DE68925702T2

DE68925702T2 - Gerät zur Stosswellen-Behandlung

Info

Publication number: DE68925702T2
Application number: DE68925702T
Authority: DE
Inventors: Nobuki Kudo; Koji Saito
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-10-26
Filing date: 1989-10-26
Publication date: 1996-09-19
Anticipated expiration: 2009-10-27
Also published as: DE68925702D1; US5174294A; DE68915935D1; EP0367116B1; EP0548048A1; EP0367116A1; DE68915935T2; EP0548048B1

Description

Die Erfindung betrifft ein Gerät zur Schock- bzw. Stoßwellen-Behandlung nach den Oberbegriffen der Ansprüche 1 und 6. Die WO 87/01927 offenbart ein Gerät mit den Merkmalen dieser Oberbegriffe Echowellen von Stoßwellen mit verringerter Leistung werden zu Zwecken der Anzeige verarbeitet.
Fig. 1 zeigt einen herkömmlichen Stoßwellengenerator 1 zum Zerstören oder Zertrümmern eines Konkrements oder dergleichen innerhalb eines lebenden Körpers, wie er in der japanischen Patent-Offenlegungsschrift 62-49843 offenbart ist. Bei diesem Stoßwellengenerator 1 besitzt ein Stoßwellenwandler 2 mit einer sphärisch-konkaven Vorderfläche bestimmter Krümmung ein zentrales Durchgangsloch 2a bestimmter Form, wobei der Wandler 2 von einem Halteelement 3 gelagert wird, welches an der Rückseite des Wandlers 2 angebracht ist. Eine Ultraschallwellensonde 4 zum Abtasten des lebenden Körpers zwecks Bildung eines B-Modus-Schnittbildes oder dergleichen ist an ihrem einen Ende mit einer Ultraschallwellen-Sende-Empfangs-Fläche oder -Feldanordnung 4a ausgestattet, wobei sich das Feld 4a in der gleichen Kugelfläche wie die Vorderfläche des Wandlers 2 befindet oder in einer gegenüber der Vorderfläche des Wandlers 2 zurückgezogenen Position. Der Stoßwellengenerator 1 befindet sich über einen Wasser enthaltenden Wassersack 5 mit einem lebenden Körper 6 in Berührung.
Wenn beispielsweise ein Konkrement innerhalb eines lebenden Körpers unter Verwendung des oben beschriebenen Stoßwellengenerators 1 zertrümmert werden soll, so ist die Positionierung eines Konzentrationspunkts erforderlich. D.h., der Konzentrationspunkt der von dern Wandler 2 erzeugten Stoßwellen wird so eingestellt, daß er mit dem Konkrement zusammenfällt. Dieses Positionieren des Konzentrationspunkts wird bewirkt, indem ein B- Modus-Schnittbild des lebenden Körpers sowie eine Zielmarkierung, welche den Konzentrationspunkt der Stoßwellen darstellt, auf einer Anzeige dargestellt werden und Koinzidenz zwischen der Zielmarkierung und dem Konkrement auf der Anzeige hergestellt wird. In diesem Fall wird die Zielmarkierung abhängig von dem Ultraschallwellengenerator 1 geometrisch bestimmt.
In der Praxis ist es jedoch nicht einfach, die Lage des zu zertrümmernden Objekts wie etwa der Konkretion oder Konkretionen in dem B-Modus-Bild auf der Anzeige auszumachen. Die Zielmarkierung innerhalb des B-Modus-Bildes wird abhängig von dem Generator geometrisch bestimmt, und der aktuelle Konzentrationspunkt der von dem Wandler erzeugten Stoßwellen weicht häufig von der Zielmarkierung etwas ab oder ist gegenüber dieser verschoben. Der tatsächliche Konzentrationspunkt der Stoßwellen läßt sich jedoch nicht sicher feststellen. Außerdem lassen sich nach der Erzeugung der Stoßwellen für das Objekt, beispielsweise das Konkrement, die Ergebnisse der Stoßwellenerzeugung nur schwierig ermitteln, beispielsweise läßt sich eine Zertrümmerung oder ein nicht-zertrümmerter Zustand sowie Ausmaß und Erscheinungsbild der Zertrümmerung des Konkrements nur schwierig feststellen.
Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein Gerät zur Schockwellen-Behandlung anzugeben, welches frei von den oben erläuterten Unzulänglichkeiten und Nachteilen des Standes der Technik und imstande ist, leicht die Lage eines zu zertrümmernden Objekts und einen momentanen Konzentrationspunkt der von dem Stoßwellenwandler erzeugten Stoßwellen zu bestätigen, sowie auch die Ergebnisse der Stoßwellenerzeugung beim Objekt zu bestätigen.
In Übereinstimmung mit einem Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Schockwellen-Behandlungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 1 geschaffen.
In Übereinstimmung mit einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung wird ein Schockwellen-Behandlungsgerät mit den Merkmalen des Anspruchs 6 geschaffen.
Das obige sowie weitere Ziele, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigen:
Fig. 1 eine Längsschnittansicht eines herkömmlichen Stoßwellengenerators;
Fig. 2 ein Blockdiagramm eines Geräts zur Schock- bzw. Stoßwellen-Behandlung, das zur Unterstützung der Beschreibung der Ausführungsbeispiele der Erfindung offenbart ist;
Fig. 3 bis 5 schematische Ansichten eines Objekts, welches durch von einem erfindungsgemäßen Wandler erzeugte Stoßwellen zertrümmert werden soll,
Fig. 6 ein Blockdiagramm eines weiteren Geräts zur Stoßwellen-Behandlung;
Fig. 7 ein Zeitdiagramm mit einer Darstellung von Impulsen, die Betätigungszeitpunkte in dem in Fig. 6 gezeigten Gerät repräsentieren;
Fig. 8 ein Blockdiagramm eines weiteren Geräts zur Stoßwellen-Behandlung;
Fig. 9 ein Zeitdiagramm mit Impulsen, die Betätigungszeitpunkte bei dem in Fig. 8 gezeigten Gerät repräsentieren;
Fig. 10 eine schematische Ansicht eines B-Modus-Schnittbilds und eines M-Modus- Bilds auf einer Anzeige, die bei den in Fig. 6 und 8 dargestellten Geräten erhalten werden;
Fig. 11 ein Blockdiagramm eines ersten Ausführungsbeispiels eines Geräts zur Schock bzw. Stoßwellen-Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 12 ein Zeitdiagramm mit Impulsen, die Betätigungszeitpunkte bei dem in Fig. 11 gezeigten Gerät repräsentieren;
Fig. 13 ein Teil-Blockschaltbild eines weiteren Ausführungsbeispiels einer Ultraschallwellensonde, die in einem Gerät zur Stoßwellen-Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung eingesetzt wird;
Fig. 14 ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Geräts zur Stoßwellen-Behandlung in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung.

