DE69104551T2

DE69104551T2 - Vorrichtung für Lithotripsie.

Info

Publication number: DE69104551T2
Application number: DE69104551T
Authority: DE
Inventors: Satoshi Aida; Nobuyuki Iwama
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-05-31
Filing date: 1991-05-29
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2011-05-30
Also published as: EP0460536A1; DE69104551D1; US5243985A; EP0460536B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine eine Stoßwellenquelle vom Induktionstyp einsetzende Lithotripsievorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 1 und eine Lithotripsievorrichtung, welche eine Stoßwellenquelle des Unterwasser-Entladungstyp verwendet, gemäß dem Oberbegriff des Anspruch 9, die beide einen Stein im Körper eines Patienten durch Bestrahlung des Steins mit einer Stoßwelle zertrümmern.
Bei einer jüngsten Behandlungsform eines Steins wird, hauptsächlich in einer Niere oder Gallenblase, ein Verfahren zum Zertrümmern bzw. Pulverisieren des Steins durch Verwendung einer Stoßwelle ohne Operation betreffend den Körper des Patienten weitverbreitet eingesetzt. Als Stoßwellenquelle werden solche des Unterwasser-Entladungstyps, des elektromagnetischen Induktionsstyps, des Mikroexplosionstyps und des piezoelektrischen Typs vorgeschlagen. Unter diesen haben die Lithotripsievorrichtungen des Unterwassertyps und des Mikroexplosionstyps den folgenden Aufbau. Eine Stoßwelle wird erzeugt durch eine Stoßwellenquelle, die beim ersten Brennpunkt eines elipsoidförmigen Reflektors angeordnet ist und auf den zweiten Brennpunkt fokusiert wird. Die Stoßwelle bestrahlt einen beim zweiten Brennpunkt angeordneten Stein.
Fig. 6 zeigt eine Appliziereinrichtung einer Lithotripsievorrichtung, die eine Stoßwellenquelle vom elektromagnetischen Induktionstyp verwendet, die ein typisches Beispiel für eine Lithotripsievorrichtung vom elektromagnetischen Induktionstyp darstellt. Bei einer Stoßwellenquelle 60 des elektromagnetischen Induktionstyps sind eine flachgewickelte Spule 61, ein isolierendes Blatt bzw. eine isolierende Lage 62 und eine leitfähige Platte 63 parallel zueinander und extrem nah beieinander angeordnet. Die Spule 61 ist mit einer Treiberschaltung (nicht dargestellt) verbunden. Wenn ein stufenförmiger Hochspannungspuls momentan an die Spule 61 angelegt wird, erzeugt die Spule 61 momentan einen kräftigen magnetischen Fluß. Da der magnetische Fluß die leitfähige Platte 63 durchdringt wird ein Induktionsstrom in der leitfähigen Platte 63 in einer den magnetischen Fluß löschenden Richtung erzeugt. Als Ergebnis wird zwischen der Spule 61 und der leitfähigen Platte 63, eine immense abstoßende Kraft erzeugt, die eine starke ebene Welle in das Wasser 64, das mit der leitfähigen Platte 63 in Kontakt steht, aussendet. Die ebene Welle wird durch eine akustische Linse 65 in einen Brennpunkt 66 fokusiert. Zu diesem Zeitpunkt induziert die Dmckwelle (ebene Welle) Wasser-Nichtlinearitäten bei ihrem Fortschreiten im Wasser 64 und wird dann am Brennpunkt 66 in eine auch als Schockwelle bezeichnete Stoßwelle gewandelt. Wenn die Stellung des Brennpunktes 66 mit derjenigen des Steins übereinstimmt, wird eine Zertrümmerung durchgeführt.
Dieses Verfahren ist vorteilhafter als ein Verfahren vom piezoelektrischen Typ, da ein Hochleistungs-Ausgangssignal mit einer vergleichbar kleinen Stoßwellenquelle erreichbar ist.
