DE4241161A1 - Akustische Therapieeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Therapieeinrichtung zur Behand­ lung mit fokussierten akustischen Wellen, aufweisend eine Quelle fokussierter akustischer Wellen, Mittel zum Verlagern der Fokuszone der fokussierten akustischen Wellen und eines zu behandelnden Objektes relativ zueinander und eine Ortungseinrichtung zur Ortung eines mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereichs innerhalb des Objektes.

Derartige Therapieeinrichtungen, die in vorteilhafter Weise nichtinvasiv arbeiten, werden beispielsweise zur Zertrümme­ rung von Konkrementen (Lithotripsie), zur Behandlung von Tumorleiden (Hyperthermie) oder zur Behandlung von Knochen­ leiden (Osteorestauration) verwendet. Zur Durchführung einer Therapie wird zunächst mittels der Ortungseinrichtung die Position des mit den akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereiches festgestellt. Anschließend werden die Fokuszone der akustischen Wellen und das zu behandelnde Objekt relativ zueinander derart verlagert, daß sich die Fokuszone mit dem mit akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereich deckt. Dieser wird nun mittels der Quelle akustischer Wellen in der erforderlichen Weise mit akustischen Wellen beaufschlagt.

In der Praxis tritt das Problem auf, daß sich der mit aku­ stischen Wellen zu beaufschlagende Bereich nicht in Ruhe be­ findet, sondern selbst bei ruhiggestelltem Patienten eine Bewegung ausführt, die unter anderem durch die Atemtätigkeit des Patienten bedingt ist. Gemäß einem in der DE-PS 31 46 628 beschriebenen Verfahren ist daher zur Verbesserung der Treffsicherheit vorgesehen, die Abgabe von Stoßwellen nur in einer solchen Phase des Atemzyklus erfolgen zu las­ sen, in der sich der mit akustischen Wellen zu beauf­ schlagende Bereich wenig bewegt. Eine nochmalige Verbes­ serung der Treffsicherheit läßt sich erreichen, wenn gemäß der EP 0 244 730 B1 zusätzlich eine zeitliche Korrelation der Tätigkeit der auf Röntgenbasis arbeitenden Ortungsein­ richtung und der Abgabe von akustischen Wellen hergestellt wird. Da jedoch die Bewegung des mit den akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereiches gewissen Unregelmäßigkeiten unterliegt, läßt sich auch mit dem zuletzt genannten Ver­ fahren nicht unter allen Umständen eine ausreichend hohe Treffsicherheit erreichen.

Ebenfalls eine Verbesserung der Treffsicherheit bietet eine in der EP 0 168 559 A1 beschriebene Therapieeinrichtung, die zwei räumlich miteinander korrelierte Ortungseinrichtungen aufweist, von denen entweder beide auf Ultraschallbasis ar­ beiten oder eine auf Ultraschall- und eine auf Röntgenbasis arbeitet. Da im Falle zweier auf Ultraschallbasis arbeiten­ der Ortungseinrichtungen nur zwei Schichten des Patienten abgetastet werden, läßt sich, sobald sich der mit den aku­ stischen Wellen zu beaufschlagene Bereich aus einer der beiden Schichten herausbewegt, die Position des Bereiches nicht mehr feststellen. Ähnliches gilt auch für die kombi­ nierte Röntgen- und Ultraschallortung. Hier wird zwar in der Regel der Bereich in dem Röntgenbild sichtbar sein, jedoch wird sich der genannte Bereich immer wieder aus der mit Ultraschall abgetasteten Schicht entfernen, mit der Folge, daß die räumliche Position des Bereiches nicht feststellbar ist. Auch hier ist also die Treffsicherheit verbesserungs­ bedürftig.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Thera­ pieeinrichtung der eingangs genannten Art mit einer ver­ besserten Ortungseinrichtung zu versehen und so auszubilden, daß die Voraussetzungen für eine hohe Treffsicherheit ge­ geben sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Therapieeinrichtung zur Behandlung mit fokussierten akusti­ schen Wellen, aufweisend eine Quelle fokussierter akusti­ scher Wellen, Mittel zum Verlagern der Fokuszone der fokus­ sierten akustischen Wellen und eines zu behandelnden Objek­ tes relativ zueinander und eine Ortungseinrichtung, welche die räumliche Position eines mit den fokussierten akusti­ schen Wellen zu beaufschlagenden Bereichs innerhalb des Objektes als Funktion der Zeit erfaßt. Im Falle der er­ findungsgemäßen Therapieeinrichtung wird also die räumliche Position des mit den akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereichs nicht nur zu bestimmten, durch größere Zeitabstände voneinander getrennten diskreten Zeitpunkten, z. B. einmal während eines Atemzyklus, sondern kontinuierlich, d. h. in Echtzeit, erfaßt. Es versteht sich, daß bestimmte Ortungs­ einrichtungen, insbesondere auf akustischer Basis arbeitende Ortungseinrichtungen, eine kontinuierliche Erfassung der räumlichen Position des mit akustischen Wellen zu beauf­ schlagenden Bereichs im strengen Sinne des Wortes nicht ge­ statten. In diesem Falle soll die Erfassung der räumlichen Position mit einer Folgefrequenz erfolgen, die groß (wenig­ stens 50fache) gegen die Frequenz ist, mit der sich der Be­ reich bewegt, bzw. soll die Ermittlung der räumlichen Posi­ tion des Bereiches in Zeitabständen erfolgen, die einige Hundertstelsekunden, beispielsweise 25 Hundertstelsekunden, nicht wesentlich übersteigen. Die Folgefrequenz, mit der die Erfassung der räumlichen Position erfolgt, sollte außerdem so bemessen sein, daß die Wegstrecke, die der jeweils mit den akustischen Wellen zu beaufschlagende Bereich zwischen zwei aufeinanderfolgenden Erfassungen der räumlichen Position zurücklegt, höchstens in der Größenordnung der Abmessungen des mit den akustischen Wellen zu beauf­ schlagenden Bereiches liegt. Die Ortungseinrichtung der er­ findungsgemäßen Therapieeinrichtung stellt also im Vergleich zu bekannten Systemen eine wesentlich aussagekräftigere Information bezüglich der Position des mit den akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereiches bereit, in dem prak­ tisch zu jeder Zeit die räumliche Position des Bereiches bekannt ist. Damit ist zugleich die Voraussetzung für eine hohe Treffsicherheit geschaffen, da es hierfür wesentlich ist, ständig über Informationen bezüglich der aktuellen Position des Bereiches zu verfügen. Zugleich wird der Vor­ teil erzielt, daß die Abgabe akustischer Wellen nicht nur zu bestimmten diskreten Zeitpunkten, sondern im wesentlichen zu beliebigen Zeitpunkten erfolgen kann.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die Mittel zum Verlagern anhand von der Ortungseinrichtung gelieferter Daten, es kann sich hierbei um digitale Daten oder analoge Signale handeln, die Fokus­ zone dem mit den fokussierten akustischen Wellen zu beauf­ schlagenden Bereich nachführen. In diesem Falle wird eine sehr hohe Treffsicherheit erreicht, die dem Ideal bis auf geringfügige Abweichungen nahekommt. Die geringfügigen Ab­ weichungen sind dadurch bedingt, daß die Nachführung der Fokuszone nicht synchron erfolgt, sondern dem mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereich entsprechend der Zeitkonstante, mit der die Mittel zum Ver­ lagern behaftet sind, nacheilt.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß Steuer- und Meßmittel vorgesehen sind, die anhand von der Ortungseinrichtung gelieferter Daten den Ort des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Be­ reiches vorausbestimmen. Es besteht dann die Möglichkeit, die Zeitkonstante der Mittel zum Verlagern zu eliminieren. Die Abweichungen von der maximal möglichen Treffsicherheit sind geringfügig, da die Fehler, die bei der Vorausbestim­ mung des Ortes des Bereiches auftreten können, nur gering sind. Die Steuer- und Meßmittel enthalten übrigens vorzugs­ weise Fuzzy-Logik.

