DE4421938A1 - Vorrichtung zur Erzeugung fokussierter akustischer Wellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung fokussierter akustischer Wellen gemäß den im Oberbegriff des Anspruchs 1 ange­ gebenen Merkmalen.

Derartige Vorrichtungen werden in der medizinischen Therapie, bei­ spielsweise bei der Lithotripsie, Hyperthermiebehandlung, Tumor­ therapie, extrakorporalen Chirurgie und ähnlichem eingesetzt, und zwar in der Regel zur impulsweisen Schallerzeugung im Ultraschall­ bereich. Die hierbei verwendeten elektroakustischen Wandler können z. B. elektromagnetischer, elektrohydraulischer oder piezoelektrischer Art sein. Die vorliegende Erfindung betrifft Vorrichtungen mit im wesentlichen kalottenförmigen elektroakustischen Wandlern, insbeson­ dere nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeitende. Bei derartigen bekannten Vorrichtungen sind piezoelektrische Elemente nebenein­ ander auf einem kalottenförmigen Tragkörper angeordnet. Sie werden elektrisch so angesteuert, daß akustische Wellen mit einem Fokus im Mittelpunkt der Kalotte entstehen. Der zu behandelnde Körper wird über eine in der Regelflüssigkeitsgefüllte Vorlaufstrecke akustisch an den Wandler angekoppelt, wobei mittels Ultraschall und/oder Rönt­ genortung eine Positionierung so erfolgt, daß der Fokus bzw. Fokus­ bereich des Wandlers mit dem gewünschten Behandlungsbereich, beispielsweise einem Konkrement, übereinstimmt.

Die nach dem piezoelektrischen Prinzip arbeitenden Wandlerkalotten haben gegenüber elektromagnetisch oder elektrohydraulisch arbeiten­ den Wandlern einen vergleichsweise kleinen Fokusbereich, was bei der Behandlung den Vorteil hat, daß diese in der Regel weitgehend schmerzfrei ist und die Applikation der Stoßwellen sehr gezielt erfolgen kann. Aufgrund der weiter unten noch im einzelnen erläuter­ ten geometrischen Bedingungen ist jedoch die Leistung solcher piezo­ elektrisch arbeitender Wandlerkalotten begrenzt, sie liegt in der Regel niedriger als bei vergleichbaren anderen Systemen, was sich auf die Wiederbehandlungsrate und somit die Behandlungsdauer auswirkt.

Eine Leistungssteigerung der von der Wandlerkalotte abgestrahlten akustischen Leistung ist nach dem derzeitigen Kenntnis stand unter Beibehaltung der Kalottengeometrie nicht möglich bzw. nicht sinn­ voll, da sich sonst die Lebensdauer dieses an sich als fast verschleiß­ frei zu bezeichnenden Wandlersystems erheblich vermindern würde.

Um die Leistung der Wandlerkalotte zu erhöhen, wäre es also erfor­ derlich, die wirksame Abstrahlfläche zu vergrößern, was entweder dadurch erfolgen könnte, daß der Radius der Kalotte bei unveränder­ tem Öffnungswinkel vergrößert wird oder aber der Öffnungswinkel α (Apertur) bei konstantem Radius R vergrößert wird. Ersteres ist nicht zweckmäßig, da dann die Bauhöhe der Schallquelle zunehmen würde. Schon bei den heutigen Wandlerkalotten ist jedoch die maximal zulässige Bauhöhe erreicht, die bei der heute üblichen Anwendung als Tischgerät durch die Höhe des Tisches vorgegeben ist. Weiterhin besteht insbesondere für die Röntgenortung die Forderung, einen handelsüblichen Röntgen-C-Bogen in die Behandlungsvorrichtung einzugliedern. In diesem Falle müssen, wenn Behandlung und Ortung, was sich als zweckmäßig erwiesen hat, achsgleich erfolgen sollen, die Wandlerkalotte mit Ankoppelstrecke und Patientenkörper in die Röntgenortungsstecke D des C-Bogens passen, die üblicherweise zwischen 600 und 700 mm lang ist. Eine Vergrößerung des Kalotten­ radius′ R und damit der wirksamen Abstrahlfläche bei unverändertem Aperturwinkel ist daher in der Praxis nicht möglich. Aber auch die alternativ angesprochene Vergrößerung des Aperturwinkels α scheidet in der Praxis aus, da mit zunehmendem Aperturwinkel die Abschat­ tung durch den Patienten selbst bei vorgegebener Behandlungstiefe T bis etwa zu 150 mm die durch die Flächenvergrößerung erhöhte Leistung kompensiert. Die Obergrenze des nutzbaren Aperturwinkels α wird durch die Anatomie des einzelnen Patienten bestimmt. Als Anhaltswert bei einer beispielsweise in der Lithotripsie wünschens­ werten maximalen Behandlungstiefe T von etwa 150 mm kann dieser Aperturwinkel mit 90 bis 100° angesetzt werden. Ein weiterer un­ erwünschter Effekt bei einer Vergrößerung des Aperturwinkels ist auch, daß die Leistungsdichte in dem ohnehin schon kleinen Fokusbe­ reich noch weiter erhöht würde. Bei höheren Leistungen wäre es jedoch wünschenswert, diesen Fokusbereich zu vergrößern, um die Leistungsdichte nicht noch weiter zu erhöhen.