In einer Lithotripsievorrichtung, die jedoch ein Piezoelektrikum als Stoßwellenquelle verwendet, können durch einen Brennpunktbereich reflektierte Signale empfangen und als elektisches Signal abgeleitet werden.
Die publizierte ungeprüfte japanische Patentanmeldung Nr. 60-191250 und die japanische Patentanmeldung Nr. 61-149562 schlagen eine Lithotripsievorrichtung vor, die eine Fehlschüsse verhindernde Funktion hat. Gemäß dieser Vorrichtung wird die Anordnung einer Lithotripsievorrichtung des piezoelektrischen Typs verwendet. Ein Piezoelektikum sendet eine schwache Ultraschallwelle unmittelbar bevor eine kräftige Stoßwelle erzeugt wird aus. Wenn kräftige Echos des Ultraschalls empfangen werden, wird festgestellt, daß der Brennpunkt der Ultraschallwelle mit dem Stein übereinstimmt. In diesem Zustand wird eine Stoßwelle zum Pulverisieren des Steins ausgesendet. Mit diesem Mechanismus kann eine Wahrscheinlichkeitsberechnung durchgeführt werden ohne normales Gewebe, das kein Stein ist, irrtümlicherweise mit einer Stoßwelle zu bestrahlen. Im Ergebnis können Nebeneffekte gesenkt und der Zertrümmerungswirkungsgrad erhöht werden.
Zusätzlich zur Lithotripsievorrichtung mit dem vorstehend erwähnten Mechanismus wird eine Stoßwellenquelle des elektromagnetischen Induktionstyps verwendet und die Stoßwellenquelle verwendet einen rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegel. In der Vorrichtung mit diesem Mechanismus wird unter Verwendung von Röntgenstrahlen geprüft, ob ein Stein zum Brennpunkt ausgerichtet ist. Dann bestrahlt eine Stoßwelle kontinuierlich den Stein, während diese synchron zu einem ECG-Auslöser bzw. ECG-Trigger gehalten wird. Bei diesem Verfahren kann jedoch das Visieren ein Verschieben der Stellung des Steins beim Atmen des Patienten nicht auffangen. Daher kann eine Stoßwelle normales, anderes Gewebe als den Stein, fehlerhaft bestrahlen, welches das normale Gebwebe schädigt.
Generell kann eine Lithotripsievorrichtung des elektromagnetischen Induktionstyps ein Ausgangssignal mit höherer Leistung mit einer vergleichbar kleineren Stoßwellenquelle erzeugen als diejenige einer Lithotripsievorrichtung des piezoelektrischen Typs. Es ist ebenfalls einfacher, verschiedene Zustände der Stoßwelle zu steuern als bei einer Lithotripsievorrichtung des Unterwasser-Entladungstyps.
Bei der Lithotripsievorrichtung des elektromagnetischen Induktionstyps, welche die vorstehend beschriebene Stoßwellenquelle des elektromagnetischen Induktionstyps verwendet oder bei einer Lithotripsievorrichtung des Unterwasser-Entladungstyps können jedoch Echos aus dem Inneren des Körpers des Patienten nicht empfangen werden. Daher kann eine derartige Vorrichtung keine auf einer erfaßten Echointensität beruhenden, einen Fehlschuß verhindernde Funktion umfassen.
Aus der EP-A-355 177 ist eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bekannt, bei welcher eine Stoßwelle niedriger Intensität zur Erzeugung eines sichtbaren Bildes einer Wahrscheinlichkeitsberecbnung bekannt ist. Die Verwendung der Stoßwelle niedriger Intensität ist nicht auf eine Verbesserung der Fokusgenauigkeit gerichtet und hilft nicht beim Verhindern des Aufbringens einer Stoßwelle auf andere Abschnitte des Körpers als die erwünschten.