Es besteht auch die Möglichkeit vorzusehen, daß die Beauf­ schlagung des Bereiches mit den fokussierten akustischen Wellen dann erfolgt, wenn sich dessen vorausbestimmte Posi­ tion mit der Fokuszone deckt. Auch dann, wenn eine Nach­ führung des Fokuszone nicht erfolgt, kann also mit einer hohen Treffsicherheit gearbeitet werden, da die Quelle akustischer Wellen unter Berücksichtigung der Laufzeit der akustischen Wellen zu dem zu beaufschlagenden Bereich zu einem solchen Zeitpunkt zur Abgabe der akustischen Wellen veranlaßt wird, daß die akustischen Wellen zu dem Zeitpunkt in der Fokuszone eintreffen, zu dem sich der vorausbestimmte Ort des zu beaufschlagenden Bereichs mit der Fokuszone deckt.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Steuer- und Meßmittel anhand von der Ortungseinrichtung gelieferter Daten unter Berücksichtigung der Geometrie der Fokuszone eine Ausrichtung der Fokuszone und des zu behandelnden Objektes relativ zueinander ermit­ teln, in der sich eine erhöhte Aufenthaltswahrscheinlichkeit des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschla­ genden Bereichs in der Fokuszone ergibt. Da es sich bei der Fokuszone in der Praxis um ein räumliches, meist zigarren­ förmiges, Gebilde handelt, besteht also mit Hilfe der ange­ gebenen Maßnahmen die Möglichkeit, anhand der von dem mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Be­ reich ausgeführten Bewegung eine Ausrichtung der Quelle relativ zu dem behandelnden Objekt zu finden, in der sich die erwähnte erhöhte Aufenthaltswahrscheinlichkeit des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereichs in der Fokuszone ergibt. Soweit nicht anatomische Gründe dagegen sprechen, besteht dann die Möglichkeit, die Quelle und das Objekt in der ermittelten Weise zueinander auszurichten und somit die Treffsicherheit weiter zu er­ höhen.

Gemäß Varianten der Erfindung sind Anzeigemittel vorgesehen, mittels derer die von der Ortungseinrichtung gelieferten Daten graphisch dargestellt werden, und zwar vorzugsweise in Form einer perspektivischen Darstellung, die die Bewegungs­ bahn des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beauf­ schlagenden Bereichs sowie die Umrisse der Fokuszone ent­ hält. Die Darstellung kann aber auch in Form eines zwei­ dimensionalen Bildes erfolgen, in welchem die dritte Dimen­ sion durch unterschiedliche Farb- bzw. Grauwerte veran­ schaulicht ist. Unabhängig davon, wie die graphische Dar­ stellung im einzelnen erfolgt, ist es zweckmäßig, die aktuelle Position des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Objektes graphisch hervorzuheben.

Die Erfindung ist in den beigefügten Zeichnungen am Beispiel der nichtinvasiven Zertrümmerung von Konkrementen dienender Therapieeinrichtungen verdeutlicht, bei deren Quellen aku­ stischer Wellen es sich um als Stoßwellenquellen ausge­ bildete akustische Druckimpulsquellen handelt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Längsschnitt durch die eine akustische Ortungs­ einrichtung enthaltende Stoßwellenquelle einer erfin­ dungsgemäßen Therapieeinrichtung in schematischer Darstellung,

Fig. 2 eine Stirnansicht der zu der akustischen Ortungsein­ richtung gehörigen Drucksensoranordnung und in grob schematischer Darstellung ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Therapieeinrichtung,

Fig. 3 in schematischer Darstellung die sich für unter­ schiedliche Positionen des Fokus der Stoßwellen relativ zu einem zu zertrümmernden Konkrement er­ gebenden Ausgangssignale eines der Drucksensoren,

Fig. 4 das sich im Betrieb der Therapieeinrichtung ergebende Schirmbild von deren Anzeigeeinrichtung, und

Fig. 5 und 6 Varianten der erfindungsgemäßen Therapieein­ richtung in zu der Fig. 4 analoger Darstellung.

Die Stoßwellenquelle der erfindungsgemäßen Therapieeinrich­ tung weist gemäß Fig. 1 ein rohrförmiges Gehäuse 1 auf, an dessen einem Ende ein insgesamt mit 2 bezeichneter Stoßwel­ lengenerator angeordnet ist. An dem anderen Ende des Gehäu­ ses 1 befindet sich eine Austrittsöffnung 3 für von dem Stoßwellengenerator 2 ausgehende akustische Druckimpulse, die mittels eines flexiblen Sackes 4 verschlossen ist. Der von dem Stoßwellengenerator 2, dem Gehäuse 1 und dem fle­ xiblen Sack 4 umschlossene Raum enthält beispielsweise Was­ ser als flüssiges akustisches Ausbreitungsmedium für die von dem Stoßwellengenerator 2 ausgehenden Druckimpulse, die sich auf ihrem Ausbreitungsweg infolge der nichtlinearen Kompres­ sionseigenschaften des Ausbreitungsmediums allmählich zu Stoßwellen aufsteilen. Im folgenden wird unabhängig davon, ob ein Druckimpuls sich tatsächlich schon zu einer Stoßwelle aufgesteilt hat oder nicht, der Einfachheit halber stets der Begriff Stoßwelle verwendet.

Zur Fokussierung der von dem Stoßwellengenerator 2 aus­ gehenden Stoßwellen ist eine in dem Ausbreitungsmedium an­ geordnete akustische Sammellinse 5 vorgesehen, welche die Stoßwellen auf eine auf der mit der Mittelachse der Stoß­ wellenquelle identischen akustischen Achse A der Stoßwel­ lenquelle liegende Fokuszone FZ fokussiert, deren Mittel­ punkt mit F bezeichnet ist. Die in Fig. 1 eingetragene Kon­ tur der Fokuszone FZ umschließt denjenigen Bereich, inner­ halb dessen der Druck der Stoßwellen wenigstens gleich der Hälfte des maximal in der Fokuszone FZ auftretenden Druckes ist (-6 dB-Zone).

