DE4227800C2 - Thrombuslösende Behandlungsvorrichtung - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine thrombuslösende Behandlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patent­ anspruchs 1 bzw. 3 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 eine 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 Katheter) und PTCA (perkutane trans-lumi­ 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 ter 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 Katheters 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 katheter 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 Ultraschallwelle auf einen Thrombusbereich als befallener Bereich wirksam und präzise gerichtet werden, und der Behandlungsfortschritt ist so zu überwachen, daß kein überschüssiges thrombuslösendes Mittel zugeführt wird. Vorzugsweise erfolgt die Behandlung unter genauer Vorgabe der therapeutischen Schritte.

Aus der DE 39 19 592 A1 ist ein Ultraschallbehandlungssystem mit einer ersten Vorrichtung zur Erzeugung von auf den zu behandelnden Teil eines Körpers gerichtet, konvergierenden Ultraschallwellen und einer zweiten Vorrichtung zur Einführung und Rückführung eines Behandlungsmaterials bekannt.

Dieses System hat auch ein Ultraschalloszillationselement zur Positions­ bestimmung und eine Anzeige, auf der ein ultraschalltomographisches Bild dargestellt wird. Ferner kann auch ein Druckmesser vorgesehen werden, der in den Körper einführbar ist und zur Ortung dient.

Aus der US 4 697 595 ist ein Katheter mit einem Ultraschallempfänger bekannt, dessen Empfangselemente Signale aufnehmen, die von einem Sender in den Körper eines Patienten gesendet werden.

Schließlich ist aus DE 37 04 909 A1 eine Vorrichtung mit zwei oder mehr Ultraschallwandlern bekannt, die außerhalb eines Körpers angeordnet sind und jeweils ein B-Bild erzeugen.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine thrombuslösende Behandlungs­ vorrichtung 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 therapeutische Wirkung erzielt und die Menge des thrombuslösenden Mittels auf ein Minimum gesenkt werden kann, wodurch wiederum Nebenwirkungen minimiert werden.

Diese Aufgabe wird bei einer Behandlungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 bzw. 3 erfindungsgemäß durch die in dessen jeweiligem kennzeichnendem Teil enthaltenen Merkmale gelöst.

Die vorliegende Erfindung sieht also eine thrombuslösende Behandlungs­ vorrichtung 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 Katheter, einen für den Katheter 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.

Außerdem wird 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 Katheters, 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 verfügt.

In diesem Fall besteht der Ultraschallwandler vorzugsweise aus mindestens einem bandförmigen piezoelektrischen Element, das in Längsrichtung des Katheters angeordnet ist. Zwei der Abmessungen des piezoelektrischen Elements, d. h. seine Dicke, seine Länge in Umfangsrichtung des Katheters oder seine Länge in Axialrichtung des Katheters, 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 Katheters, mit der Frequenz der vom Ultraschallstrahler abgestrahlten Ultraschallwelle übereinstimmen.

Ferner kann die Behandlungsvorrichtung zusätzlich zum oben­ beschriebenen Grundaufbau eine Recheneinrichtung zur Be­ rechnung eines Wertes, 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, aufweisen. Weiter kann die Behandlungsvorrichtung 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 die Ultraschallwelle von der Ultraschallsonde durch den Ultra­ schallwandler erkannt, die Position des Katheters, 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 Katheter korrekt im Thrombusbereich eingeführt ist.

Da in diesem Fall zwei beliebige der Abmessungen des in Längsrichtung des Katheters angeordneten und den Ultra­ schallwandler bildenden piezoelektrischen Elements, d. h. seine Dicke, seine Breite in Umfangsrichtung des Katheters oder seine Länge in Axialrichtung des Katheters 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, 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 Katheters, 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 Katheter anbringen läßt. Bei Einstellung der verbleibenden Abmessung des piezoelektrischen Elementes, d. h. der Dicke, der Breite in Umfangsrichtung des Katheters oder der Länge in Axialrichtung des Katheters, 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 16B 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 Ultraschallsonde 21 für die externe Überwachung einer Thrombusposition, einen Katheter 22, der perkutan in die Thrombusposition eingeführt ist, einen Ultraschallwandler 23, der an der Umfangsfläche des distalen Endes des Katheters 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 Katheter 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 Katheter 22 wird an der Position des sich in einem Blut­ gefäß 30 des Patienten P gebildeten Thrombus 31 eingeführt. Der am distalen Ende des Katheters 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 Katheters 22 vornimmt. Der Ultraschallwandler 23 enthält eine Vielzahl streifenförmiger piezoelektrischer Elemente, die in Umfangsrichtung des Katheters 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 Katheter-Positionserkennungs­ schaltung 33 geschickt. Die Katheter-Positionserkennungs­ schaltung 33 erkennt auf Basis eines Ausgangssignals von der Sucher-Empfangsschaltung 32 die Position des Katheters 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 Katheter 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 Katheter 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 Katheter 22.