Beschreibung der bevorzugten Ausführungsbeispiele

Bezugnehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche oder ähnliche Elemente in sämtlichen Ansichten bedeuten und bei denen deshalb auf eine wiederholte Beschreibung dieser Elemente aus Gründen der Kürze verzichtet wird, zeigt Fig. 2 ein Gerät zur Stoßwellen-Behandlung.
In Fig. 2 enthält ein Stoßwellengenerator 16 einen Stoßwellenwandler 16a mit einer kugelförmig-konkaven Oberfläche zur Erzeugung von Stoßwellen von dieser und einen mit flexiblen Bälgen 16c versehenen Wassersack 16b zum Bewirken einer effektiven Aussendung der Stoßwellen auf einen lebenden Körper P, beispielsweise um ein Konkrement 31 eines Objekts 32, beispielsweise einer Niere, zu zertrümmern. Der Stoßwellenwandler 16a ist mit einem mittigen Loch (Mittelloch) versehen. Bei dieser Ausführungsform lassen sich als Stoßwellenwandler 16a verschiedene Geräte einsetzen, beispielsweise ein Vibrator mit konkav-halbkugeliger Form, eine Schallquelle auf der Grundlage einer elektromagnetischen Induktion, bestehend aus einer Kombination aus einer Spiraispule und einer Metall- Membran, die in der Nähe der Spule angeordnet ist, und dergleichen. Eine Ultraschallwellensonde 17 mit einer Ultraschallwellen-Sende-Empfangs-Fläche oder -Feldanordnung 17a an ihrem Ende ist in dem Mittellochabschmitt des Stoßwellenwandlers 16a angeordnet. Die Ultraschallwellensonde 17 sendet eine Ultraschallwelle in Richtung des lebenden Körpers P und empfängt von diesem ein Ultraschallwellen-Echo, um den lebenden Körper P abzutasten und ein B-Modus-Schnittbild, ein CFM-Bild (Farbströmungsabbild) und ein M-Modus-Bild zu erhalten.
Eine Zeitablaufsteuerung 20 gibt ein Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal an einen Verzögerungszähler 19 und einen Pulsgeber 21 ab. Der Pulsgeber 21 sendet ein Treibersignal an den Stoßwellenwandler 16a, um diesen anzutreiben, wobei dessen Antriebs-Zeitsteuerung durch das Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal gesteuert wird, welches von der Zeitablaufsteuerung 20 geliefert wird. Der Verzögerungszähler 19 gibt einen verzögerten Impuls DP an einen RPG (Raten- bzw. Nenn-Pulsgenerator), der zeitlich um eine gewisse Zeitspanne gegenüber dem zeitlichen Auftreten der Stoßwellenerzeugung verzögert ist. Die Verzögerungszeit des von dem Verzögerungszähler 19 ausgegebenen verzögerten Impulses DP wird von einem Verzögerungszeiteinsteller 18 gesteuert.
Der Pulsgenerator 10 erzeugt einen verzögerten Vollbildimpuls DFP für eine Sende- Empfangs-Steuerung 11 und einen DSC (Digitalen Abtastwandler) 14 in Synchronisation mit dem verzögerten Impuls DP, der von dem Verzögerungszähler 19 ausgegeben wird. Die Sende-Empfangs-Steuerung 11 steuert die Ultraschallwellensonde 17 so, daß diese die Ultraschallwelle in Richtung auf den lebenden Körper P sendet oder sie von ihm empfängt. Die Sende-Empfangs-Steuerung 11 enthält einen Sender und einen Empfänger. Der Sender enthält ein Sendeverzögerungsgerät zum Einstellen einer gewissen Verzögerungszeit zum Senden des verzögerten Vollbildimpulses und einen Impulsgeber zum Erzeugen eines Impulses zum Ansteuern der Feldanordnung 17a der Ultraschallwellensonde 17 in Synchronisation mit der durch die Sendeverzögerungseinrichtung vorgegebenen Zeitverzögerung. Der Empfänger enthält einen Vorverstärker zum Verstärken eines durch die Ultraschallwellensonde 17 empfangenen Ultraschallwellen-Echos, eine Empfangs-Verzögerungseinrichtung zum Einstellen einer gewissen zeitlichen Verzögerung für die Abgabe des verstärkten Ultraschallwellen-Echos, und einen Addierer zum Addieren der verzögerten Echos.
Ein B-Modus-Prozessor 12 enthält einen Detektor zum Ausführen einer Amplitudendemodulation des Ausgangs-Additionssignals der Sende-Empfangs-Steuerung 11 und einen A/D- (Analog-Digital)-Wandler zum Umsetzen des amplitudenmodulierten Signals in ein digitales demoduliertes Signal, um ein monochromes B-Modus-Schnittbild zu erhalten. Die Arbeitsergebnisse des B-Modus-Prozessors 12 werden an den DSC 14 gesendet. Ein CFM- (Farbströmungsabbildungs-)Prozessor 13 enthält einen Phasendetektor zum Ausführen einer Phasenerfassung des Ultraschallwellen-Echos, ein MTI-Filter (Filter zur Anzeige eines sich bewegenden Ziels) zum Beseitigen der Clutter-Komponente (von Störzeichen) des Ausgangssignals des Phasendetektors, einen Selbstkorrelator zum Durchführen einer Selbstkorrelation des Ausgangssignals des MTI, um eine Ultraschallwellen-Doppler-Änderungsfrequenz zu erhalten, und einen Prozessor zum Bearbeiten der Durchschnittsgeschwindigkeit und der Leistung eines sich bewegenden Objekts nach Maßgabe der Ultraschallwellen- Doppler-Anderungsfrequenz, um ein CFM-Bild (Farbströmungsabbild) zu erhalten. Das heißt, der CFM-Prozessor 13 führt den Farbströmungsabbild-Prozess zum Erhalten eines CFM-Bildes aus. Das von dem CFM-Prozessor 13 erhaltene Ergebnis wird dem DSC 14 zugeführt.