Mittels des flexiblen Sackes 4 ist die Stoßwellenquelle an den schematisch angedeuteten Körper B eines Patienten zur akustischen Koppelung anpreßbar. Dabei wird die Stoßwellen­ quelle so ausgerichtet, daß sich ein im Körper B des Patien­ ten befindliches, zu zertrümmerndes Konkrement C, beispiels­ weise der Stein einer Niere K, in der Fokuszone FZ befindet. Dies geschieht in noch näher zu beschreibender Weise durch Empfang und Auswertung der an dem zu zertrümmernden Konkre­ ment C reflektierten Anteile von mittels des Stoßwellen­ generators 2 erzeugten Stoßwellen. Bei deren reflektierten Anteilen handelt es sich um kugelförmige Beugungswellen. Zusätzlich kann in an sich bekannter Weise eine nicht dar­ gestellte Röntgeneinrichtung und/oder eine vorzugsweise einen Ultraschall-Sektor-Applikator enthaltende, ebenfalls nicht dargestellte Ultraschall-Ortungseinrichtung vorgesehen sein.

Als Stoßwellengenerator 2 ist ein sogenannter elektromagne­ tischer Stoßwellengenerator vorgesehen, wie er z. B. in der US-PS 4 674 505 näher beschrieben ist. Der Stoßwellengenera­ tor 2 weist eine kreisscheibenförmige, ebene Membran 6 aus einem elektrisch leitenden Werkstoff auf, die mit ihrer einen Seite unmittelbar an das in der Stoßwellenquelle ein­ geschlossene Wasser angrenzt. Der anderen Seite der Membran 6 gegenüberliegend ist unter Zwischenfügung einer Isolier­ folie 7 eine insgesamt mit 8 bezeichnete ebene Flächenspule angeordnet, die spiralförmig gewickelt und auf einem Spulen­ träger 9 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff ange­ bracht ist. Zwischen den spiralförmig verlaufenden Windungen der Flächenspule 8 befindet sich eine elektrisch isolierende Gießmasse. Die genannten Bauteile des Stoßwellengenerators 2 sind in der Bohrung eines Montageringes 10 axial unver­ schieblich aufgenommen, der seinerseits in der Bohrung des Gehäuses 1 unverschieblich gehaltert ist.

Die Flächenspule 8 weist zwei Anschlüsse 11 und 12 auf, über die sie mit einem in Fig. 1 nicht gezeigten Hochspannungs­ impulsgenerator verbunden ist. Dieser beaufschlagt die Flä­ chenspule 8 mit Hochspannungsimpulsen. Wird sie mit einem Hochspannungsimpuls beaufschlagt, hat dies zur Folge, daß sie äußerst schnell ein magnetisches Feld aufbaut. Hierdurch wird in die Membran 6 ein Strom induziert, der dem in der Flächenspule 8 entgegengesetzt ist und demzufolge ein magne­ tisches Gegenfeld erzeugt, unter dessen Wirkung die Membran 6 schlagartig von der Flächenspule 8 wegbewegt wird. Hier­ durch wird eine ebene Stoßwelle in das in der Stoßwellen­ quelle befindliche Wasser eingeleitet.

Bei der zur Fokussierung der ebenen Stoßwellen vorgesehenen Sammellinse 5 handelt es sich um eine zu der akustischen Achse A im wesentlichen rotationssymmetrische bikonkave Lin­ se, die demnach aus einem Material, beispielsweise Poly­ styrol, gebildet ist, in dem die Schallgeschwindigkeit größer als in dem als akustisches Ausbreitungsmedium vorge­ sehenen Wasser ist. Die Sammellinse 5 ist mit einer Anzahl von Tragarmen 13, von denen in Fig. 1 zwei sichtbar sind, in der Bohrung des Gehäuses 1 befestigt. Die Sammellinse 5 ist in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise aus zwei Linsenteilen 5a und 5b zusammengesetzt. Bei der Trennfuge zwischen den beiden Linsenteilen 5a und 5b handelt es sich um eine in eine Ebene abwickelbare, zu der akustischen Achse A rota­ tionssymmetrische Fläche, und zwar im Falle des Ausfüh­ rungsbeispieles um eine kegelige Fläche, deren Mittelachse der akustischen Achse A entspricht. Auf die konkave kegelige Trennfläche des Linsenteiles 5a sind durch Kleben drei Drucksensoren PS1, PS2 und PS3 appliziert, die zum Empfang der an dem zu zertrümmernden Konkrement c reflektierten Anteile von mittels des Stoßwellengenerators 2 erzeugten Stoßwellen dienen und entsprechende elektrische Signale abgeben. Bei den Drucksensoren handelt es sich um mit Elek­ troden versehene, piezoelektrisch aktivierte Polyvinyliden­ fluorid (PVDF)-Folien, die in Richtung der akustischen Achse A gesehen jeweils die Gestalt eines sich über knapp 120° erstreckenden Kreisringsektors aufweisen, wobei die Kreis­ ringsektoren deckungsgleich sind. Die Drucksensoren PS1 bis PS3 stehen über in Fig. 1 nicht dargestellte Leitungen mit einer in Fig. 1 nicht dargestellten Auswerte- und Ansteue­ rungselektronik in Verbindung. Infolge der Ausbildung der Trennfläche zwischen den Linsenteilen 5a und 5b als in eine Ebene abwickelbare Fläche können die Drucksensoren PS1 bis PS3 problemlos, insbesondere ohne Gefahr der Faltenbildung, appliziert werden. Die beiden Linsenteile 5a und 5b sind mittels eines geeigneten Klebstoffes miteinander verklebt. Da die Dicke der Drucksensoren in der Größenordnung von 200 µm liegt, vermag der Klebstoff ohne weiteres den außer­ halb der Drucksensoren PS1 bis PS3 zwischen den beiden Lin­ senteilen 5a und 5b vorliegenden Spalt zu überbrücken. Es versteht sich, daß auch die Möglichkeit besteht, die Druck­ sensoren PS1 bis PS3 auf der konvexen kegeligen Trennfläche des Linsenteiles 5b zu applizieren.

Der Stoßwellenquelle sind in Fig. 1 grob schematisch ange­ deutete Verstellmittel 19 mit Elektromotoren Mx, My und Mz zugeordnet. Die Verstellmittel 19, die in an sich bekannter Weise beispielsweise Getriebe und/oder dergleichen enthal­ ten, dienen dazu, die Stoßwellenquelle in Richtung der Achsen des in die Fig. 1 und 2 eingetragenen rechtwinkligen räumlichen Koordinatensystems zu verstellen. Dabei ist der Motor Mx für die Verstellung in Richtung der x-Achse, der Motor My für die Verstellung in Richtung der y-Achse und der Motor Mz für die Verstellung in Richtung der z-Achse des Koordinatensystems zuständig. Die z-Achse entspricht übri­ gens der durch das Zentrum F der Fokuszone FZ verlaufenden akustischen Achse A. Die y-Achse verläuft parallel zu der Winkelhalbierenden des Drucksensors PS3.

