigt,
oder wenn ein Balkendiagramm gemäß der Fig. 16B ausgegeben
wird, kann ein Bediener einfach den therapeutischen
Effekt bestimmen.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der thrombusbefallene
Bereich bestätigt werden, indem das tomographische Bild des
Körperinneren des Patienten durch das erste Ultraschall
abbildungsgerät dargestellt wird; der Status der thrombus
lösenden Behandlung wird ermittelt, indem das zweite
Ultraschallabbildungsgerät das tomographische Bild des
Blutgefäßes ausgibt. Es ist deshalb möglich, eine
therapeutische Ultraschallwelle präzise auf den
thrombusbefallenen Bereich abzustrahlen, um so den
therapeutischen Effekt zu verstärken, und nach hinreichender
Lösung des Thrombus die übermäßige Zufuhr des
thrombuslösenden Mittels zu unterbinden, um so unerwünschte
Nebenwirkungen zu vermeiden.
Ein Wert, z. B. eine Blutgefäß-Rekanalisationsrate, der die
Wirkung der thrombuslösenden Behandlung repräsentiert, wird
auf rechnerischem Wege ermittelt. Wenn dieser Wert einen
vorgegebenen Wert erreicht hat, wird die Abstrahlung der
therapeutischen Ultraschallwelle vom Ultraschallstrahler
eingestellt und außerdem die Einspritzung des thrombus
lösenden Mittels in das Blutgefäß beendet, d. h. die Be
handlung wird automatisch abgebrochen, wenn der Thrombus
hinreichend gelöst ist. Als Resultat wird dadurch eine
wirksamere Behandlung mit weniger Nebenwirkungen möglich.
Des weiteren wird eine von der Ultraschallsonde ausgehende
therapeutische Ultraschallwelle und damit die Position des
Katheders von dem in das Blutgefäß eingeführten Ultra
schallwandler erkannt; die diesbezüglichen Ergebnisse werden
in der Bildschirmausgabe dem tomographischen Bild aus dem
Körperinneren des Patienten überlagert, so daß festgestellt
werden kann, ob der Katheder korrekt in den thrombusbefalle
nen Bereich eingeführt wurde oder nicht. In diesem Fall kann
ein streifenförmiges piezoelektrisches Element so einge
stellt werden, daß es zwei Funktionen erfüllt, d. h. zum
einen eine Überwachungsfunktion bezüglich des tomographi
schen Bildes des Blutgefäßes und zum anderen eine Funktion
zur Erkennung der Kathederposition durch die geeignete Wahl
der Abmessungen des für den Ultraschallwandler verwendeten
streifenförmigen piezoelektrischen Elements. Dies resultiert
in einer kleineren Größe des Wandlers, der damit auf ein
fache Weise am Katheder angebracht werden kann.
Claims (12)
1. Thrombuslösende Behandlungsvorrichtung zum Auflösen
eines Thrombus durch Abstrahlung einer therapeutischen
Ultraschallwelle auf einen thrombusbefallenen Bereich
im Inneren eines Blutgefäßes, in das ein thrombus
lösendes Mittel eingespritzt wird, gekennzeichnet
durch:
- - einen Ultraschallstrahler (20) zum Abstrahlen einer therapeutischen Ultraschallwelle in den thrombus befallenen Bereich;
- - eine Ultraschallsonde (21) zur Erfassung tomographi scher Bilddaten aus dem Körperinneren eines Patienten;
- - ein erstes Ultraschall-Abbildungsgerät (41), das mit der Ultraschallsonde (21) verbunden ist, zur visuellen Ausgabe der von der Ultraschallsonde (21) gelieferten tomographischen Bilddaten;
- - einen in das Blutgefäß eingeführten Katheder (22);
- - einen für den Katheder (22) vorgesehenen Ultraschall wandler (23) zur Erfassung tomographischer Bilddaten aus dem Inneren des Blutgefäßes; und
- - ein zweites Ultraschall-Abbildungsgerät (42), das mit dem Ultraschallwandler (23) verbunden ist, zur visuel len Ausgabe der von dem Ultraschallwandler (23) gelie ferten tomographischen Bilddaten.