In der DE-A-27 22 252 wird eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 9 beschrieben. Es wird jedoch die geometrische Brennpunktstellung überwacht ohne Bezug auf die Erzeugung von Stoßwellen und die Konvergenzstrecke dieser Stoßwellen. Demzufolge kann die Erfassung einer Wahrscheinlichkeit durch die an der Körperoberfläche, einem Knochen oder Luft auftretenden Reflexionen, die in den Pfad der Stoßwellen treten, negativ beeinflußt werden.
Die EP-A-244 730 betrifft eine Vorrichtung zum Überwachen des Zustands von Atmung, die einer Zielbewegung, die zur Atmung synchron ist, folgen kann. Demgegenüber ist es nicht möglich, eine zur Atmung asynchrone Bewegung zu kompensieren, wie sie z.B. durch eine Bewegung des Patienten verursacht wird.
Es ist das erste Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lithotripsievorrichtung, die eine Stoßwellenquelle des elektromagnetischen Induktionstyps verwendet, bereitzustellen. die eine einen Fehlschuß verhindernde Funktion hat, welche Echos einer im Inneren eines Patientenkörpers reflektierten Niedrigdruckwelle empfangen kann, um die Echointensität zu erfassen und die Stoßwellenstrahlung zu einem optimalen Zustand steuern kann.
Es ist das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lithotripsievorrichtung des Unterwasser-Entladungstyps bereitzustellen, bei welcher eine Stoßwellenquelle im ersten Brennpunkt eines sich drehenden elliptischen reflektierenden Spiegels angeordnet ist, eine Lithotripsievorrichtung mit einer einen Fehlschuß verhindernden Funktion, die aus dem Inneren eines Patientenkörpers ausgesendete Echos empfangen kann, um die Echointensität zu erfassen und die Stoßwellenstrahlung zu einem optimalen Zustand steuern kann.
Es ist ein drittes Ziel der vorliegenden Erfindung, eine Lithotripsievorrichtung bereitzustellen, welche durch einen vorbestimmten Bereich reflektierte Niedrigdruckwellen erfaßt und die Echointensität feststellt, wobei einem Bediener gemäß der Situation eine Warnung gegeben wird.
Die Erfindung wird in den Ansprüchen 1 und 9 definiert und in den unabhängigen Ansprüchen weitergebildet.
Um die vorstehend beschriebenen Ziele zu erreichen wird ein ein Echo erfassender Sensor zum Erfassen von Echos einer Stoßwelle oder einer Niedrigdruckwelle, die niedrigeren Druck als die Stoßwelle hat, die durch eine Stoßwellenquelle erzeugt wird, in der Nähe des ersten Brennpunkts eines sich drehenden elliptischen reflektierenden Spiegels bereitgestellt, wobei die Intensität jedes Echos durch den Sensor erfaßt wird und danach mit einem vorbestimmten Wert verglichen wird und die Strahlung einer Stoßwelle von der Stoßwellenquelle gemäß dem Vergleichsergebnis gesteuert wird. Als Echo erfassender Sensor wird ein Piezoelektrikum oder ein Halbleiter-Störungs-Sensor, der im Englischen als Semiconductor Distorsion Sensor bezeichnet wird, verwendet. Eine Ultraschallsonde zum Aussenden und Empfangen einer Ultraschallwelle kann anstelle des Detektionssensors verwendet werden. Wenn eine Ultraschallsonde verwendet wird, kann eine Ultraschallwelle unmittelbar bevor die Stoßwellenquelle eine Stoßwelle emittiert gesendet/empfangen werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird zum Erreichen des ersten Ziels der nachfolgende Mechanismus (die nachfolgende Einrichtung) bereitgestellt. Im Speziellen wird ein piezoelektrischer Film vor der Stoßwellenquelle des elektromagnetischen Induktionstyps bereitgestellt. Die Stoßwellenquelle wird durch eine Spannung, die niedriger als diejenige zum Erzeugen einer Stoßwelle ist, angesteuert, sodaß eine Niedrigdruckwelle, deren Druck niedriger als derjenige der Stoßwelle ist, in das Innere des Körpers gesendet wird. Die Echos der Niedrigdruckwelle werden durch den piezoelektrischen Film empfangen. Die Intensität jedes aus dem Stoßwellen-Brennpunktbereich gesendeten Echos wird, neben allen Echos, erfaßt. Wenn die Echointensität höher als ein voibestlmmter Wert ist, wird die Antriebs- oder Treiberspannung der Stoßwellenquelle auf eine hohe Leistung geschaltet und eine Stoßwelle zum Zertrümmern eines Steins emittiert.