Bei elektromagnetischen oder elektrohydraulisch arbeitenden Wand­ lern ist es zwar bekannt, den Fokusbereich mittels Reflektoren oder Linsen einzustellen, doch ergibt sich diese Forderung zwingend daraus, daß die nach diesem Prinzip arbeitenden Schallquellen nicht selbst fokussierend sind. Grundsätzlich ist man jedoch bemüht, auf akustische Reflektoren und/oder Linsen nach Möglichkeit zu ver­ zichten, da diese den Wirkungsgrad und damit die wirksame Schallei­ stung negativ beeinflussen.

Ausgehend von dem einleitend genannten Stand der Technik, bei dem eine selbstfokussierende Wandlerkalotte eingesetzt wird, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Steigerung der wirksamen Schalleistung unter Beibehaltung des bisher gebräuchlichen Apertur­ winkels und unter Beachtung der oben erwähnten geometrischen Größenerfordernisse zu erreichen.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch die im kennzeichnen­ den Teil des Anspruchs 1 aufgeführten Merkmale gelöst. Dadurch, daß die Wandlerkalotte zu einem gegenüberliegend angeordneten Reflektor hin geöffnet ist und eine zentrale Ausnehmung aufweist, durch welche die von der Wandlerkalotte ausgehenden und vom Reflektor zurückgeworfenen Schallwellen zu ihrem Fokusbereich am Behandlungsort gelangen, kann der Kalottenradius unter Beibehaltung des gewünschten Aperturwinkels erheblich vergrößert werden. Der hierdurch insbesondere im Randbereich entstehende Flächenzuwachs ist wesentlich größer als der durch die zentrale Ausnehmung auf­ tretende Verlust, verglichen mit der Abstrahlfläche einer Wandlerka­ lotte nach dem Stand der Technik. Es ist somit möglich, bei ver­ gleichbarer Bauhöhe auch unter Berücksichtigung etwaiger am Reflek­ tor auftretender Verluste die wirksame akustische Leistung des Wand­ lers erheblich zu steigern.

Die Anordnung eines solchen Reflektors ergibt jedoch auch weitere Vorteile. So kann der Fokus bzw. Fokusbereich verstellt werden, indem der Abstand zwischen Wandler und Reflektor verändert wird, und zwar ohne daß der Wandler bewegt werden muß. Es genügt also eine Verschiebung des Reflektors in Achsrichtung, um den Fokusbe­ reich in Achsrichtungslage zu verändern. Des weiteren kann durch ein Schwenken des Reflektors der Fokusbereich selbst variiert werden, so daß zwar einerseits nach wie vor die Möglichkeit besteht, den für piezoelektrische Wandlerkalotten typischen engerbegrenzten Fokusbe­ reich einzustellen, andererseits jedoch auch den von anderen Wand­ lern bei höheren Leistungen eingesetzten weiteren Fokusbereich zu wählen.

Da die Wandlerkalotte aufgrund der zentralen Ausnehmung nur in einem in Draufsicht etwa ringförmigen Bereich wirksam ist, kann der Reflektor entsprechend ausgebildet sein, das heißt, im Zentrum kann ohne weiteres zum Beispiel ein Ultraschallscanner angeordnet sein oder aber ein Anschluß für ein Röntgengerät, dessen Röntgenbildver­ stärker sich über dem Patienten befindet.