Der Ultraschallwandler 23 wird anhand der perspektivischen Ansicht nach Fig. 2 beschrieben. Ein Injektionsschlauch 43 für das thrombuslösende Mittel wird in den Katheter 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 Katheters so angeordnet sind, daß ihre Längserstreckung parallel zur Achse des Katheters 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/2 = d 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 ist, 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 Katheter 22 mit diesem Ultraschallwandler 23 leicht in ein Blutgefäß eingeführt werden im Gegensatz zu einem Katheter, der mit drei getrennten Ultraschallwandlern aus­ geführt ist, um die drei obenbeschriebenen Funktionen aus­ zuführen.

Die Fig. 4 ist eine perspektive 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 gestellt 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 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 Katheter 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 Katheters 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 gestellt. 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 Katheterpositions-Detektorschaltung 33 zur Ermittlung der Position (Abstand und Richtung relativ zur Ultraschallsonde 21) des Suchers 62 geschickt.

Die Katheterpositions-Detektorschaltung 33 enthält einen Zähler. Wenn die Ultraschallsonde 21 bei Eingang eines Treibersignals von der externen Sondensteuerschaltung 26 den Ultraschallstrahl abstrahlt, empfängt die Katheterpositions- 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 Katheters 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 Katheter 22 eingeführt und das Mittel vom distalen Ende des Katheters 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 beobachtet, 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 Katheter 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 Katheters 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 Katheters 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 Katheters in axialer Richtung kann für die Ultraschallwelle zur Dar­ stellung des distalen Katheterendes 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 ist. 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 der 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- Modus-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 Katheters 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 Katheters 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- Katheter 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 einfacher den therapeutischer Effekt bestimmen.

Der thrombusbefallene Bereich kann 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 Ultraschall-Abbildungsgerät 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 Katheters 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 Katheter 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 Katheterposition 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 Katheter angebracht werden kann.

Claims (8)

1. Thrombuslösende Behandlungsvorrichtung zum Auflösen eines Thrombus durch Abstrahlung einer therapeuti­ schen Ultraschallwelle auf einen thrombusbefallenen Bereich im Inneren eines Blutgefäßes, in das ein thrombuslösendes Mittel eingespritzt wird, umfas­ send:

• - einen Ultraschallstrahler (20, 63) zum Abstrahlen der therapeutischen Ultraschallwelle in den throm­ busbefallenen Bereich,
• - eine Ultraschallsonde (21) zur Erfassung tomogra­ phischer Bilddaten aus dem Körperinneren eines Pa­ tienten 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; und
• - einen in das Blutgefäß eingeführten Katheter (22);

gekennzeichnet durch

• - einen in dem Katheter (22) vorgesehenen Ultra­ schallwandler (23) zur Erfassung tomographischer Bilddaten aus dem Inneren des Blutgefäßes mittels einer weiteren Ultraschallwelle, deren Frequenz verschieden ist von derjenigen der Ultraschallson­ de (21), sowie zur Detektierung der Ultraschall­ welle von der Ultraschallsonde (21);
• - ein zweites Ultraschall-Abbildungsgerät (42), das mit dem Ultraschallwandler (23) verbunden ist, zur visuellen Ausgabe der von dem Ultraschallwandler (23) gelieferten tomographischen Bilddaten;
• - eine mit dem Ultraschallwandler (23) verbundene Positionsdetektoreinrichtung (33) zur Verarbeitung eines Signals, das von der von dem Ultraschallwand­ ler (23) gesendeten weiteren Ultraschallwelle von der Ultraschallsonde (21) erhalten ist, wodurch eine Position des Katheters (22) erkennbar ist; und
• - eine Anzeigeeinrichtung zum Anzeigen eines Erfas­ sungsergebnisses der Positionsdetektoreinrichtung (33) auf einem Bildschirm des ersten Ultraschall- Abbildungsgeräts (41), wobei:
• - der Ultraschallwandler (23) über mindestens ein streifenförmiges piezoelektrisches Element (24) verfügt, das in Längsrichtung des Katheters (22) angeordnet ist, wobei dieses piezoelektrische Element (24) eine Dicke, eine Breite in Umfangsrichtung des Katheters (22) und eine Länge in Axialrichtung des Katheters (22) als voneinan­ der verschiedene Abmessungen aufweist und zwei beliebige dieser Abmessungen einer Frequenz der weiteren Ultra­ schallwelle zur Erfassung des tomographischen Bil­ des aus dem Inneren des Blutgefäßes sowie einer Frequenz der Ultraschallwelle, die von der Ultra­ schallsonde (21) zur Erfassung der tomographischen Bilddaten aus dem Körperinneren des Patienten ver­ wendet wird, entsprechen und
• - die restliche der drei Abmessungen des piezoelek­ trischen Elements (24), nämlich entweder die Dicke oder die Breite in Umfangsrichtung des Katheters oder die Länge in Axialrichtung des Katheters, einer Fre­ quenz der von dem Ultraschallstrahler (20, 63) ab­ gestrahlten therapeutischen Ultraschallwelle ent­ spricht.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallstrahler (63) an dem Katheter (22) angeordnet ist.