Der DSC 14 besitzt einen Vollbildspeicher (FM) 14a, in welchem die Abtast-Umsetzung zwischen dem Abtast- und dem Anzeigesystem ausgeführt wird. Der zeitliche Ablauf des Einschreibens von Daten in den FM 14a des DSC 14 wird durch den verzögerten Vollbildimpuls DFP bestimmt, welcher von dem RPG 10 ausgegeben wird. Die Daten des B- Modus-Sclmittbildes und des CFM-Bildes werden in dem FM 14a des DSC 14 gespeichert. Das Abtastumwandlungsergebnis in dem DSC 14 wird einer Farbanzeige 15 zugeführt. Auf der Farbanzeige 15 werden das monochrome B-Modus-Schnittbild 15a und das CFM- Bild 15b in überlagerter Weise dargestellt.
Wenn die Stoßwellen von dem Stoßwellenwandler 16a erzeugt werden, wird im Konzentrationspunkt ein starker Druck von einigen 100 bis 1000 bar erzeugt. Wie in Fig. 3 gezeigt ist, empfängt bald nach dem Auftreffen der Stoßwelle 33 auf einem zu zertrümmernden Objekt 31, beispielsweise einem Konkrement, das Objekt 31 einen starken Druck und wird in einer Richtung F bewegt. Wenn dann die Stoßwelle 33 durch das Objekt 31 hindurch gelaufen ist, wird das Objekt 31 durch eine Unterdruckkomponente zurückgezogen, welche die Stoßwelle 33 in Gegenrichtung F' gegenüber der Richtung F gemäß Fig. 4 nach sich zieht. Damit vollzieht das Objekt 31 eine gedämpfte Schwingbewegung.
Wenn das Objekt 31 durch die Stoßwelle 33 nicht zertrümmert wird, vollzieht das Objekt 31 eine gedämpfte Schwingung, während es seine ursprüngliche Form beibehält. Wenn allerdings das Objekt von der Stoßwelle 33 zertrümmert wird, wie in Fig. 5 gezeigt ist, werden die Trümmer des Objekts in sämtlichen Richtungen bewegt, abhängig von ihren relativen Lagen bezüglich des Konzentrationspunkts der Stoßwelle und dessen Umgebungsbedingungen. Folglich kann das Verhalten der Trümmer dadurch beobachtet werden, daß eine Ultraschallwelle in eine gewisse Zone gesendet wird, welche die Trümmer beinhaltet, eine Frequenzänderungsinformation der Ultraschallwelle erhalten wird, und die erhaltene Frequenzänderungsinformation analysiert wird.
Eine Ultraschallwellen-Doppler-Änderungsfrequenz einer Ultraschallwelle wird aus einem empfangenen Ultraschallwellen-Echo erhalten, und auf der Grundlage der Ultraschallwellen-Doppler-Änderungsfrequenz wird ein CFM-(Farbströmungsabbildungs-)Prozess durchgeführt. Das Ergebnis des CFM-Prozesses wird einem B-Modus-Schnittbild auf der Anzeige überlagert, und dies wird als Monitorbild während der Stoßwellen-Behandlung benutzt, wie im folgenden ausführlich beschrieben wird.
Im folgenden wird die Arbeitsweise des oben beschriebenen Geräts im einzelnen erläutert.
Die Ultraschallwellensonde 17 bewirkt das Aussenden und den Empfang der Ultraschallwelle zu dem und von dem lebenden Körper P durch die Sende-Empfangs-Steuerung 11, und die Sende-Empfangs-Steuerung 11 erhält das Ultraschallwellen-Echo. Der B-Modus- Prozessor 12 gibt die Ergebnisse des B-Modus-Prozesses an den DSC 14 aus, und das B- Modus-Schnittbild 15a des lebenden Körpers P wird in dem FM 14a des DSC 14 gebildet. Dann werden die Daten des B-Modus-Schnittbildes isa aus dem FM 14a gelesen und an die Anzeige 15 gesendet, um dort das B-Modus-Schnittbild 15a darzustellen.
Wenn der Stoßwellenwandler 16a betrieben wird, indem an den Pulsgeber 21 das Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal gesendet wird, so erzeugt der Stoßwellenwandler 16a die Stoßwellen, damit diese sich auf das Konkrement 31 des Objekts, beispielsweise der in dem lebenden Körper P befindlichen Niere, konzentrieren.
In dem CFM-Prozessor 13 wird die Ultraschallwellen-Doppler-Änderungsfrequenz des lebenden Körpers P aus dem durch die Sende-Empfangs-Steuerung 11 erhaltenen Ultraschallwellen-Echo gewonnen, und der CFM-Prozeß wird auf der Grundlage der Ultraschallwellen-Doppler-Änderungsfrequenz ausgeführt. Die durch den CFM-Prozess erhaltenen Daten werden dem DSC 14 zugeführt, und in dem FM 14a des DSC 14 wird das CFM-Bild erzeugt. Im DSC 14 wird das CFM-Bild mit dem monochromen B-Modus- Schnittbild gemischt, und das monochrome B-Modus-Schnittbild sowie das damit überlagerte CFM-Bild werden auf der Anzeige 15 dargestellt.
Das Einschreiben der Daten des B-Modus-Schnittbildes und des CFM-Bildes in den FM- Speicher 14a des DSC 14 bezüglich der Stoßwellen-Erzeugung geschieht folgendermaßen.