Der nachfolgende Mechanismus (Einrichtung) wird bereitgestellt, um das zweite Ziel der vorliegenden Erfindung zu erreichen. Im Speziellen bestrahlt eine Stoßwelle, die von einem ersten Brennpunkt einer Lithotripsievorrichtung des Unterwasser-Entladungstyps mit zwei Brennpunkten ausgesendet wird, die durch einen reflektierenden Spiegel reflektiert wird. einen an einem zweiten Brennpunkt angeordneten Stein und wird widerum durch eine Ultraschallsonde oder einen am ersten Brennpunkt angeordneten Sensor durch den reflektierenden Spiegel empfangen. Unter den empfangenen Echos wird die Intensität jedes aus dem Brennpunktbereich gesendeten Echos erfaßt. Wenn die Echointensität höher ist als ein vorbestimmter Wert wird ein Signal zum Bezeichnen der Entladung an eine Entladungsschaltung mittels einer Auslöse- oder Triggerschaltung, welche ein Auslösezeitverhalten bestimmt und eine ECG-Erfassungsschaltung gesendet, um Synchronität mit dem Kardiographen bzw. der Kardioide oder Herzkurve zu erhalten und eine Stoßwelle wird mit einer korrekten Zieliührung ausgesendet.
Um das dritte Ziel zu erreichen, wird gemäß vorliegender Erfindung, das Verhältnis zwischen der Intensität jedes auf vorstehende Weise erfaßten Echos und der vorbestimmte Wert erfaßt und durch eine Echointensitätserfassungsschaltung und einen Vergleicher (Entscheidungs-Schaltung) bestimmt. Die Intensität des Echos und des vorbestimmten Wertes können den Bediener informieren, da diese miteinander verknüpft sind. Im Speziellen hat die Vorrichtung der vorliegenden Erfindung ferner eine ähnliche Einrichtung wie diese, um über einen aktuellen Zustand zu informieren.
Eine Stoßwelle oder eine Niedrigdruckwelle, die durch die Stoßwellenquelle beim ersten Brennpunkt des rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegels ausgesendet wird, oder eine durch eine Ultraschallsonde emittierte Ultraschallwelle, die auf das Innere des Patientenkörper gerichtet ist, wird an verschiedenen Abscbnitten des Patientenkörpers mit verschiedenen akustischen Impedanzen reflektiert.
Generell wird, wenn ein Material, wie beispielsweise ein Stein mit einer hohen akustischen Impedanz am zweiten Brennpunkt vorhanden ist, ein großes Echo zurückgesendet. Somit kann der Grad der Übereinstimmung zwischen dem Stein und dem Brennpunkt gemäß der Intensität des Echos erfaßt werden. Andererseits wird, wenn der Stein nicht im Brennpunkt ist, jedoch der Fokus mit weichen Teilen nahe einem Ziel übereinstimmt, die Intensität des Echos extrem schwach. Somit kann beispielsweise mit einer Stoßwellenquelle, die Unterwasser-Entladung verwendet, falls anfänglich eine Entladung bei niedriger Spannung durchgeführt wird, um eine Niedrigdruckwelle zu erzeugen, und falls eine Hochdruckentladung durchgeführt wird, wenn die Echointensität höher als ein vorbestimmter Wert zur Aussendung einer Stoßwelle wird, die Stoßwelle lediglich das Ziel (d.h. den Stein) bestrahlen. Wenn der Bediener über die Echointensität und den vorbestimmten Wert durch eine sichtbare Anzeige oder ähnliches an einem Anzeigeschirm informiert wird, können diese, da sie miteinander in Beziehung stehen, als Anzeigen der korrekten Positionierung zum Visieren verwendet werden.