Je nach Anforderungen an die geometrischen Abmessungen der Vor­ richtung bzw. die Größe des Fokusbereiches kann der Reflektor zumindest in seinem ringförmigen wirksamen Bereich beispielsweise konvex oder auch konkav ausgebildet sein. Die konvexe oder kon­ kave Ausgestaltung des Reflektors führt gegenüber einem ebenen Reflektor zu einer Aufweitung des Fokusbereichs. Insbesondere bei großaperturigen Schallquellen mit entsprechend kleinem Fokusbereich kann durch diese Maßnahme das Fokusvolumen den therapeutischen Anforderungen angepaßt werden. Bei konvexem Reflektor kann des weiteren bei unveränderter Bauhöhe (D minus K in Fig. 1) gemessen in der Wandlersymmetrieachse, unveränderter Behandlungstiefe T und unverändertem Aperturwinkel α der Schallquelle, bezogen auf den ebenen Reflektor, eine flächenmäßig noch größere Wandlerkalotte eingesetzt werden.

Eine Aufweitung des Fokusbereiches ist jedoch nicht nur durch die vorbeschriebenen Anordnungen und Ausbildungen des Reflektors möglich, sondern kann auch durch eine akustische Linse erfolgen.

Und zwar kann gemäß der Erfindung in der zentralen Ausnehmung der Wandlerkalotte eine Zerstreuungslinse angebracht sein.

Um die Leistung des Gesamtsystems weiter zu steigern, kann im Zentrum des Reflektors ein weiterer, direkt strahlender elektroakusti­ scher Wandler angeordnet sein. Ein solcher zusätzlicher Wandler kann beispielsweise ein Wandler nach dem elektromagnetischen Prinzip sein, der aufgrund seiner Krümmung ebenfalls selbsttätig fokussierend ist. Dabei sollte der Krümmungsradius der kleineren direkt strahlenden Wandlerkalotte kleiner sein als der der großen (indirekt strahlenden) Wandlerkalotte. Anstelle eines selbsttätig fokussierenden Wandlers kann auch ein planer, beispielsweise elek­ tromagnetischer Wandler mit vorgeschalteter Linse oder eine Funken­ strecke mit Ellipsoidreflektor vorgesehen sein. Der Ellipsoidreflektor sitzt dann innerhalb des ringförmigen Reflektors und die Funken­ strecke innerhalb der Vorlaufstrecke der großen Wandlerkalotte. Auch eine Zylinderquelle mit Paraboloidreflektor ist dort einsetzbar. Mit einem solchen kombinierten System kann nicht nur eine Lei­ stungssteigerung, sondern auch die Vielfalt der Therapiemöglichkeiten erhöht werden. So ist es beispielsweise denkbar, daß die große Wandlerkalotte für energieaufwendige Behandlungen, wie beispiels­ weise die Nierensteinzertrümmerung eingesetzt wird, während der kleine zentrale Wandler für weniger energieintensive Behandlungen, wie beispielsweise die Behandlung von Speichelsteinen, oder auch die Tumortherapie mit Dauerschallbehandlung eingesetzt wird.

Eine gezielte Vergrößerung des Fokusbereichs kann auch dadurch erfolgen, daß der Reflektor einen ringförmigen Teil aufweist, der im Verhältnis zum übrigen Reflektor axial verstellbar ist, so daß die wirksame (ringförmige) Reflektorfläche in zwei zueinander axial verstellbare Flächenbereiche geteilt ist. Wenn diese Flächenbereiche aus einer gemeinsamen Ebene heraus verschoben werden, so erfolgt eine Defokussierung, wodurch der Fokusbereich größer wird.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in den Figuren dargestell­ ten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1 in stark schematischer Darstellung einen fokussie­ renden Wandler nach dem Stand der Technik mit Patientenkörper und Röntgen-C-Bogen,

Fig. 2 einen Axialschnitt einer ersten Ausführung nach der Erfindung und

Fig. 3 bis 12 weitere Ausführungsformen in Darstellung nach Fig. 2.