Der verzögerte Vollbildimpuls DFP wird von dem RPG 10 dem DSC 14 zu einem Zeitpunkt zugeführt, welcher um eine vorbestimmte Zeitspanne gegenüber der Zeit der Stoßwellenerzeugung verzögert ist. Der DSC 14 wird gestartet, um die Daten in dem FM 14a zum Zeitpunkt der Eingabe des verzögerten Vollbildimpulses DFP zu speichern, und die Datenspeicherung wird beendet, wenn ein Vollbild von Daten in dem FM 14a gespeichert ist. Dieser Schritt wird bei jeder Eingabe des verzögerten Vollbildimpulses DFP in den DSC 14 oder bei jeder Stoßwellenerzeugung des Stoßwellenwandlers 16a wiederholt. Die zeitliche Steuerung des Einschreibens von Daten durch den verzögerten Vollbildimpuls DFP oder den verzögerten Impuls DP läßt sich durch die Verzögerungszeiteinsteller 18 in der oben beschriebenen Weise frei festlegen. D.h., bei dieser Ausführungsform lassen sich das Wiedergeben und die Anzeige von Stehbildern, wie z.B. dem B-Modus-Schnittbild und dem CFM-Bild mit der günstigsten zeitlichen Steuerung durchführen, so daß die beste Art und Weise der Positionierung der Stoßwellenkonzentration, die Ergebnisse der Stoßwellenerzeugung und der Zustand der Zertrümmerung des Konkrements oder dergleichen mühelos festgelegt oder eingestellt und beobachtet werden können.
Die CFM-Bild-Anzeige geschieht folgendermaßen.
Verschiedene Farben, wie z.B. Rot und Blau, werden der Annäherung des Konkrements und des umgebenden Gewebes an die Ultraschallwellensonde 14 bzw. dem Entfernen hiervon zugeordnet, und die mittlere Geschwindigkeit oder Leistung des sich bewegenden Konkrements und des dieses umgebenden Gewebes werden durch Variieren der Helligkeit dargestellt. Da das Konkrement und das das Konkrement umgebende Gewebe unterschiedliche akustische Impedanz besitzen, wird das Konkrement stärker bewegt als das Gewebe, und man kann das sich bewegende Konkrement leicht von dem sich bewegenden Gewebe innerhalb des CFM-Bildes 15b unterscheiden.
In diesem Fall wird berücksichtigt, daß das Dopplersignal des Konkrements gegenüber demjenigen des übrigen Gewebes, speziell des Umgebungs-Gewebes, stärker ist, und folglich läßt sich die Lage des Konkrements anhand des CFM-Bildes 15b leicht dadurch bestimmen, daß man relativ schwache Stoßwellen während der Ortsbestimmung des Konkrements erzeugt. Selbst wenn starke Stoßwellen erzeugt werden, um das Konkrement zu zertrümmern, nachdem die Positionierung des Konkrements erfolgt ist, wird das Konkrement aufgrund der Differenz in der akustischen Impedanz stärker bewegt als das Gewebe, und folglich läßt sich die Lage des Konkrements anhand des CFM-Bildes 15b leicht bestimmen.
Wenn außerdem die starken Stoßwellen auf das Gewebe des lebenden Körpers P gelangen, wird das Gewebe verformt und bewegt und dies tritt in dem CFM-Bild 15b in Erscheinung. Folglich lassen sich anhand des CFM-Bildes 15b die Konzentrationszone oder der Konzentrationspunkt der momentan erzeugten Stoßwellen leicht bestimmen.
Da außerdem der Bewegungszustand des Konkrements gegenüber den Stoßwellen unterschiedlich ist, wird leicht erkannt, ob das Konkrement zertrümmert ist oder nicht. Ist das Konkrement zertrümmert, lassen sich Größe, Bewegungsrichtungen und Verteilungsgrad der Trümmer in dem CFM-Bild 15b anhand des Ausmaßes der Farbmischung und der Farbtonschwankung leicht bestimmen.
Wie oben beschrieben wurde, ist leicht einsehbar, daß durch die Überwachung des B- Modus-Schnittbildes und des diesem überlagerten CFM-Bildes auf der Anzeige während der Stoßwellen-Behandlung die Lage des Objektes, beispielsweise des Konkrements, innerhalb des lebenden Körpers mühelos ermittelt werden kann und die Lage des Konzentrationspunkts der momentanen Stoßwellen leicht auf der Anzeige bestätigbar ist. Damit läßt sich die Positionierung des Konzentrationspunkts der momentanen Stoßwellen auf dem Objekt mühelos durchführen. Außerdem lassen sich die Ergebnisse der Stoßwellenerzeugung für das Objekt und das Ausmaß sowie der Zustand der Trümmer des Objekts auf der Anzeige leicht feststellen. Deshalb lassen sich Zeit und Genauigkeit bei der Positionierung des Konkrements und der Positionierung der Stoßwellen auf dem Konkrement deutlich verbessern, und uneffektive Operationen lassen sich ebenso stark verringern wie die Belastung des Operateurs.
Fig. 6 zeigt eine weiteres Gerät zur Stoßwellenbehandlung, welches einen ähnlichen Aufbau wie dasjenige gemäß Fig. 2 hat, mit der Ausnahme, daß auch ein M-Modus- Prozessor 22 zum Erhalten eines M-Modus-Bildes vorhanden ist.