2. Thrombuslösende Behandlungsvorrichtung zum Auflösen
eines Thrombus durch Abstrahlung einer therapeutischen
Ultraschallwelle auf einen thrombusbefallenen Bereich
im Inneren eines Blutgefäßes, in das ein thrombus
lösendes Mittel eingespritzt wird, gekennzeichnet
durch:
- - einen Ultraschallstrahler (20) zum Abstrahlen einer therapeutischen Ultraschallwelle in den thrombus befallenen Bereich;
- - eine Ultraschallsonde (21) zur Erfassung tomographi scher Bilddaten aus dem Körperinneren eines Patienten mit Hilfe einer Ultraschallwelle mit einer vorgegebenen Frequenz;
- - ein erstes Ultraschall-Abbildungsgerät (41), das mit der Ultraschallsonde (21) verbunden ist, zur visuellen Ausgabe der von der Ultraschallsonde (21) gelieferten tomographischen Bilddaten;
- - einen in das Blutgefäß eingeführten Katheder (22);
- - einen für den Katheder (22) vorgesehenen Ultraschall wandler (23) zur Erfassung tomographischer Bilddaten aus dem Inneren des Blutgefäßes mittels einer Ultra schallwelle, deren Frequenz verschieden ist von der jenigen der Ultraschallsonde (21), sowie zur Demodu lierung der Ultraschallwelle von der Ultraschallsonde (21);
- - ein zweites Ultraschall-Abbildungsgerät (42), das mit dem Ultraschallwandler (23) verbunden ist, zur visuel len Ausgabe der von dem Ultraschallwandler (23) ge lieferten tomographischen Bilddaten;
- - eine Positionsdetektoreinrichtung (33), die mit dem Ultraschallwandler (23) verbunden ist, zur Verarbeitung eines Demodulationssignals einer Ultraschallwelle von der Ultraschallsonde (21), das von dem Ultraschall wandler (23) abgesetzt wird, wodurch eine Position des Katheders (22) erkennbar ist; und
- - eine Einrichtung zur Ausgabe eines Erfassungsergebnis ses der Positionsdetektoreinrichtung (33) auf einem Bildschirm dieses ersten Ultraschall-Abbildungsgeräts.
3. Vorrichtung gemäß Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallwandler (23)
über mindestens ein streifenförmiges piezoelektrisches
Element (24) verfügt, das in Längsrichtung des Kathe
ders (22) angeordnet ist, wobei bei diesem piezo
elektrischen Element mit einer Dicke, mit einer Länge
in Umfangsrichtung des Katheders (22) und einer Länge
in Axialrichtung des Katheders (22) zwei beliebige
dieser Abmessungen einer Frequenz der Ultraschallwelle
zur Erfassung des tomographischen Bildes aus dem
Inneren des Blutgefäßes sowie einer Frequenz der
Ultraschallwelle entsprechen, die von der Ultraschall
sonde (21) zur Erfassung der tomographischen Bilddaten
aus dem Körperinneren des Patienten verwendet wird.
4. Vorrichtung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die restliche der drei Abmessungen des piezo
elektrischen Elements (24), die Dicke, die Länge in
Umfangsrichtung dieses Katheders und die Länge in
Axialrichtung dieses Katheders, einer Frequenz der von
diesem Ultraschallstrahler abgestrahlten Ultraschall
welle entspricht.
5. Vorrichtung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß der Ultraschallstrahler (63) an
diesem Katheder angeordnet ist.