Anhand von Fig. 1 sind die geometrischen Bedingungen bei einer Vorrichtung nach dem Stand der Technik, beispielsweise einem Lithotriptor, dargestellt. Die mit nebeneinander angeordneten und parallel angesteuerten piezoelektrischen Elementen bestückte Wand­ lerkalotte ist mit 1 gekennzeichnet. Der Fokus 2 der Wandlerkalotte 1 ist zwar punktförmig dargestellt, ergibt in der praktischen Bauaus­ führung jedoch einen Fokusbereich, in dem der Schalldruck maximal ist. Der zu behandelnde Körper 3 ist in üblicher Weise so zur Wand­ lerkalotte 1 angeordnet, daß der Fokus 2 innerhalb des Körpers 3 liegt. Die Wandlerkalotte 1 ist in an sich bekannter Weise derart in ein Tischgestell eingegliedert, daß der Körper 3 auf der Tischfläche dieser Vorrichtung zu liegen kommt, wobei zwischen der Wandlerka­ lotte 1 und dem Körper 3 eine flüssigkeitsgefüllte Vorlaufstrecke besteht. Da neben der Ultraschallortung häufig auch die Röntgen­ ortung erforderlich ist, die bevorzugt achsgleich mit der Wandler­ achse 1 erfolgen soll, ist eine entsprechende Röntgenortungseinrich­ tung vorzusehen, die aus einem handelsüblichen Röntgen-C-Bogen 4 bestehen kann, der entweder fest mit der Behandlungseinrichtung verbunden oder aber an diese anschließbar ist. Der Röntgen-C-Bogen weist einen Röntgenstrahler 5 sowie einen gegenüberliegend angeord­ neten Röntgenbildverstärker 6 auf, die in einem vorgegebenen Ab­ stand D angeordnet sind, der beispielsweise 700 mm beträgt. Mit K ist der verbleibende Abstand zwischen Fokus 2 und Röntgenbildver­ stärker 6 bezeichnet. Mit T ist die theoretische maximale Behand­ lungstiefe angegeben. Die tatsächliche Behandlungstiefe ist in der Praxis geringer.

Zu den anhand von Fig. 1 dargestellten geometrischen Zusammen­ hängen ist zu sagen, daß der Abstand D vorgegeben ist. Wenn man dann für den Abstand K ein Maß wählt, das auch bei einem korpu­ lenten Körper noch einen ausreichenden Abstand zum Röntgenbildver­ stärker 6 und andererseits eine akzeptable Bildqualität ermöglicht, dann ergibt sich der maximal mögliche Radius R der Wandlerkalotte 1 in der Praxis zwingend.

Berücksichtigt man weiterhin, daß der Aperturwinkel α durch die Anatomie des Patienten vorgegeben ist und deshalb nicht über einen Maximalwert hinaus vergrößert werden darf, so ergibt sich daraus in der Praxis, daß die wirksame Abstrahlfläche der Wandlerkalotte 1 etwa proportional dem Quadrat des Radius R der Wandlerkalotte 1 ist. Daraus ergibt sich bei den derzeit einsetzbaren Piezoelementen für diese Bauart eine obere Leistungsgrenze.

Um innerhalb dieser sich aus der Differenz D minus K ergebenden maximalen Bauhöhe bei gleichem Aperturwinkel α eine größere wirksame Abstrahlfläche auf der Wandlerkalotte 1 zu realisieren, ist gemäß der Erfindung der Radius R der Wandlerkalotte im Vergleich zu marktüblichen Wandlerkalotten 1 zwar erheblich vergrößert wor­ den, doch ist durch Umkehr der Abstrahlrichtung sowie Anordnung eines Reflektors der Weg, den die Schallwellen bis zum Fokus 2 zurücklegen entsprechend vergrößert worden, so daß diese zulässige Bauhöhe (D-K) nicht überschritten wird.

In den Fig. 2 bis 12 ist die Wandlerkalotte mit 1a gekennzeichnet. Es versteht sich, daß trotz gleicher Bezeichnung der konstruktive Aufbau der Wandlerkalotte, insbesondere der Radius R_a stark diffe­ rieren kann in Abhängigkeit des verwendeten Reflektors. Der Radius R_a dieser Wandlerkalotten 1a ist, wie sich aus den Figuren ergibt, erheblich größer als der Radius R der Wandlerkalotte 1 in Fig. 1. Der Aperturwinkel α hingegen ist gleichgeblieben. Die Wandlerkalot­ te 1a ist jedoch mit ihrer wirksamen Abstrahlfläche nicht zum Körper 3 hin gerichtet, sondern genau umgekehrt, nämlich auf einen darunter angeordneten Reflektor 7a (Fig. 2) in Form einer ebenen Scheibe. Weiterhin weist die Wandlerkalotte 1a eine zentrale Ausnehmung 8a auf, durch die die von der Reflektorfläche 9a des Reflektors 7a reflektierten Schallwellen 10 durch die Wandlerkalotte 1a zum Fo­ kusbereich 2 hindurchtreten. Die von der in Draufsicht ringförmigen Wandlerkalotte 1a ausgehenden Schallwellen gelangen also nicht direkt in den Fokusbereich 2, sondern zunächst auf den Reflektor 7a, an dessen Reflektorfläche 9a sie in Richtung der Ausnehmung 8a reflektiert werden.