Die Drucksensoren PS1 bis PS3 sind gemäß Fig. 2 an eine bereits erwähnte Auswertungs- und Ansteuerelektronik 20 angeschlossen, die ihrerseits mit einer Steuereinheit 21 verbunden ist. Mit letzterer steht über zwei Steuerleitungen 22 und 23 ein Hochspannungsimpulsgenerator 24 in Verbindung, an den über die Anschlüsse 11 und 12 der schematisch ange­ deutete Stoßwellengenerator 2 angeschlossen ist. Über eine Leitung 25 ist an die Steuereinheit 21 außerdem ein Schalter 26 angeschlossen, mittels dessen die Therapieeinrichtung wahlweise in den Ortungsbetrieb oder den Therapiebetrieb geschaltet werden kann. In der Fig. 2 nimmt der Schalter 26 seine mit L bezeichnete Stellung für den Ortungsbetrieb ein. Seine anderen Stellungen, die drei Arten des Therapiebe­ triebes entsprechen, sind mit Th1 bis Th3 bezeichnet. Nimmt der Schalter 26 seine Stellung für den Ortungsbetrieb ein, veranlaßt er die Steuereinheit 21 über die Steuerleitung 22 den Hochspannungsimpulsgenerator 24 zur Erzeugung von Stoß­ wellen anzusteuern, deren Grundwelle eine Frequenz aufweist, die um den Faktor 2 bis 10 größer als die Frequenz der Grundwelle der zur Therapie erzeugten Stoßwellen ist. Außer­ dem ist die Amplitude der im Ortungsbetrieb erzeugten Stoß­ wellen gegenüber der Amplitude der zur Therapie dienenden Stoßwellen stark abgesenkt, und zwar so weit, daß die Stoß­ wellen im Bereich des Konkrementes noch einen Spitzendruck in der Größenordnung einiger bar aufweisen. Die Spitzen­ drücke der Stoßwellen für die Therapie liegen in der Größen­ ordnung von einigen 100 bar. Die Frequenz der Grundwelle der zur Therapie erzeugten Stoßwellen liegt in der Größenordnung von 100 kHz bis 1 MHz. Selbstverständlich enthalten sowohl die zur Therapie als auch die zur Ortung dienenden Stoßwellen auch höherfrequente Anteile, da es sich bei Stoßwellen um sehr breitbandige Signale handelt. Die zur Ortung erzeugten Stoßwellen geringer Intensität und höherer Frequenz ihrer Grundwelle werden im folgenden als Ortungsstoßwellen und die zur Therapie erzeugten Stoßwellen höherer Intensität und geringerer Frequenz ihrer Grundwelle als Therapiestoßwellen bezeichnet. Werden die zur Stoßwellenerzeugung erforder­ lichen Hochspannungsimpulse durch Kondensatorentladungen erzeugt, können die Ortungsstoßwellen beispielsweise dadurch realisiert werden, daß bei ihrer Erzeugung eine geringere Kapazität, die zu dem eventuell auf eine geringere Spannung aufgeladen ist, wirksam ist, als dies bei der Erzeugung der Therapiestoßwellen der Fall ist. Die Verwendung von Ortungs­ stoßwellen mit gegenüber der von Therapiestoßwellen erhöhter Frequenz der Grundwelle bietet unter anderem den Vorteil einer besseren Ortsauflösung, da die Größe der Fokuszone der Frequenz der Grundwelle umgekehrt proportional ist.

Im Ortungsbetrieb veranlaßt die Steuereinheit 21 den Hoch­ spannungsimpulsgenerator 24 den Stoßwellengenerator 2 zur Abgabe der Ortungsstoßwellen mit einer Folgefrequenz in der Größenordnung von einigen 10 bis einigen 100 Hz anzutreiben. Die entsprechenden Triggerimpulse führt die Steuereinheit 21 dem Hochspannungsimpulsgenerator 24 über die Steuerleitung 23 zu. Im Therapiebetrieb besteht wahlweise die Möglichkeit, durch Betätigung eines Tasters 27 einzelne Therapiestoßwel­ len auszulösen oder zu deren Auslösung der Steuereinheit 21 in an sich bekannter Weise über eine Triggerleitung 28 Trig­ gerimpulse zuzuführen, die aus einer periodischen Körper­ funktion des Patienten, beispielsweise dessen Atem- und/oder Herztätigkeit, abgeleitet sind. Im Therapiebetrieb, die Unterschiede zwischen den einzelnen Arten des Therapiebe­ triebes werden später erläutert, erfolgt die Abgabe der Therapiestoßwellen also mit einer erheblich geringeren Frequenz als die Abgabe der Ortungsstoßwellen im Ortungs­ betrieb.

Die Auswertungs- und Ansteuerschaltung 20 weist Spitzenwert­ detektoren PVD1 bis PVD3 und Signalaufbereitungsschaltungen SPC1 bis SPC3 auf, denen jeweils die Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3 zugeführt sind. Die Spitzenwert­ detektoren PVD1 bis PVD3 und die Signalaufbereitungsschal­ tungen SPC1 bis SPC3 werden von einer Steuer- und Meßeinheit 29 über eine Steuerleitung 30 derart gesteuert, daß ihre Eingänge nach Erzeugung einer Stoßwelle für eine Zeit ge­ sperrt sind, die mindestens gleich der Laufzeit der Stoß­ welle von dem Stoßwellengenerator 2 durch die Sammellinse 5 hindurch entspricht und die nicht wesentlich länger als die Laufzeit der Stoßwelle von dem Stoßwellengenerator 2 zu dem zu zertrümmernden Konkrement C ist. Die hierzu erforder­ lichen Taktsignale enthält die Steuer- und Zeitmeßeinheit 29 über eine Leitung 31 von der Steuereinrichtung 21. Es werden also nur diejenigen Anteile der Ausgangssignale der Druck­ sensoren PS1 bis PS3 berücksichtigt, die die von dem zu zer­ trümmernden Konkrement C jeweils nach Beaufschlagung mit einer Stoßwelle ausgehenden kugelwellenförmige Beugungswelle repräsentieren. Diese Signalanteile werden in den identi­ schen Signalaufbereitungsschaltungen SPC1 bis SPC3 bei­ spielsweise mittels eines Schmitt-Triggers mit einstellbarer Triggerschwelle in Rechteckimpulse umgewandelt, die über Leitungen 32 bis 34 der Steuer- und Meßeinheit 29 zugeführt sind. Diese mißt die Impulsbreite der Rechteckimpulse, die die Impulsbreite der mittels der Drucksensoren PS1 bis PS3 empfangenen akustischen Signale repräsentieren. Die Trigger­ schwelle der in den Signalaufbereitungsschaltungen SPC1 bis SPC3 enthaltenen Schmitt-Trigger ist beispielsweise derart gewählt, daß sie in etwa einem Zehntel der minimal zu er­ wartenden Spitzenamplitude der von den Drucksensoren PS1 bis PS3 gelieferten elektrischen Signale entspricht.

Die Spitzenwertdetektoren PVD1 bis PVD3 ermitteln jeweils im Anschluß an die Erzeugung einer Ortungsstoßwelle den Spit­ zenwert der zugehörigen Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3 und geben ein entsprechendes Signal über Leitun­ gen 35 bis 37 an die Steuer- und Meßeinheit 29. An diese geben sie außerdem über Leitungen 38 bis 40 einen den Zeit­ punkt des Austretens des jeweiligen Spitzenwertes kennzeich­ nenden Impuls. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind in Fig. 2 nicht sämtliche Leitungen 35 bis 40 dargestellt; vielmehr trägt jeweils eine Leitung zwei Bezugsziffern, z. B. 35, 38.