Ein erster Taktimpulsgeber 20a gibt einen ersten Taktimpuls CP1 an einen zweiten Taktimpulsgeber 20b ab. Ein RPG (Raten- bzw. Nenn-Pulsgenerator) 10 gibt eine Impulsfolge, beispielsweise einen Vollbildimpuls FP, an eine Sende-Empfangs-Steuerung 11, einen DSC (Digitalen Abtastumsetzer) 14 und den zweiten Taktimpulsgeber 20b ab. Der zweite Taktimpulsgeber 20b gibt einen zweiten Taktimpuls CP2 der das gleiche Intervall wie das des ersten Taktimpulses CP1 aufweist, als Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal an einen Verzögerungszäbler 19 und einen Pulsgeber 21 synchron mit dem Vollbildimpuls FP ab, der von dem RPG 10 ausgegeben wird. Der Verzögerungszähler 19 gibt ein Stillstandsignal FS, welches um eine gewisse Zeitspanne gegenüber der Erzeugung der Stoßwelle verzögert ist, in Synchronisation mit dem Vollbildimpuls FP aus. In Fig. 7 sind schematisch der erste Taktimpuls CP1, der Vollbildimpuls FP, der zweite Taktimpuls CP2 und das Stillstandsignal FS dargestellt. Die Verzögerungszeit des Stillstandsignals FS, das von dem Verzögerungszähler 19 ausgegeben wird, wird so gesteuert, daß sie einem ganzzahligen Vielfachen des Intervalls des Vollbildimpulses FP entspricht, wie es durch den Verzögerungszeiteinsteller 18 eingestellt wird.
Der M-Modus-Prozessor 22 enthält einen Detektor zum Ausführen einer Amplitudendemodulation eines Ausgabe-Additionssignals der Sende-Empfangs-Steuerung 11, und einen A/D-(Analog-Digital)-Wandler zum Umsetzen des amplitudenmodulierten Signals in ein digitales Signal, um ein monochromes M-Modus-Bild zu erhalten. Die Arbeitsergebnisse des M-Modus-Prozessors 22 werden an den DSC 14 gesendet. In diesem Fall führt ein CFM-Prozessor 13 den CFM-Prozeß sowohl für die B-Modus- als auch die M-Modus- Bilder durch. Der CFM-Prozessor 13 kann zwischen B-Modus- und M-Modus-Bild- Signalen unterscheiden, und er kann die monochromen B-Modus- oder M-Modus-Signale und die CFM-Signale mischen oder überlagern, um B-Modus- und M-Modus-Bilder gemäß der Darstellung in Fig. 10 zu erhalten.
Bei dem M-Modus-Abbildungsprozess werden Dopplersignale aus dem Ultraschallwellen- Echo aufgenommen und nur bezüglich einer gewissen Richtung verarbeitet, beispielsweise in der Praxis gemäß einer Richtung d des Stoßwellen-Konzentrationspunktes, wie in Fig. 10a dargestellt ist, in der Tiefe des lebenden Körpers P, um das M-Modus-Bild zu erhalten. Ein Beispiel für das M-Modus-Bild ist in Fig. 10b gezeigt. Bei dieser Ausführungsform läßt sich zusätzlich zu dem B-Modus-Schnittbild und dem CFM-Bild das M-Modus- Bild verwenden.
Im Fall der CFM-Abbildung werden die Dopplersignale über einen gewissen Anzeigebereich des CFM-Bildes auf der Anzeige verarbeitet. Folglich beträgt die reproduzierbare Anzahl von Vollbildern pro Sekunde annähernd 10, was sich abhängig von den verschiedenen Bedingungen etwas variieren läßt. Im Fall der M-Modus-Abbildung werden die Dopplersignale nur entlang einer Richtung bearbeitet, beispielsweise in der Praxis in der Richtung, in der der Stoßwellenkonzentrationspunkt positioniert ist, und damit lassen sich viel mehr Vollbilder wiedergeben im Vergleich zu der CFM-Abbildung. Das heißt, das Auflösungsvermögen pro Zeiteinheit läßt sich stark verbessern, was dazu führt, daß die Dopplersignale mit einem hohen Auflösungsvermögen innerhalb des M-Modus-Bildes beobachtet werden können.
Das Einschreiben von Daten, die in dem B-Modus-Prozessor 12, dem CFM-Prozessor 13 und dem M-Modus-Prozessor 22 erhalten werden, in den Vollbildspeicher 14a des DSC 14 bezüglich der zeitlichen Steuerung der Stoßwellenerzeugung wird mit einer gewünschten zeitlichen Steuerung unter Verwendung des Stillstandsignals FS, welches von dem Ver zögerungszähler 19 ausgegeben wird, durchgeführt, in ähnlicher Weise wie bei dem Gerät gemäß Fig. 2. In diesem Fall lassen sich folglich die Wiedergabe und die Anzeige von Stehbildern mit dem besten zeitlichen Ablauf durchführen, so daß sich die beste Art der Stoßwellenkonzentrations-Positionierung, der Ergebnisse der Stoßwellenerzeugung und des Zertrümmerungszustandes des Konkrements oder dergleichen mühelos feststellen oder einstellen und beobachten lassen.
Fig. 8 zeigt ein weiteres Gerät zur Stoßwellen-Behandlung, welches einen ähnlichen Aufbau wie die vorstehend beschriebenen aufweist.
Eine Zeitablaufsteuerung 20 gibt einen Taktimpuls CP als Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal an einen Verzögerungszähler 19 und einen Pulsgeber 21 ab. Ein Verzögerungszähler 19 gibt einen verzögerten Taktimpuls DCP an einen RPG 10 zu einem Zeitpunkt, der gegenüber dem Zeitpunkt der Stoßwellenerzeugung um eine gewisse Zeitspanne verzögert ist. Die Verzögerungszeit des verzögerten Taktimpulses DCP, wie er von dem Verzögerungszähler 19 ausgegeben wird, wird von einer Verzögerungszeiteinsteller 18 kontinuierlich gesteuert.