3. Thrombuslösende Behandlungsvorrichtung zum Auflösen eines Thrombus durch Abstrahlung einer therapeuti­ schen Ultraschallwelle auf einen thrombusbefallenen Bereich im Inneren eines Blutgefäßes, in das ein thrombuslösendes Mittel eingespritzt wird, umfas­ send:

• - einen Ultraschallstrahler (80) zum Abstrahlen einer therapeutischen Ultraschallwelle in den thrombusbefallenen Bereich;
• - eine Ultraschallsonde (21) zur Erfassung tomogra­ phischer Bilddaten aus dem Körperinneren eines Patienten;
• - ein erstes Ultraschall-Abbildungsgerät (41) zur visuellen Ausgabe der von der Ultraschallsonde (21) gelieferten tomographischen Bilddaten und
• - einen in das Blutgefäß eingeführten Katheter (22); gekennzeichnet durch
• - einen in dem Katheter (22) vorgesehenen Ultra­ schallwandler (23) zur Erfassung tomographischer Bilddaten aus dem Inneren des Blutgefäßes;
• - ein zweites Ultraschall-Abbildungsgerät (42) zur visuellen Ausgabe der von dem Ultraschallwandler (23) gelieferten tomographischen Bilddaten;
• - eine Berechnungseinrichtung (91) zur Berechnung der Querschnittsfläche des Blutgefäßes und der Fläche eines Bereichs des Blutgefäßes, das durch die thrombuslösende Behandlung rekanalisiert ist, als einen die Wirkung dieser Behandlung repräsen­ tierenden Wert, auf der Grundlage der von dem Ul­ traschallwandler (23) gelieferten tomographischen Bilddaten;
• - einen mit der Berechnungseinrichtung (91) verbun­ denen Komparator (92) zur Bestimmung, ob der be­ rechnete Wert einen vorgegebenen Wert erreicht hat oder nicht;
• - eine Abschalteinheit (38) zum Abschalten der Ab­ strahlung der therapeutischen Ultraschallwelle durch den Ultraschallstrahler (80), wenn der von der Berechnungseinrichtung (91) berechnete Wert den vorgegebenen Wert erreicht hat, und
• - eine Einspritzsteuereinrichtung (93), die mit dem Komparator (92) verbunden ist, um die Einspritzung bzw. Abschaltung der Zufuhr des thrombuslösenden Mittels in das Blutgefäß abhängig von einem vom Komparator (92) erzeugten vorgegebenen Signal zu steuern.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallstrahler (80) über kugelsymme­ trisch angeordnete piezoelektrische Elemente ver­ fügt, daß auf einer Vorderfläche des Ultraschall­ strahlers (80) eine Schicht (81) zur akustischen Anpassung angebracht ist, daß an dieser Schicht (81) zur akustischen Anpassung ein mit einem Balgen aus­ geführter 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.

5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Ultraschallsonde (21) mittels einer rohrförmigen Sondenhalterung (84) abnehmbar am Ultraschallstrahler (80) befestigt und gesichert ist, wenn eine Dichtung (87) zur Sicherstellung der Wasserdichtheit des Wassersackes (82) und zur Fixie­ rung des Ultraschallstrahlers (80) sowie der Ultra­ schallsonde (21) in vorgegebenen Positionen in einer an einer vorgegebenen Position der Ultraschallsonde (21) entlang einer in Umfangsrichtung eingeformten Nut (81) eingreift, wobei die Dichtung (87) mittels einer Federeinrichtung (88) an der Innenseite des Umfangs der Sondenhalterung (84) und mittels einer zur Mitte vorgespannten Ringeinrichtung (89) festge­ legt ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ultraschallsonde (21) im zentralen oder peripheren Bereich des Ultraschall­ strahlers (80) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Ultraschallstrahler (80) aus einer ringarti­ gen Anordnung piezoelektrischer Vibratoren aufgebaut ist, bei dem eine Vielzahl ringförmiger Vibratoren konzentrisch angeordnet sind, und daß jeder dieser Vibratoren durch phasenversetzte Ansteuerung einen Brennpunkt auf elektronische Weise ändert.