Anhand der Ausgangssignale der Signalaufbereitungsschaltun­ gen SPC1 bis SPC3 und der Spitzenwertdetektoren PVD1 bis PVD3 ermittelt die Steuer- und Meßeinheit 29 für jede im Ortungs- und Therapiebetrieb abgegebene Ortungsstoßwelle die räumliche Position, die das zu zertrümmernde Konkrement C beim Auftreffen der Ortungsstoßwelle einnahm, in bezug auf das in den Fig. 1 und 2 eingetragene Koordinatensystem. Die entsprechenden Daten werden der Steuereinheit 21 über eine Leitung 41 zugeführt.

Die Steuer- und Meßeinheit 29 macht von dem Umstand Ge­ brauch, daß einerseits die Signalform, d. h. Spitzenamplitude und Impulsbreite, der Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3 und andererseits die zeitliche Verzögerung, mit der die Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3 nach Aus­ lösung einer Stoßwelle auftreten, eine Bestimmung der räum­ lichen Position des zu zertrümmernden Konkrementes C er­ lauben.

Dies ist in Fig. 3 schematisch verdeutlicht, die für unter­ schiedliche Positionen C1 bis C5 des zu zertrümmernden Kon­ krementes C in bezug auf das Zentrum F der Fokuszone die Ausgangssignale U1 bis U5 des Drucksensors PS3 über der Zeit t zeigt. Es wird deutlich, daß das Ausgangssignal des Drucksensors PS3 eine um so geringere Spitzenamplitude und eine um so größere Impulsbreite aufweist, je weiter das zu zertrümmernde Konkrement C außerhalb des Zentrums F der Fokuszone liegt. Außerdem wird deutlich, daß die zwischen der Erzeugung einer Ortungsstoßwelle und dem Auftreten des durch die entsprechende Beugungswelle erzeugten Ausgangs­ signals des Drucksensors PS3 verstreichende Zeitspanne um so mehr von der Zeitspanne t1 abweicht, die sich ergibt, wenn das zu zertrümmernde Konkrement sich im Zentrum F der Fokus­ zone befindet (siehe Position C1 in Fig. 2). Dabei ent­ spricht ein Unterschreiten der Zeitspanne t1 einer zu dicht bei dem Stoßwellengenerator 2 befindlichen Position des zu zertrümmernden Konkrements C, während einer Überschreitung der Zeitspanne t1 eine zu weit von dem Stoßwellengenerator 2 entfernten Position des zu zertrümmernden Konkrementes C entspricht.

Die vorstehenden Ausführungen gelten für die Drucksensoren PS1 und PS2 entsprechend. Es ist somit klar, daß die Steuer- und Meßeinheit 29 bei entsprechendem Aufbau in der Lage ist, die räumliche Position des jeweils zu zertrümmernden Kon­ krementes C zu bestimmen. Der Aufbau der Auswertungs- und Ansteuerelektronik 20 ist nicht im einzelnen beschrieben, da der Fachmann ohne weiteres in der Lage ist, diese anhand der beschriebenen Funktionsweisen auf Grundlage seines Fachwis­ sens zu realisieren.

Infolge des Umstandes, daß die Folgefrequenz der Ortungs­ stoßwellen groß im Vergleich zu der Frequenz, mit der sich das zu zertrümmernde Konkrement C bewegt, und außerdem so groß ist, daß die Wege, die das zu zertrümmernde Konkrement zwischen zwei aufeinanderfolgenden Ortungsstoßwellen zurück­ legt, höchstens in der Größenordnung der Abmessungen des Konkrementes C liegen, wird deutlich, daß für quasi be­ liebige Zeitpunkte die räumliche Position des zu zertrüm­ mernden Konkrementes C bekannt ist, und zwar mit einer Genauigkeit, die in der Größenordnung der Abmessungen des zu zertrümmernden Konkrementes C liegt. Dies gilt auch dann, wenn die Position des Konkrementes C außerhalb der Fokuszone FZ liegt. Damit ist es möglich, im Therapiebetrieb der erfindungsgemäßen Therapieeinrichtung mit einer gegenüber dem Stand der Technik erheblich erhöhten Treffsicherheit zu arbeiten.

Im Therapiebetrieb wird zusätzlich zu der Erzeugung von Ortungsstoßwellen, die in der im Zusammenhang mit dem Ortungsbetrieb beschriebenen Weise fortgesetzt wird, jedes­ mal dann, wenn der Taster 27 betätigt wird oder ein Trigger­ impuls über die Triggerleitung 28 eintrifft, der Hochspan­ nungsimpulsgenerator 24 von der Steuereinheit 21 derart an­ gesteuert, daß er den Stoßwellengenerator 2 zur Erzeugung einer Therapiestoßwelle mit einem entsprechenden Hochspan­ nungsimpuls beaufschlagt. Die den mit Th1 bis Th3 bezeichne­ ten Stellungen des Schalters 26 zugeordneten Arten des Therapiebetriebes unterscheiden sich dadurch, auf welche Weise sichergestellt wird, daß sich das zu zertrümmernde Konkrement C in der Fokuszone der Therapiestoßwellen be­ findet.

Befindet sich der Schalter 26 in seiner mit Th1 bezeichneten Stellung, betätigt die Steuer- und Meßeinheit 29 die Elek­ tromotore Mx bis My der Verstellmittel 19 jeweils derart, daß der Mittelpunkt F der Fokuszone FZ der Therapiestoßwel­ len sich mit denjenigen Koordinaten deckt, die die Steuer- und Meßeinheit 29 auf Grundlage der zu der jeweils letzten Ortungsstoßwelle gehörigen Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3 ermittelt hat. Diese Betriebsweise ist insbeson­ dere für Behandlungsfälle geeignet, in denen sich das zu zertrümmernde Konkrement C nur geringfügig bewegt und/oder groß im Vergleich zu den Abmessungen der Fokuszone FZ ist. Bei solchen Behandlungsfällen ist die Bewegung des zu zer­ trümmernden Konkrementes C, die zwischen der letzten vor einer Therapiestoßwelle ausgesandten Ortungsstoßwelle und dem Auftreffen der Therapiestoßwelle auf das Konkrement C stattfindet, so gering, daß keine nennenswerte Beeinträchti­ gung der Treffsicherheit auftritt.