In dem RPG 10 wird der zeitliche Ablauf eines verzögerten Vollbildimpulses DFP von dem verzögerten Taktimpuls DCP gesteuert, der von dem Verzögerungszähler 19 geliefert wird, um eine Zwangssynchronisierung mit dem zeitlichen Ablauf des verzögerten Taktimpulses DCP zu erreichen. In Fig. 9 sind schematisch der Taktimpuls CP als das Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal, der verzögerte Taktimpuls DCP und der verzögerte Vollbildimpuls DFP dargestellt. Bei dieser Ausführungsform erfolgen das Einschreiben der Daten, die in dem B-Modus-Prozessor 12, dem CFM-Prozessor 13 und dem M-Modus- Prozessor 22 erhalten werden, in den Vollbildspeicher 14a des DSC 14 bezüglich des zeitlichen Ablaufs der Stoßwellenerzeugung mit der gewünschten Zeitsteuerung unter Verwendung des verzögerten Vollbildimpulses DFP, der von dem RPG 10 ausgegeben wird, in ahnlicher Weise, wie das für die oben beschriebenen Ausführungsformen erläutert wurde.
Die Verzögerungszeit für den verzögerten Taktimpuls DCP läßt sich kontinuierlich ändern, und deshalb ist eine genauere Steuerung möglich im Vergleich zu dem Gerät gemäß Fig. 6.
In Fig. 11 ist ein erstes Ausführungsbeispiel eines Geräts zur Stoßwellen-Behandlung gemäß der vorliegenden Erfindung dargestellt, welches einen ähnlichen Aufbau wie das Gerät gemäß Fig. 2 aufweist mit der Ausnahme, daß ein Dopplerprozessor 29 zum Ausgeben von Dopplerinforrnation in Audiosignalform vorgesehen ist.
Eine Zeitablaufsteuerung 20 gibt ein Zeitsteuersignal TCS als Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal an einen Pulsgeber 21 und einen Schalter 27 zum Bewirken einer Öffnungs- Schließ-Steuerung in Synchronisation mit dem Zeitsteuersignal TCS ab. Ein Taktimpulsgeber 26 erzeugt einen Taktimpuls für einen Frequenzteiler 24, der ein in der Frequenz geteiltes Signal FDS an die Zeitablaufsteuerung 20 ausgibt. Ein RPG (Ratenimpulsgenerator) 10 erzeugt einen Raten- oder Geschwindigkeitsimpuls bzw. Nennimpuls als einen Vollbildimpuls FP für eine Sende-Empfangs-Steuerung 11, einen DSC (digitalen Abtastumsetzer) 14 und eine Verzögerungsschaltung 23. Die Verzögerungsschaltung 23 setzt den Vollbildimpuls FP um eine gewisse Zeitspanne zurück und sendet an die Zeitablaufsteuerung 20 einen verzögerten Vollbildimpuls DFP.
Die Zeitablaufsteuerung 20 gibt das Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal TSC zu einem um eine Zeitspanne t bezüglich des Auftretens des Vollbildimpulses FP verzögerten Zeitpunkt an den Pulsgeber 21 ab. Demzufolge läßt sich die Wiedergabe sowie die Anzeige von Stehbildern mit dem günstigsten zeitlichen Ablauf in der gleichen Weise be wirken, wie es oben beschrieben wurde. In Fig. 12 sind schematisch der Vollbildimpuls FP, der verzögerte Vollbildimpuls DFP, das in der Frequenz geteilte Signal FDS und das Zeitsteuersignal TCS zusammen mit dem Ein- und Aus-Zustand des Schalters 27 dargestellt. Eine Systemsteuerung 25 steuert den Betrieb des Gesamtsystems des Geräts zur Stoßwellen-Behandlung.
In dem DSC erfolgt das Einschreiben der Daten, die in dem B-Modus-Prozessor 12 erhalten werden, in einen Vollbildspeicher (FM) 14a bezüglich der Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuerung durch Starten seitens des Vollbildimpulses FP von dem RPG, und wenn ein Vollbild der Daten innerhalb des FM 14a gespeichert ist, wird die Datenspeicherung angehalten. Dieser Schritt wird wiederholt.
Ein Dopplerprozessor 29 enthält einen Phasendetektor zum Bewirken einer Phasenerfassung eines Ultraschallwellen-Echos, das von der Sende-Empfangs-Steuerung 11 gesendet wird, und einen Prozessor zum Einstellen einer Abtastgatterposition. In dem Dopplerprozessor 29 werden Audiosignale aus dem Ultraschallwellen-Echo abgegriffen, die Dopplerinformation an der Abtastgatterposition repräsentieren. Die Audiosignale werden von dem Doppierprozessor 29 über den Schalter 27 einem Lautsprecher 28 zugeführt, und der Lautsprecher 28 erzeugt Doppler-Töne aus den Audiosignalen.
Die Arbeitsweise dieser Vorrichtung wird im folgenden in Verbindung mit den Figuren 11 und 12 detailliert beschrieben.
Die Verzögerungsschaltung 23 gibt den verzögerten Vollbildimpuls DFP an die Zeitablaufsteuerung 20 ab, und der Frequenzteiler 24 sendet das in der Frequenz geteilte Signal FDS an die Zeitablaufsteuerung 20. Wenn das in der Frequenz geteilte Signale FDS den hohen Pegel annimmt, gibt die Zeitablaufsteuerung 20 das Zeitsteuersignal TCS als das Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal bei dem nachfolgenden verzögerten Vollbildimpuls DFP, d.h. in Synchronisation mit der Vorderflanke des verzögerten Vollbildimpulses DFP ab. Der Stoßwellenwandler 16a wird so betrieben, daß er die Stoßwellen bei der Vorderflanke des Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignals TSC erzeugt. Unter Verwendung dieser zeitlichen Steuerung läßt sich die Einwirkungsbereichs-Richtung oder der Einwirkungsbereichsweg für die Stoßwellen innerhalb eines B-Modus-Schnittbildes frei steuern. Obschon dies bei der Behandlung eines Objektes, wie einem Konkrement nicht wirksam oder praktisch empfehlenswert ist, läßt sich durch Variieren der Zeitverzögerung des Vollbildimpulses FP in der Verzögerungsschaltung 23 die Richtung oder der Weg des Einwirkungsbereichs der Stoßwellen in dem rechtsgelegenen Endabschnitt 15c des B- Modus-Schnittbildes isa positionieren, wie dies in Fig. 11 gezeigt ist.