Innerhalb des Reflektors 7a ist zentral ein Ultraschallscanner 11 angeordnet mit dem vor und während der Schallwellenbehandlung der zu therapierende Bereich im Körper 3 beobachtet werden kann. Da in diesem zentralen Bereich des Reflektors 7a keine Schallwellenre­ flektion erfolgt, kann dieser Bereich auch den Anforderungen ent­ sprechend anders genutzt werden.

Bei der Ausführung nach Fig. 3, die sich von der nach Fig. 2 le­ diglich durch den Reflektor 7b unterscheidet, ist anstelle des in den Reflektor 7a eingegliederten Ortungswandlers 11 ein Freiraum 12 für einen Röntgenstrahler 13 vorgesehen. Der Röntgenstrahler 13 kann entweder fest installiert sein oder auch Teil eines Röntgen-C-Bogens sein, der im Bedarfsfalle an den Reflektor 7b ankuppelbar ist. Die ringförmige Reflektorfläche entspricht der vorbeschriebenen Aus­ führung nach Fig. 2.

Bei der anhand von Fig. 4 dargestellten Ausführung ist ein Reflektor 7c vorgesehen, der in seinem Zentrum ebenfalls einen Freiraum 12 für einen Röntgenstrahler 13 aufweist, jedoch im Unterschied zu dem anhand von Fig. 3 beschriebenen Reflektor 7b im übrigen Bereich eine zur Wandlerkalotte 1a hin konvexe Form hat. Die wirksame Reflektorfläche 9b ist konvex gewölbt, was zu einer Aufweitung des Fokusbereiches 2a führt.

Bei der anhand von Fig. 5 dargestellten Ausführung ist in der Aus­ nehmung 8a der Wandlerkalotte 1a eine Zerstreuungslinse 14 ange­ bracht, die dazu dient, den Fokusbereich 2b zu erweitern und somit die Leistungsdichte im Fokusbereich zu verringern.

Anhand von Fig. 6 ist ein zum Wandler 1a hin konkaver Reflektor 7d dargestellt, auch hierdurch wird eine Aufweitung des Fokusberei­ ches 2a erzielt. Zum Vergleich in Fig. 7 ein zum Wandler 1a hin konvexer Reflektor 7e, ähnlich dem Reflektor 7c in Fig. 4, jedoch in durchgehender Ausführung ohne Mittenausnehmung. Auch hierdurch wird eine Aufweitung des Fokusbereiches 2a erreicht.

Anhand von Fig. 8 ist die Schwenkbarkeit (Pfeil 20) eines ebenen Reflektors 7a um die Schwenkachse 17 dargestellt. Durch Schwenken des Reflektors 7a in die strichpunktiert dargestellten Stellungen kann der Fokus 2 räumlich verlagert werden. Für den durch den Pfeil 20 in den Fig. 6 und 7 angedeuteten Fall eines schwenkbaren kon­ vexen bzw. konkaven Reflektors wird beim Schwenken darüberhinaus die Symmetrie des konvergierenden Schallbündels aufgehoben, was zu einer Aufweitung des Fokusbereiches führt. Somit entsteht durch das Schwenken eines konvexen bzw. konkaven Reflektors eine Schall­ quelle mit in seiner Größe veränderbarem Fokusbereich. Durch ent­ sprechendes Schwenken der gesamten, aus Wandler 1a und konvexem bzw. konkavem Reflektor 7c, 7d bestehenden Schallquelle können die Größe des Fokusbereiches und die räumliche Position des Fokusberei­ ches unabhängig voneinander eingestellt werden.