In Behandlungsfällen, in denen zwischen dem Auftreffen der letzten vor einer Therapiestoßwelle abgegebenen Ortungsstoß­ welle und dem Auftreffen der Therapiestoßwelle auf das zu zertrümmernde Konkrement C verstreichenden Zeitraum mit er­ heblichen Bewegungen des Konkrementes C zu rechnen ist, und/ oder die Abmessungen des zu zertrümmernden Konkrementes C in der Größenordnung der Abmessungen der Fokuszone der Thera­ piestoßwellen liegt, empfiehlt es sich, diejenige Betriebs­ art des Therapiebetriebes zu wählen, die der mit Th2 be­ zeichneten Stellung des Schalters 26 entspricht. In dieser Betriebsweise berechnet die Steuer- und Meßeinheit 29 auf Grundlage der Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3 die räumliche Position des zu zertrümmernden Konkrementes C als Funktion der Zeit voraus und steuert die Elektromotore Mx bis Mz der Verstellmittel 19 derart an, daß zu jedem Zeitpunkt die räumliche Position des Mittelpunktes F der Fokuszone FZ der Therapiestoßwellen mit der für diesen Zeit­ punkt vorausberechneten Position des zu zertrümmernden Kon­ krementes C übereinstimmt. Es besteht dann eine sehr große Wahrscheinlichkeit, daß beim Eintreffen der Therapiestoß­ wellen in deren Fokuszone FZ sich auch das zu zertrümmernde Konkrement C in der Fokuszone FZ befindet, so daß eine sehr hohe Treffsicherheit erzielt wird. Es versteht sich, daß die beschriebene Betriebsart nur für solche Behandlungsfälle ge­ eignet ist, in dem das zu zertrümmernde Konkrement C eine im wesentlichen periodische Bewegung ausführt, da andernfalls eine Vorausberechnung der räumlichen Position des zu zer­ trümmernden Konkrementes C mit hinreichender Genauigkeit nicht möglich wäre. Es versteht sich weiter, daß die Vor­ ausbestimmung der räumlichen Position des zu zertrümmernden Konkrementes C erst dann mit ausreichender Genauigkeit er­ folgen kann, wenn die Bewegung des zu zertrümmernden Kon­ krementes C über einige Perioden hinweg im Ortungsbetrieb "beobachtet" wurde. Der für die Vorausberechnung der räum­ lichen Position des zu zertrümmernden Konkrementes C zu­ ständige Schaltungsteil der Steuer- und Meßeinheit 29 kann übrigens unter Verwendung von Fuzzy-Logik aufgebaut werden.

In der der mit Th3 bezeichneten Stellung des Schalters 26 beschriebenen Betriebsart des Therapiebetriebes wird eben­ falls die räumliche Position des zu zertrümmernden Konkre­ mentes C mittels der Steuer- und Meßeinheit 29 vorausberech­ net. Diese wertet außerdem die ihr zugeführten Signale da­ hingehend aus, daß sie eine Position ermittelt, für die eine maximale Aufenthaltswahrscheinlichkeit des zu zertrümmernden Konkrementes C besteht. Die Steuer- und Meßeinheit 29 steu­ ert dann die Elektromotore Mx bis Mz der Verstellmittel 19 derart an, daß sich der Mittelpunkt F der Fokuszone FZ der Therapiestoßwellen mit der Position maximaler Aufenthalts­ wahrscheinlichkeit deckt. Deckt sich die vorausberechnete Position des zu zertrümmernden Konkrementes C mit der Posi­ tion maximaler Aufenthaltswahrscheinlichkeit, gibt die Steuer- und Zeitmeßeinheit 29 über eine Leitung 42 ein ent­ sprechendes Signal an die Steuereinheit 21. Diese bewirkt bei Betätigung des Tasters 27 oder Eintreffen eines Trigger­ impulses über die Triggerleitung 28 die Aussendung einer Therapiestoßwelle nur dann, wenn gleichzeitig das ihr über die Leitung 42 zugeführte Signal anzeigt, daß sich das zu zertrümmernde Konkrement C in seiner Position maximaler Auf­ enthaltswahrscheinlichkeit und damit in der Fokuszone der Therapiestoßwellen befindet. Die zuletzt beschriebene Be­ triebsart des Therapiebetriebes ist besonders für solche Behandlungsfälle geeignet, in denen die Amplitude der Be­ wegung und/oder die Abmessungen des zu zertrümmernden Kon­ krementes C höchstens in der Größenordnung der Abmessungen der Fokuszone der Therapiestoßwellen liegt.

Zur Durchführung einer Behandlung wird so vorgegangen, daß zunächst die Stoßwellenquelle der Therapieeinrichtung derart zu dem Körper B des Patienten ausgerichtet wird, daß sich das zu zertrümmernde Konkrement C in der Nähe der Fokuszone der Therapiestoßwellen befindet. Dies kann entweder unter Zuhilfenahme einer an sich bekannten auf Röntgen- und/oder Ultraschallbasis arbeitenden zusätzlichen Ortungseinrichtung erfolgen, oder ausschließlich anhand der Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3, in dem die Stoßwellenquelle rela­ tiv zum Körper B des Patienten nach Art einer Abtastbewegung so lange verstellt wird, bis die Ausgangssignale der Druck­ sensoren PS1 bis PS3, die auf einem Vielkanal-Oszilloskop 43 phasenrichtig übereinander dargestellt sind, die Anwesenheit des zu zertrümmernden Konkrementes C im Bereich der Fokus­ zone FZ anzeigen. Ist die beschriebene Grobausrichtung der Stoßwellenquelle relativ zum Körper B des Patienten erfolgt, wird die Steuer- und Meßeinheit 29 aktiviert, die daraufhin anhand der ihr zugeführten Signale die Position des zu zer­ trümmernden Konkrementes C bestimmt und vorausberechnet. Nach einer gewissen "Einschwingzeit" kann die Therapieein­ richtung mittels des Schalters 26 auf die dem jeweiligen Behandlungsfall entsprechende Betriebsart des Therapiebe­ triebes umgeschaltet werden. Die Steuer- und Meßeinheit 29 steuert dann die Elektromotors Mx bis Mz, in der der je­ weiligen Betriebsart des Therapiebetriebes entsprechenden Weise an. Ist dies erfolgt, gibt die Steuer- und Meßeinheit 29 über eine Leitung 44 ein entsprechendes Signal an die Steuereinheit 21, die erst daraufhin die Abgabe von Thera­ piestoßwellen freigibt.

Um den Ortungs- bzw. den Therapievorgang kontrollieren zu können, ist an die Steuereinheit 21 ein Monitor 45 ange­ schlossen, auf dessen Schirmbild, das in Fig. 4 veranschau­ licht ist, die Fokuszone FZ in perspektivischer Darstellung abgebildet ist. Außerdem ist auf dem Monitor 45 unter Ver­ wendung der der Steuereinheit 21 über die Leitung 41 zuge­ führten Daten in perspektivischer Darstellung die Bewegung des zu zertrümmernden Konkrementes C dargestellt, und zwar jeweils über einen bestimmten Zeitraum, beispielsweise eine halbe Sekunde. Befindet sich die Therapieeinrichtung im Ortungsbetrieb oder in der der Schalterstellung Th1 entspre­ chenden Betriebsart des Therapiebetriebes, so wird auf dem Monitor die Bewegung des zu zertrümmernden Konkrementes C jeweils z. B. für die zurückliegende halbe Sekunde veran­ schaulicht. In den den Schalterstellungen Th2 und Th3 ent­ sprechenden Betriebsarten des Therapiebetriebes zeigt das Monitorbild jeweils die Bewegung des zu zertrümmernden Konkrementes z. B. für die zurückliegende Viertelsekunde und die vorausberechnete Bewegung des zu zertrümmernden Konkre­ mentes z. B. für die jeweils folgende Viertelsekunde. In dem Monitorbild ist die zigarrenförmige Fokuszone FZ eingetra­ gen. Außerdem ist der Mittelpunkt der Fokuszone F durch ein Kreuz markiert. Die Bewegung des zu zertrümmernden Konkre­ mentes ist durch eine strichpunktierte Linie angedeutet, wobei durch Pfeilsymbole die Bewegungsrichtung des Konkre­ mentes veranschaulicht ist. Die den Zeitpunkten der Erzeu­ gung von Ortungsstoßwellen entsprechenden Positionen des zu zertrümmernden Konkrementes sind durch kreisförmige Symbole veranschaulicht und mit T1 bis T10 bezeichnet. Im Ortungs­ betrieb und der zuerst beschriebenen Betriebsart des Thera­ piebetriebes sind die Positionen T1 bis T10 die den jeweils unmittelbar zurückliegenden zehn Ortungsstoßwellen entspre­ chenden Positionen. Im Falle der beiden zuletzt beschrie­ benen Betriebsarten des Therapiebetriebes sind die Posi­ tionen T1 bis T5 die den jeweils fünf unmittelbar zurück­ liegenden Ortungsstoßwellen entsprechenden Positionen. Bei den Positionen T6 bis T10 handelt es sich um diejenigen Positionen, die für die Zeitpunkte der unmittelbar folgenden fünf Ortungsstoßwellen vorausberechnet wurden.