6. Thrombuslösende Behandlungsvorrichtung zum Auflösen
eines Thrombus durch Abstrahlung einer therapeutischen
Ultraschallwelle auf einen thrombusbefallenen Bereich
im Inneren eines Blutgefäßes, in das ein thrombus
lösendes Mittel eingespritzt wird, gekennzeichnet
durch:
- - einen Ultraschallstrahler (80) zum Abstrahlen einer therapeutischen Ultraschallwelle in den thrombus befallenen Bereich;
- - eine Ultraschallsonde (21) zur Erfassung tomographi scher Bilddaten aus dem Körperinneren eines Patienten;
- - ein erstes Ultraschall-Abbildungsgerät (41) zur visuellen Ausgabe der von der Ultraschallsonde (21) gelieferten tomographischen Bilddaten;
- - einen in das Blutgefäß eingeführten Katheder (22);
- - einen für den Katheder (22) vorgesehenen Ultraschall wandler (23) zur Erfassung tomographischer Bilddaten aus dem Inneren des Blutgefäßes; und
- - ein zweites Ultraschall-Abbildungsgerät (42) zur visuellen Ausgabe der von dem Ultraschallwandler (23) gelieferten tomographischen Bilddaten;
- - eine Berechnungseinrichtung (91) zur Errechnung eines die Wirkung einer thrombuslösenden Behandlung repräsen tierenden Wertes auf Basis der von diesem Ultraschall wandler gelieferten tomographischen Bilddaten;
- - eine Identifizierungseinrichtung (92) zur Bestimmung, ob der Wert einen vorgegebenen Wert erreicht hat oder nicht; und
- - eine Einrichtung (38) zum Abschalten der Abstrahlung der therapeutischen Ultraschallwelle durch den Ultra schallstrahler (80), wenn der von dieser Berechnungs einrichtung (91) errechnete Wert den vorgegebenen Wert erreicht hat.
7. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß diese Berechnungseinrichtung (91) mit der Iden
tifizierungseinrichtung (92) verbunden ist, und daß
diese Vorrichtung weiterhin eine Einspritzsteuer
einrichtung (93) enthält, die mit der Identifizierungs
einrichtung verbunden ist, zur Regelung der Ein
spritzung bzw. Abschaltung der Zufuhr des thrombus
lösenden Mittels in das Blutgefäß auf Basis eines von
der Identifizierungseinrichtung (92) generierten
vorgegebenen Signals.
8. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß dieser Ultraschallstrahler (80) über kugel
symmetrisch angeordnete piezoelektrische Elemente
verfügt, daß auf einer Vorderfläche dieses Ultra
schallstrahlers eine akustische Paßschicht (81) ange
bracht ist, daß an dieser akustischen Paßschicht (81)
ein mit Balgen ausgeführter Wassersack (82) befestigt
ist, und daß eine mit einer Körperoberfläche eines
Patienten P in Kontakt zu bringende Folie (83) am
distalen Ende des Wassersackes (82) vorgesehen ist.
9. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallsonde (21) mittels einer rohr
förmigen Sondenhalterung (84) abnehmbar am Ultra
schallstrahler (80) befestigt und am Ultraschall
strahler (80) gesichert ist, wenn eine Packung (87) zur
Sicherstellung der Wasserdichtheit des Wassersackes
(82) und zur Fixierung des Ultraschallstrahlers (80)
sowie der Ultraschallsonde (21) in vorgegebenen Posi
tionen in einer an einer vorgegebenen Position der
Ultraschallsonde (21) entlang einer in Umfangsrichtung
eingeformten Nut (81) eingreift, die mittels einer
Federeinrichtung (88) an der Innenseite des Umfangs der
Halterung (84) und mittels einer Ringeinrichtung (89)
zur Mitte vorgespannt ist.
10. Vorrichtung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die Ultraschallsonde (21) im zentralen oder peri
pheren Bereich des Ultraschallstrahlers (80) angeordnet
ist.
11. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ultraschallstrahler (80) aus einer ringartigen
Anordnung piezoelektrischer Vibratoren aufgebaut ist,
bei dem eine Vielzahl ringförmiger Vibratoren konzen
trisch angeordnet sind, und daß jeder dieser Vibratoren
durch phasenversetzte Ansteuerung einen Brennpunkt auf
elektronische Weise ändert.
12. Vorrichtung gemäß Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ultraschallstrahler (80) einen piezoelektri
schen Vibrator in zweidimensionaler Anordnung dar
stellt.
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