Bei der anhand von Fig. 9 dargestellten Ausführung ist der plane Reflektor, der prinzipiell dem Reflektor 7a nach den Fig. 1 und 8 entspricht, in zueinander in Richtung der Wandlerachse 16 verschieb­ bare Reflektorteile 7a′ und 7a″ aufgeteilt. Durch Verschieben der wirksamen Reflektorflächen 9a′ und 9a′′ zueinander kann der Fokus­ bereich 2, 2b in weiten Grenzen variiert werden. Auch kann der Fokusbereich durch gleichzeitiges axiales Verstellen der Reflektor­ teile 7a′ und 7a′′, wie dies anhand der unteren strichpunktierten Darstellung in Fig. 9 erkennbar ist, axial verschoben werden. Statt einer solchen axialen Verschiebung kann natürlich auch eine axiale Verschiebung der Wandlerkalotte 1a vorgesehen sein.

Die maximale Schalleistung kann mit einer Vorrichtung erreicht werden, wie sie in Fig. 10 dargestellt ist. Dort ist das für die Re­ flektion von Schallwellen ohnehin unwirksame Zentrum des Reflek­ tors 7a durch einen zweiten Wandler 15 ersetzt. Es handelt sich hierbei ebenfalls um einen selbstfokussierenden Wandler, der nach dem elektromagnetischen Prinzip arbeitet. Es kann als Wandler 15 beispielsweise auch ein piezoelektrischer eingesetzt werden. Der Krümmungsradius dieser direkt ab strahlenden zweiten Wandlerkalotte 15 ist kleiner als der der Wandlerkalotte 1a. Der Fokus 2 des Wand­ lers 1a bzw. bei Verwendung oder Anordnung eines entsprechenden Reflektors sein Fokusbereich sowie der Fokus 2c des zentralen Wand­ lers 15 liegen zwar auf derselben Achse 16, fallen jedoch nicht zwingend zusammen. Auch auf diese Weise kann bei geeigneter Verstellung eines der beiden Wandler oder aber auch des Reflektors 7a der Fokusbereich aufgeweitet werden. Wegen der in Fig. 10 dargestellten unterschiedlichen Behandlungstiefe T und t der beiden Wandler 1a und 15, werden die Wandler 1a und 15 auch unabhängig voneinander eingesetzt. So ist beispielsweise der große indirekt arbeitende Wandler 1a für energetisch extensive Behandlungen, wie beispielsweise die Zertrümmerung von Nierensteinen einsetzbar, während der leistungsschwächere Wandler 15 mit seiner geringeren Behandlungstiefe t beispielsweise zur Behandlung von Speichelstei­ nen, bei der Osteotherapie, bei der Behandlung von Weichteilschmer­ zen oder auch zur Dauerschall- oder gepulsten Dauerschallbehand­ lung, z. B. Hyperthermie eingesetzt werden kann. Es ist also mit einem solchen zweiten Wandler 15 nicht nur eine Steuerung des Fokusbereiches, sondern auch eine erweiterte Anwendung verbunden. Die Behandlungstiefe t entspricht etwa einem Drittel der Behand­ lungstiefe T.

Fig. 11 zeigt eine Ausführung ähnlich der in Fig. 10 dargestellten mit dem Unterschied, daß dort der zweite Wandler 15a nicht selbst­ fokussierend, sondern als planer Wandler (beispielsweise ein piezo­ elektrischer oder ein elektromagnetischer Wandler) ausgebildet ist. Die Fokussierung erfolgt mittels einer in den Ringraum des Reflek­ tors 7a eingegliederten Linse 18. Auch hier können der Wandler 1a und der Wandler 15a auf denselben Fokus 2 gerichtet sein oder aber auch einen Fokusbereich erzeugen.

Bei der anhand von Fig. 12 dargestellten Ausführung ist der zweite Wandler 15b in Form einer Funkenentladungsstrecke mit Ellipsoidre­ flektor 19 vorgesehen, also mit einer Unterwasser-Funkenstrecke im Brennpunkt des Ellipsoidreflektors 19.

Die vorstehenden Ausführungen verdeutlichen nur beispielhaft, wel­ che mannigfaltigen Möglichkeiten mit einem indirekt arbeitenden kalottenförmigen Wandler 1a mit zentrischer Öffnung gegeben sind. Es versteht sich, daß die anhand der Fig. 2 bis 9 beispielhaft be­ schriebenen Ausbildungen und Einstellmöglichkeiten von Reflektor und/oder Wandler auch mit den Ausführungen nach den Fig. 10 bis 12 kombiniert werden können. Auch kann in den zentrischen Frei­ raum des Reflektors 7a praktisch jeder beliebige elektroakustische Wandler, je nach Anforderung, angeordnet werden.