Wenn das Ultraschallwellen-Echo von der Sende-Empfangs-Steuerung 11 an den Dopplerprozessor 29 gesendet wird, erfolgt die Erfassung der Phase des Ultraschallwellen-Echos, und die Dopplerinformation wird in der Form des Audiosignals innerhalb des Dopplerprozessors 29 aufgenommen. Die Audiosignale werden über den Schalter 27 an den Lautsprecher 28 gesendet, und der Lautsprecher 28 erzeugt die Dopplertöne aus den Audiosignalen. Durch Überwachen der Dopplertöne lassen sich mühelos Ausmaß und Zustand der Stoßwellenerzeugung und der Trümmer ermitteln.
Das Aufnehmen der Dopplerinformation erfolgt bei diesem Ausführungsbeispiel dadurch, daß von dem Impulswellen-Dopplerverfahren Gebrauch gemacht wird, und es wird die Dopplerinformation an der Abtastgatterposition erhalten, die in dem B-Modus-Schnittbild festgelegt ist. D.h. durch Vorab-Einstellen der Abtastgatterposition auf einen Abschnitt, der die Trümmer enthält, läßt sich in effektiver Weise die Dopplerinformation der Trümmer oder aus der Nähe der Trümmer erhalten.
Weiterhin läßt sich bei diesem Ausführungbeispiel auch das Dauerstrich-Dopplerverfahren anwenden. In diesem Fall kann ein spezieller Vibrator für die Dauerstrich-Dopplerinformation-Aufnähme in der Nähe der Ultraschallwellensonde 17 vorgesehen sein. Alternativ kann ein Teil 17b der Vibratorelemente der Feldanordnung 17a der Ultraschallwellensonde 17 für lediglich die Aufnahme der Dauerstrich-Dopplerinformation eingesetzt werden, wie in Fig. 13 gezeigt ist.
Es wird angenommen, daß, wenn die Stoßwellenkomponenten sich mit den Dopplertönen, die über den Lautsprecher 28 auszugeben sind, vermischen, es schwierig wird, die Dopplertöne zu überwachen. Um dieses Problem zu vermeiden, wird der Schalter 27 synchron mit dem Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal, welches von der Zeitsteuerung 20 ausge geben wird, ausgeschaltet, um die Stoßwellenkomponenten aus den Dopplertönen zu beseitigen. D.h., wie in Fig. 12 gezeigt ist, wird der Schalter 27 zum Zeitpunkt der Vorderkante des von der Zeitablaufsteuerung 20 kommenden Zeitsteuersignals TCS ausgeschaltet, um zu verhindern, daß sich die Stoßwellenanteile mit den Dopplertönen vermischen, mit dem Ergebnis, daß sich die Dopplertöne deutlich überwachen lassen. Außerdem wird dadurch, daß die Aus-Zeitspanne des Schalters 27 variabel gestaltet wird, eine genauere oder präzisere Steuerung zum Beseitigen der Stoßwellenkomponente erreicht.
Erfindungsgemäß kann auch ein CFM-Prozessor 13 und/oder ein M-Modus-Prozessor 22 gemäß Fig. 6 bei dem vorstehend beschriebenen Gerät vorgesehen sein, mit dem Ergebnis, daß die gleichen Effekte und Vorteile wie bei den Geräten gemäß Fig. 2 und 6 erzielt werden.
In Fig. 14 ist ein zweites Ausführungsbeispiel eines Schock- bzw. Stoßwellen-Behandlungsgeräts gemäß der vorliegenden Erfindung gezeigt, das den gleichen Aufbau wie das in Fig. 11 dargestellte erste Ausführungsbeispiel aufweist, mit der Ausnahme, daß ein Doppler-Phonokardiograph 30 vorgesehen ist.
In diesem Fall enthält der Doppler-Phonokardiograph 30 ein Ultraschall-Sende-Empfangs- Element 30a, einen Doppler-Phonokardiograph-Körper 30b und einen Lautsprecher 30c, die in Reihe miteinander verbunden sind. Das Ultraschall-Sende-Empfangs-Element 30a sendet eine Ultraschallwelle in Richtung auf ein Objekt 31, beispielsweise ein Konkrement, innerhalb eines inneren Organs, wie z.B. einer Niere 32, eines lebenden Körpers P, und es empfangt eine reflektierte Komponente. Der Körper 30b nimmt die Dopplerinformation aus der reflektierten Komponente auf, und die Dopplerinformation wird in Tonform durch den Lautsprecher 30c wiedergegeben. Der Körper 30b und der Lautsprecher 30c können eine erste bzw. eine zweite Einrichtung darstellen.
Der Körper 30b enthält bei diesem Ausführungsbeispiel eine Einrichtung zum Verhindern, daß Stoßwellenkomponenten sich mit den Dopplertönen verrnischen, wobei dies synchron mit dem von der Zeitablaufsteuerung 20 erzeugten Stoßwellenerzeugungs-Zeitsteuersignal geschieht und diese Stoßwellen-Verhinderungseinrichtung einen ähnlichen Aufbau das in Fig. 11 gezeigte erste Ausführungsbeispiel hat, mit dem Ergebnis, daß sich die Dopplertöne klar überwachen lassen.
Bei diesem Ausführungsbeispiel werden die gleichen Effekte und Vorteile erzielt wie bei dem ersten Ausführungsbeispiel