Die die Positionen T1 bis T10 verbindende Bewegungsbahn wird durch an sich bekannte Näherungsverfahren von der Steuer- und Meßeinheit 29 errechnet.

In Fig. 5 ist eine weitere Ausführungsform einer erfindungs­ gemäßen Therapieeinrichtung veranschaulicht, die sich von der zuvor beschriebenen nur dadurch unterscheidet, daß die Darstellung auf dem Monitor in einer anderen Weise erfolgt. Im Gegensatz zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel wird nämlich die Fokuszone FZ nicht perspektivisch darge­ stellt. Vielmehr ist lediglich die Projektion der Fokuszone FZ in Richtung der akustischen Achse A strichliert und der Mittelpunkt F der Fokuszone FZ als Kreuz dargestellt. Wie im Falle des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispieles sind wieder zehn mit T1 bis T10 bezeichnete, den Zeitpunkten der Abgabe von Ortungsstoßwellen entsprechende Positionen des zu zertrümmernden Konkrementes angezeigt, und zwar diejenigen Positionen, die sich durch Parallelprojektion parallel zur akustischen Achse A ergeben. Es werden dann die Positionen bzw. die Bewegung des zu zertrümmernden Konkrementes in be­ zug auf die Fokuszone FZ bzw. deren Mittelpunkt F in der parallel zu der die x- und y-Achse enthaltenden Ebene ver­ laufenden Projektionsebene wiedergegeben. Um auch die Lage der einzelnen Positionen T1 bis T10 des zu zertrümmernden Konkrementes in bezug auf die Fokuszone FZ bzw. deren Mittelpunkt F in Richtung der z-Achse bzw. der akustischen Achse veranschaulichen zu können, sind die Positionen T1 bis T10 in Grau- bzw. Farbwerten dargestellt, die ihren Abstand von dem Mittelpunkt F der Fokuszone FZ in Richtung der z-Achse veranschaulichen. Im Falle der Fig. 4 ist dies durch unterschiedliche Schraffurdichten verdeutlicht, wobei die Schraffur um so dichter ist, je geringer der Abstand des zu zertrümmernden Konkrementes in Richtung der z-Achse gemessen vom Mittelpunkt F der Fokuszone FZ ist. Für Positionen des zu zertrümmernden Konkrementes zwischen der Stoßwellenquelle und dem Mittelpunkt F der Fokuszone FZ verläuft die Schraf­ fur von links oben nach rechts unten. Für Positionen des zu zertrümmernden Konkrementes jenseits des Mittelpunktes F der Fokuszone FZ verläuft die Schraffur von rechts oben nach links unten. Weist das zu zertrümmernde Konkrement vom Mit­ telpunkt F der Fokuszone FZ in Richtung der z-Achse gesehen den Abstand Null auf, ist die entsprechende Position (in Fig. 5 die Position T5) schwarz dargestellt. Am unteren Rand des Bildes des Monitors 45 ist ein Balken eingeblendet, aus dem sich die Zuordnung zwischen den verschiedenen Grau- bzw. Farbwerten und dem in Richtung der z-Achse gemessenen Ab­ stand vom Mittelpunkt F der Fokuszone FZ ablesen läßt, was im Falle der Fig. 5 wie bei den Positionen T1 bis T10 durch unterschiedliche Schraffurdichten und -richtungen veran­ schaulicht ist.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel ist in der Fig. 6 veran­ schaulicht, das sich von der zuerst beschriebenen Therapie­ einrichtung ebenfalls nur durch die Art des Schirmbildes des Monitors 45 unterscheidet. Im Falle des Ausführungsbeispie­ les gemäß Fig. 6 ist der Bildschirm viergeteilt. Links oben sind die Fokuszone FZ und für die Zeitpunkte der Erzeugung von fünf Ortungsstoßwellen die Positionen T1 bis T5 des zu zertrümmernden Konkrementes in Parallelprojektion zur x-Achse, rechts oben in Parallelprojektion zur y-Achse und links unten in Parallelprojektion zur z-Achse dargestellt. Aus den drei Projektionen ergibt sich also die räumliche Lage der einzelnen Positionen T1 bis T5 relativ zur Fokus­ zone FZ bzw. deren Mittelpunkt F. Um die Zuordnung der ein­ zelnen Positionen T1 bis T9 in den drei Projektionen zu­ einander zu erleichtern, sind bestimmten Zeitpunkten unter­ schiedliche Grau- oder Farbwerte zugeordnet, so daß ein und dieselbe Position in den drei Projektionen jeweils den glei­ chen Grau- bzw. Farbwert aufweist. Dies ist in Fig. 5 durch unterschiedliche Schraffurdichten und -richtungen veran­ schaulicht.

Rechts unten ist in das Monitorbild eine entsprechende Skala eingeblendet, der die Zuordnung zwischen Grau- bzw. Farbwert und Zeit entnommen werden kann, wobei der Zeitpunkt Null je­ weils dem momentanen Zeitpunkt entspricht. Wie der Skala zu entnehmen ist, befindet sich die Therapieeinrichtung für das in Fig. 6 dargestellte Monitorbild entweder im Ortungsbe­ trieb oder der ersten Betriebsart des Therapiebetriebes, da keine vorausberechneten Positionen des zu zertrümmernden Konkrementes dargestellt sind, die an einer von rechts oben nach links unten verlaufenden Schraffurrichtung erkennbar wären.

Rechts unten im Schirmbild besteht außerdem die Möglichkeit, in einem mit 46 bezeichneten Feld alphanumerische Angaben, beispielsweise bezüglich der Abmessungen der Fokuszone ein­ zublenden. Hier können auch Angaben eingeblendet werden, die eine Ausrichtung der Stoßwellenquelle relativ zum Körper B des Patienten angeben, für die sich eine erhöhte Aufent­ haltswahrscheinlichkeit des zu zertrümmernden Konkrementes in der Fokuszone FZ ergibt. Eine derartige Ausrichtung wird von der Steuer- und Meßeinheit 29 errechnet.