Bei allen diesen Ausführungen kann die Wandlerkalotte 1a in der Vorrichtung fest eingebaut sein, da die axiale Anpassung des Fokus­ bereiches 2 auf den zu behandelnden Bereich im Körper 3 durch entsprechende axiale Verstellung des Reflektors 7a, 7b, 7c, 7d, 7e in bezug auf die Wandlerkalotte 1a erfolgen kann. Dies ermöglicht eine weitere raummäßige Optimierung der Vorrichtung.

Bezugszeichenliste

1, 1a Wandlerkalotte
2, 2a, 2b, 2c Fokus, Fokusbereich
3 Körper
4 Röntgen-C-Bogen
5 Strahler
6 Röntgenbildverstärker 7a, 7a′, 7a′′, 7b, 7c, 7d, 7e Reflektor
8a Ausnehmung
9a, 9b, 9c wirksame Reflektorfläche
10 Schallwellen
11 Ultraschallscanner
12 Freiraum
13 Röntgenstrahler
14 Zerstreuungslinse
15, 15a, 15b Zweiter Wandler
16 Achse
17 Schwenkachse
18 Linse
19 Ellipsoidreflektor
20 Pfeil (Schwenkbarkeit)
R Radius der Wandlerkalotte
D Abstand zwischen Röntgenstrahler und Röntgen­ bildverstärker
K Abstand
α Aperturwinkel
T Behandlungstiefe
t Behandlungstiefe des zentralen Wandlers

Claims (16)

1. Vorrichtung zur Erzeugung fokussierter akustischer Wellen, insbesondere zur therapeutischen Behandlung eines menschlichen oder tierischen Körpers, mit einem im wesentlichen kalottenförmigen - elektroakustischen Wandler (1a), dadurch gekennzeichnet, daß die Wandlerkalotte (1a) zu einem gegenüberliegend angeordneten Reflek­ tor (7a-e) hin geöffnet ist und eine zentrale Ausnehmung (8a) auf­ weist, durch welche die von der Wandlerkalotte (1a) ausgehenden und vom Reflektor (7a-e) zurückgeworfenen Schallwellen (10) zu ihrem Fokusbereich (2, 2a, 2b) am Behandlungsort gelangen.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Reflektorfläche (9a, 9b) ringförmig ausgebildet ist und zentrisch im Reflektor (7a-e) eine Ortungseinrichtung (11, 13) vorgesehen oder anschließbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7a, 7b) eine plane wirksame Reflektorfläche (9a) aufweist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7c, 7e) eine konvexe wirk­ same Reflektorfläche (9b) aufweist.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7d) eine konkave wirksame Reflektorfläche (9d) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7a) eine zentrische Aus­ nehmung aufweist, in die ein direkt abstrahlender elektroakustischer Wandler (15, 15a, 15b) eingegliedert ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der direkt abstrahlende Wandler (15) eine Wandlerkalotte aufweist, deren Krümmungsradius kleiner ist als der der indirekt wirksamen Wandlerkalotte (1a).

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der auf den Reflektor gerichtete Wandler (1a) aus piezoelektrischen Wandlerelementen aufgebaut ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der innerhalb des Reflektors (7a) angeord­ nete Wandler (15, 15a) ein elektromagnetischer Wandler ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7a) zwei axial zueinander verstellbare Ringe (7a′ und 7a′′) aufweist, die jeweils einen Teil der wirksamen Reflektorfläche (9a) bilden.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß in der zentralen Ausnehmung (8a) des Wandlers (1a) eine akustische Zerstreuungslinse (14) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Abstand vom Reflektor (7a-e) zum piezoelektrischen Wandler (1a) verstellbar ist.

13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7a-e) innerhalb der Vor­ richtung in seinem Abstand zum piezoelektrischen Wandler (1a) verstellbar ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7a-e) und der ggf. darin befindliche Wandler schwenkbar angeordnet ist.

15. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der Reflektor (7a) mindestens zwei zuein­ ander verstellbare wirksame Reflektorflächen aufweist, derart, daß durch Verstellen die Größe des Fokusbereiches (2b) veränderbar ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der innerhalb des Reflektors (7a) angeord­ nete Wandler (15, 15a) als piezoelektrischer Wandler, zur Erzeugung von Dauerschall oder gepulstem Dauerschall, und der auf den Reflek­ tor gerichtete Wandler (1a) als piezoelektrischer Wandler, zur Erzeu­ gung von Impulsschall, ausgebildet ist.