Claims

1. Schockwellen-Behandlungsgerät mit

einer Einrichtung (16) für die Erzeugung einer Stoßwelle und für die Aussendung der Stoßwelle in Richtung auf einen lebenden Körper (P), der ein Objekt aufweist, das durch die Schockwelle (33) zu zerstören ist;

einer Ultraschallwellensonde (17) für die Aussendung einer Ultraschallwelle in Richtung auf den lebenden Körper und für den Empfang eines Ultraschallwellen-Echos von dem lebenden Körper;

einer Einrichtung (11, 12) für die Erzeugung eines B-Modus-Schnittbildes des lebenden Körpers auf der Grundlage des Wellen-Echos;

einer Einrichtung (15) für die Anzeige des B-Modus-Schnittbildes und

einer Einrichtung (29) für die Gewinnung von Dopplerinformation aus dem Ultraschallwellen-Echo,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (14, 14a) für die Speicherung des B-Modus-Bildes unter Synchronisation mit einer Verzögerungszeit-Einrichtung (23) bei bzw. nach einer bestimmten Zeitdauer nach der Erzeugung der Schockwelle,

wobei die Einrichtung (29) für die Gewinnung von Dopplerinformation eine Phasendetektion des Ultraschallwellen-Echos durchführt, und durch

eine Einrichtung (28) für die Reproduktion von Schall aus der Dopplerinformation.

2. Gerät nach Anspruch 1, das weiterhin eine Einrichtung (13) für die Gewinnung einer Änderungsfrequenz der Ultraschall-Doppleränderung aus dem Ultraschall-Echo und für die Durchführung einer Farb-Strömungsverteilungsverarbeitung auf der Grundlage der Änderungsfrequenz der Ultraschallwellen-Doppleränderung zur Bildung eines Farb- Strömungsverteilungsbildes des lebenden Körpers aufweist, wobei die Anzeigeeinrichtung (15) das B-Modus-Schnittbild und das Farbströmungsverteilungsbild anzeigt.

3. Gerät nach Anspruch 2, das weiterhin eine Einrichtung (22) für die Bildung eines M-Modus-Bildes des lebenden Körpers auf der Grundlage des Ultraschallwelle-Echos aufweist, wobei die Anzeigeeinrichtung (15) das B-Modus-Schnittbild und das Farb-Strömungsverteilungsbild oder das M-Modus-Bild und das Farb-Strömungsverteilungsbild anzeigt.

4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Einrichtung für die Gewinnung der Dopplerinformation ein Dopplerverfahren mit gepulster Welle einsetzt.

5. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die Dopplerinforrnation durch ein Dopplerverfahren mit kontinuierlicher Welle erhalten wird.

6. Schockwellen-Behandlungsgerät mit

einer Einrichtung (16) für die Erzeugung einer Schockwelle und für die Aussendung der Schockwelle in Richtung auf einen lebenden Körper (P), der ein Objekt aufweist, das durch die Schockwelle (33) zu zerstören ist;

einer Einrichtung (15) für die Anzeige des B-Modus-Schnittbildes, und

einer Einrichtung zur Gewinnung von Dopplerinformation,

gekennzeichnet durch

eine Einrichtung (14, 14a) für die Speicherung des B-Modus-Bildes unter Synchronisation mit einer Verzögerungszeit-Einrichtung (23) zu bzw. nach einem bestimmten Zeitintervall nach der Erzeugung der Schockwelle,

wobei die Einrichtung iur Gewinnung der Dopplerinforrnation einen Doppler- Phonokardiographen (30) aufweist, der eine Einrichtung für die Aussendung und den Empfang von Ultraschallwellen in Richtung auf und von dem Objekt sowie eine Einrichtung (30c) für die Reproduktion von Schall aus der Dopplerinformation enthält.

7. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, das weiterhin eine Einrichtung (27) für die Verhinderung einer Wiedergabe einer Komponente der Schockwelle in Schallform aufweist.