Im Falle des Ausführungsbeispieles gemäß den Fig. 1 bis 3 ist der Öffnungswinkel der Trennfuge zwischen den beiden Linsenteilen 5a und 5b derart gewählt, daß die Trennfuge in demjenigen Bereich, in dem die Drucksensoren PS1 bis PS3 angeordnet sind, eine gute Annäherung an die Gestalt der­ jenigen Wellenfront darstellt, die eine von dem Konkrement C ausgehende sphärische Beugungswelle in der Linse 5 aufweist. In diesem Falle sind die Laufzeitunterschiede, die sich zwi­ schen den unterschiedlichen Stellen der Drucksensoren PS1 bis PS3 und dem Zentrum F der Fokuszone FZ maximal ergeben können, nur gering, so daß im Vergleich zu einer normaler­ weise nur mit hohem Aufwand realisierbaren ideal gestal­ teten Trennfuge eine nur unwesentliche Verbreiterung der Ausgangssignale der Drucksensoren PS1 bis PS3 auftritt, die ohne nennenswerten Einfluß auf die erzielbare Ortsauflösung bleibt.

Übrigens ist die erzielbare Ortsauflösung um so besser, je geringer die Fläche der Drucksensoren ist, jedoch muß hier ein Kompromiß zwischen der erzielbaren Ortsauflösung und der Empfindlichkeit der Drucksensoren, die mit zunehmender Flä­ che ebenfalls zunimmt, getroffen werden. Im Falle der Ver­ wendung von punktförmigen Drucksensoren wäre übrigens eine exakte Ortung allein durch Laufzeitmessung, d. h. ohne Aus­ wertung der Impulsbreite und der Spitzenamplituden, möglich. Da die Drucksensoren jedoch zwangsläufig eine endliche Aus­ dehnung haben müssen, ist die zusätzliche Auswertung der ge­ nannten Größen in der beschriebenen Weise erforderlich.

Die Eichung der Ortungseinrichtung der Therapieeinrichtung erfolgt übrigens zweckmäßigerweise mittels eines Phantoms, das einen in einem geeigneten akustischen Ausbreitungs­ medium, beispielsweise Wasser, an einer genau bekannten Stelle angeordneten Zielkörper, beispielsweise eine Stahl­ kugel, enthält.

Es sind auch von der beschriebenen Anordnung der Druck­ sensoren abweichende Anordnungen möglich. So können bei­ spielsweise die Drucksensoren in nicht dargestellter Weise zwischen der Sammellinse 5 und dem Stoßwellengenerator 2 vorzugsweise in einer die akustische Achse A rechtwinklig schneidenden Ebene angeordnet sein. Außerdem besteht die Möglichkeit, die Drucksensoren auf der der Fokuszone FZ oder der dem Stoßwellengenerator 2 zugewandten Stirnfläche der Sammellinse 5 zu plazieren. Grundsätzlich besteht auch die Möglichkeit, Drucksensoren in einer geeigneten Fläche zwi­ schen der Fokuszone FZ und der akustischen Sammellinse 5 innerhalb der Stoßwellenquelle anzuordnen.

Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind drei Drucksensoren PS1 bis PS3 vorhanden. Es besteht jedoch durchaus die Möglichkeit, mehr als drei Drucksensoren vor­ zusehen. Von Vorteil kann es insbesondere sein, mehrere zur akustischen Achse A konzentrische Ringanordnungen von je­ weils drei kreisringsektorförmigen Drucksensoren vorzusehen, die vorzugsweise in einer gemeinsamen Ebene oder Fläche angeordnet sind.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen ausschließ­ lich Therapieeinrichtungen, die als Quelle fokussierter akustischer Wellen eine Stoßwellenquelle aufweisen. An deren Stelle können aber auch andere akustische Druckimpulsgene­ ratoren vorgesehen sein. Außerdem besteht die Möglichkeit, als Quelle akustischer Wellen eine therapeutische Ultra­ schallquelle vorzusehen, wie sie beispielsweise für die Hyperthermie verwendet wird. Eine solche Ultraschallquelle sendet die Ultraschallwellen nicht als Druckimpulse, sondern als Dauerschall aus.

Die beschriebenen Ausführungsbeispiele betreffen die Anwen­ dung einer erfindungsgemäßen Therapieeinrichtung im Zusam­ menhang mit der Zertrümmerung von Konkrementen. Es sind selbstverständlich auch andere Anwendungen, wie beispiels­ weise die bereits erwähnte Hyperthermie, die Behandlung von Knochenleiden und die Behandlung von Tumoren mit insbe­ sondere negativen Druckimpulsen möglich.

Claims (10)

1. Therapieeinrichtung zur Behandlung mit fokussierten akustischen Wellen, aufweisend eine Quelle (2) fokus­ sierter akustischer Wellen, Mittel (19, 20, Mx, My, Mz) zum Verlagern der Fokuszone (FZ) der fokussierten akusti­ schen Wellen und eines zu behandelnden Objektes (B) rela­ tiv zueinander und eine Ortungseinrichtung (PS1, PS2, PS3, 20, 45), welche die räumliche Position (T1 bis T10) eines mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagen­ den Bereiches (C) innerhalb des Objektes (B) als Funktion der Zeit erfaßt.

2. Therapieeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (19, 20, Mx, My, Mz) zum Verlagern anhand von der Ortungseinrich­ tung (PS1, PS2, PS3, 20, 45) gelieferten Daten die Fokus­ zone (FZ) dem mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereich (C) nachführen.

3. Therapieeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß Steuer- und Meßmittel (29) vorgesehen sind, die anhand von der Ortungseinrichtung (PS1, PS2, PS3, 20, 45) gelieferter Daten die räumliche Position des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereiches (C) vorausbestimmen.

4. Therapieeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Meß­ mittel (29) Fuzzy-Logik enthalten.

5. Therapieeinrichtung nach Anspruch 3 oder 4, da­ durch gekennzeichnet, daß die Beauf­ schlagung des Bereiches (C) mit den fokussierten akusti­ schen Wellen dann erfolgt, wenn sich dessen vorausbestimm­ te Position mit der Fokuszone (FZ) deckt.

6. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuer- und Meßmittel (29) anhand von der Ortungseinrich­ tung (PS1, PS2, PS3, 20, 45) gelieferter Daten unter Be­ rücksichtigung der Geometrie der Fokuszone (FZ) einer Ausrichtung der Quelle (2) fokussierter akustischer Wellen und des zu behandelnden Objektes (B) relativ zueinander ermitteln, für die sich eine erhöhte Aufenthaltswahr­ scheinlichkeit des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereiches (C) in der Fokuszone (FZ) ergibt.

7. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß An­ zeigemittel (45) vorgesehen sind, mittels derer die von der Ortungseinrichtung (PS1, PS2, PS3, 20, 45) gelieferten Daten graphisch dargestellt werden.

8. Therapieeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Daten in Form einer perspektivischen Darstellung die Be­ wegungsbahn des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereiches (C) sowie die Umrisse der Fokuszone (FZ) enthält.

9. Therapieeinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Darstellung der Daten in Form eines zweidimensionalen Bildes erfolgt, in welchem die dritte Dimension durch unterschiedliche Farb- bzw. Grauwerte veranschaulicht ist.

10. Therapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die aktuelle Position des mit den fokussierten akustischen Wellen zu beaufschlagenden Bereiches (C) graphisch hervor­ gehoben ist.