Wenn die Intensität des Echos bei Stoßwellenbestrahlung mit dem vorbestimmten Wert verglichen wird, ist es ebenfalls möglich, die Trefferrate zu berechnen, mit welcher die Stoßwelle den Stein trifft.
In dem vorbestimmten Bereich vor dem Brennpunktbereich wird beispielsweise die Intensität des Echos, das von der Oberfläche des Patientenkörpers gesendet wird, nicht hoch, falls die Kopplungseinheit der Lithotripsievorrichtung des Unterwassertyps in ausreichendem Kontakt mit der Oberfläche des Patientenkörpers steht. Falls jedoch ein Anteil der Flüssigkeistmenge in der Kopplungseinheit nicht ausreicht oder falls ein Betrag an Kopplungsagens, das zwischen die Kopplungseinheit und die Körperoberfläche gefüllt wird, nicht ausreicht, existiert eine Luftschicht entlang des Ausbreitungsweges der Niedrigdruckwelle. Somit wird die Intensität des Echos von der Körperoberfläche unerwünscht groß. Wenn die Intensität des Echos mit dem vorbestimmten Wert verglichen wird, wird daher, falls die Intensität des Echos höher ist als der vorbestimmte Wert, festgestellt, daß die Kopplungseinheit und die Körperoberfläche des Patienten nicht in ausreichendem Kontakt miteinander stehen und diese Tatsache wird dem Bediener als Warnung angezeigt. Wenn diese Warnung durchgeführt wird, kann eine nichtbenötigte Strahlung nicht in das Innere des Patienten geführt werden und somit kann Strahlung einer Stoßwelle nicht zu einer Lithotripsiebehandlung beitragen (d.h. ein Fehlschuß wird nicht ausgeführt). Als Ergebnis kann eine zuverlässige Lithotripsiebehandlung durchgeführt werden.
Wenn ein Hindernis vor einem Stein in dem Körper des Patienten vorhanden ist, wird die Intensität eines durch diesen Bereich reflektierten Echos groß. Somit kann die Anwesenheit eines Hindernis durch Erfassen der Intensität des Echos detektiert werden. Dann ist es möglich, dem Bediener vorzuschlagen, daß die Richtung der Stoßwellenquelle korrigiert werden soll, und ähnliches.
Ferner wird die Stoßwellenquelle des elektromagnetischen Induktionstyps anfänglich durch eine niedrige Spannung angesteuert und eine schwache Niedrigdruckpulswelle, die normales Gewebe im Körper des Patienten nicht schädigt, wird ausgesendet. Die Niedrigdruckwelle, die dem Inneren des Patientenkörper zugeführt wird, wird an verschiedenen Abschnitten innerhalb des Körpers mit verschiedenen akustischen Impedanzen reflektiert. Die Echos werden durch einen piezoelektrischen Film empfangen, der vor der Stoßwellenquelle angeordnet ist und lediglich ein Echosignalanteil von beispielsweise dem Stoßwellen-Brennpunktbereich (der nachfolgend hier als "Brennpunkt" abgekurzt wird) wird extrahiert und diese Intensität wird erhalten.
Wenn ein Material, wie beispielsweise ein Stein, mit einer großen akustischen Impedanz im Brennpunkt vorhanden ist, wird ein großes Echo zurückgesendet. Somit kann der Übereinstimmungsgrad des Steins und des Brennpunkts aus der Intensität des Echos erfaßt werden. Demgegenüber wird, wenn der Stein nicht im Brennpunkt anwesend ist und der Brennpunkt mit weichem Gewebe koinzidiert, das Echo extrem schwach. Wenn daher eine Echointensität höher als ein vorbestimmter Wert erhalten wird, wird die Antriebsspannung für die Stoßwellenquelle erhöht, um eine Stoßwelle zu erzeugen, welches die Strahlung der Stoßwelle lediglich auf den Stein ermöglicht. Wenn die Echointensität und der vorbestimmte Wert dem Bediener durch eine Monitoranzeige oder ähnliches in korrelierter Weise angezeigt wird, kann dies als Hinweis zur korrekten Positionierung verwendet werden.
Die Erfindung ist aus nachfolgender detailierter Beschreibung in Zusammenschau mit den beigefügten Zeichnungen besser zu verstehen, in welchen:
Fig. 1A ein Blockdiagramm einer Lithotripsievorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 1B ein Blockdiagramm einer Lithotripsievorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt,
Fig. 1C die Anordnung einer Hauptgruppe einer Lithotripsievorrichtung gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 2A eine Signalwellenformdarstellung zeigt, die ein Echo mit einer Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung zeigt,
Fig. 2B eine zeitliche Ablaufdarstellung der Echos zeigt, wenn die Messung mit einer Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung durchgeführt wird,
Fig. 3A-3C Beispiele von Anzeige-Layouts einer Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung zeigen,
Fig. 4A und 4B Aufsichten zeigen, welche die Elektrodenformen eines piezoelektrischen Films auf einer Vorrichtung gemäß vorliegender Erfindung darstellen,
Fig. 5A eine Blockdarstellung einer Lithotripsievorrichtung des Unterwasser-Entladungstyps gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
Fig. 5B eine Blockdarstellung einer Lithotripsievorrichtung des Unterwasser-Entladungstyps gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und
Fig. 6 die Anordnung eines Hauptteils einer konventionellen Lithotripsievorrichtung zeigt.
Eine in Fig. 1A dargestellte Lithotripsievorrichtung, welche die erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung darstellt, ist vom elektromagnetischen Induktionstyp.
Bei einer Stoßwellenquelle 10 des elektromagnetischen Induktionstyps ist eine Spule 11 auf die gleiche Weise wie im herkömmlichen Fall flach gewickelt, eine isolierende Lage 12 und eine leitfähige Platte 13 sind vertikal mit beachtlich kleinen Lücken zwischen diesen integral gestapelt. Eine isolierende Lage 14 und ein piezoelektrischer Film 15 sind ebenfalls vertikal mit einer kleinen Lücke gestapelt und vor der Stoßwellenquelle 10 angeordnet. Der piezoelektrische Film 15 ist beispielsweise ein Film, der durch Ausbilden von Elektroden 17 und 18 an den beiden Oberflächen einer piezoelektrischen Lage 16, beispielsweise einem PVDF-Film durch Aufdampfen erhalten wird. Der piezoelektrische Film empfängt jedes Echo von einem Patienten, wandelt das Echo in ein elektrisches Signal (HF-Signal) und gibt das elektrische Signal aus.
Eine akustische Linse 20 ist oberhalb des piezoelektrischen Films 15 mittels Wasser 19 angeordnet. Eine Kopplungseinheit 21 zum Koppeln der Stoßwellenquelle 10 mit einem Patienten 26 ist oberhalb der akustischen Linse 20 angeordnet. Die Kopplungseinheit 21 umfaßt einen erweiterbaren taschenartigen Behälter, der durch einen Balgen 22 gebildet wird, welcher einen Abschnitt vor der akustischen Linse 20 bedeckt und einen Körperoberflächen-Kontaktfilm 23. Wasser 24 füllt den Behälter. Als Körperoberflächen-Kontaktfilm 23 wird beispielsweise ein Gummifilm eingesetzt. Wenn eine Behandlung durchgeführt wird, wird der Körperoberflächen-Kontaktfilm 23 mittels beispielsweise einem gelartigen Kopplungsagens in Kontakt mit der Körperoberfläche des Patienten 26 gebracht, welcher auf einem Bett 25 liegt.
Die flache Spule 11 ist mit einem Pulsgeber 29 verbunden. Der Pulsgeber 29 ist selektiv mit einer Versorgungseinrichtung 31 niedriger Leistung oder einer Versorgungseinrichtung 32 hoher Leistung durch einen Schalter 30 verbunden, um Pulse niedriger oder hoher Spannung zu erzeugen. Wenn ein Puls niedriger Spannung an die Spule 11 durch den Pulsgeber 29 angelegt wird, erzeugt die Stoßwellenquelle 10 des elektromagnetischen Induktionstyps eine schwache Ultraschallwelle (Niedrigdruckwelle) (zum Visieren bzw. Zielführen); wenn ein Puls hoher Spannung angelegt wird, erzeugt dieser eine Stoßwelle (zur Steinzertrümmerung).
Ein vom piezoelektrischen Film 15 ausgegebenes HF-Signal wird dem Verstärker 33 zugeführt. Der Verstärker 33 verstärkt das HF-Signal und führt das verstärkte Signal einer Erfassungsschaltung 34 zu. Die Erfassungsschaltung 34 detektiert das Ausgangssignal vom Verstärker 33 und wandelt dieses in ein unipolares Signal. Eine Echointensitätserfassungsschaltung 35 erfaßt die Intensität (beispielsweise ein Spitzenwert) des Echos aus dem Ausgangssignal der Erfassungsschaltung 34.
Eine Steuereinrichtung 4 führt Trigger- bzw. Auslösepulse dem Pulsgeber 29 zu vorbestimmten Intervallen basierend auf einer durch eine Tastatur 37 eingegebenen Anweisung, und führt dem Schalter 30 ein Schaltsignal zu. Die Vergleichschaltung 36 steuert ebenfalls die Echointensitätserfassungsschaltung 35 und vergleicht eine Echointensität, die nachfolgend beschrieben wird, mit einem vorbestimmten Wert.
Der Betriebsablauf dieser Ausführungsform wird unter Bezugnahme auf die zeitlichen Ablaufdarstellungen von Fig. 2A und 2B beschrieben. Der Schalter 30 wird durch die Vergleichsschaltung 36 gesteuert und führt einen Schaltvorgang durch. Beim Start einer Lithotripsiebehandlung verbindet der Schalter 30 den Pulsgeber 29 mit der Versorgungseinrichtung 31 niedriger Leistung wie in Fig. 1A dargestellt. Wenn somit der Pulsgeber durch einen Triggerpuls von einer Triggerschaltung 41 aktiviert wird, erzeugt dieser zuerst einen Puls niedriger Spannung. Wenn dieser Puls niedriger Spannung an die flache Spule 11 angelegt wird, wird eine schwache abstoßende Kraft in der leitenden Platte 13 erzeugt und es wird entsprechend eine schwache ebene Welle (Niedrigdruckwelle) in das Wasser 19, welches mit der leitenden Platte 13 in Kontakt steht, gesendet. Die isolierende Lage 14 und der piezoelektrische Film 15 sind ausreichend dünn. Wenn die Welle niedriger Spannung durch die Lage 14 und den Film 15 ohne wesentliche Dämpfüng übertragen wird, tritt diese darher dann durch das Wasser 24 innerhalb der Kopplungseinheit 21 und den Körperoberflächen-Kontaktfilm 23 durch die akustische Linse 20 und wird in einem innerhalb des Körpers des Patienten 26 gelegenen Brennpunkt 27 fokusiert. Zu diesem Zeitpunkt ist der Druck der Niedrigdruckwelle im Brennpunkt 27 ausreichend gering, um auf diese Weise nicht normales Gewebe zu schädigen. Die Niedrigdruckwelle wird an den jeweiligen Abschnitten innerhalb des Körpers des Patienten 26 reflektiert und wird durch die selbe Strecke wie den Eintrittsweg übertragen. Dieses Echo wird, wenn die reflektierte Welle durch die akustische Linse 20 in eine ebene Welle gewandelt wird, auf den piezoelektrischen Film 15 einfallen und wird als HF-Signal abgeleitet. Das HF-Signal wird durch den Verstärker 33 verstärkt und wird durch die Erfassungsschaltung 34 erfaßt.
Die Wellenformdarstellung, die in Fig. 2A gezeigt ist, stellt die Wellenform des durch die Erfassungsschaltung 34 erfaßten Echosignals dar. Das Symbol to bezeichnet einen Zeitpunkt, zu dem die Niedrigdruckwelle emittiert wurde und das Bezugszeichen 101 bezeichnet die Wellenform des durch die Körperoberfläche des Patienten 26 reflektierten Echos. Obwohl das Wasser 19, die akustische Linse 20, das Wasser 24 innerhalb der Kopplungseinheit 21 und der Körperoberflächenkontaktfilm 23 zwischen dem piezoelektrischen Film 15 und der Körperoberfläche des Patienten 26 vorhanden sind, kann eine Reflexionswirkung vernachlässigt werden. Daher kann im wesentlichen kein Echosignal zwischen dem Zeitpunkt to und der Erzeugung des Körperoberflächenechosignals 101 auftreten.
Beim Empfang eines Ausgangssignals von der Echointensitätserfassungsschaltung 35 erfaßt die Vergleichsschalung 36 eine Zeit T zwischen dem Zeitpunkt to und der Erzeugung der Körperoberflächen-Echosignal-Wellenform 101 von Fig. 2A, wodurch ein Zeitpunkt t1 erfaßt wird, bei welchem die Körperoberfläche beginnt, erreicht zu werden. Dies kann durch Erfassung eines ersten Pieks (d.h. 101) gemäß einer bekannten Technik realisiert werden. Es ist ebenfalls möglich ein Schuß-bestimmendes (Trigger-) Zeitverhalten für Lithotripsie zu setzen mittels Verwendung des durch den piezoelektrischen Film 15 erfaßten Signals, welches erhalten wird, wenn die durch die Stoßwellenquelle 10 ausgesendete Niedrigdruckwelle durch diesen tritt.
Eine Steuereinrichtung 4 steuert die gesamte Vorrichtung gemäß der durch den Bediener durch die Tastatur 37 eingegebenen Bestimmung und umfaßt die Vergleichsschaltung 36 und die Triggerschaltung 41. Nach der Festlegung der Schuß-Zeitsteuerung, wie vorstehend beschrieben, stellt die Vergleichsschaltung 36 der Echointensitätserfassungsschaltung 35, welche ein Echosignal 102 (siehe Fig. 2A), das aus der Nähe des Brennpunkts 27 (Brennpunktbereich) gesendet wird, ein Brennpunktbereich-Echogatter 104 zur Verfügung, welches über eine Dauer τ2 andauert. In diesem Falle kann das Brennpunktbereich- Echogatter 104 nach dem Triggerzeitpunkt (T0) des Pulsgebers 29 nach einer für die Stoßwelle zum Zurücklegen des Abstands zum Brennpunkt 27 hin und zurück benötigten Zeitdauer gesetzt werden. Es ist offensichtlich möglich, das Triggerzeitverhalten unter Verwendung des vom piezoelektrischen Film 15 erfaßten Signals, wenn die durch die Stoßwellenquelle 10 erzeugte Niedrigdruckwelle durch diesen läuft. wie vorstehend beschrieben zu verwenden. Somit erfaßt die Echointensitätserfassungsschaltung 35 nachfolgend den Echospitzenwert innerhalb der Dauer τ2 und sendet den erfaßten Wert zur Steuereinrichtung 4 (36).
Die Steuereinrichtung 4 (36) vergleicht den Spitzenwert des aus dem Brennpunktbereich gesendeten Echos und erfaßt diesen in dieser Sequenz mit einem zweiten vorbestimmten Wert TH&sub2;, der durch die Tastatur 37 eingegeben wurde. Wenn der Spitzenwert des Echos höher als der vorbestimmte Wert TH&sub2; ist, erfaßt die Steuereinrichtung 4 (36), das ein Stein 28 an dem Ort des Brennpunkts 27 angeordnet ist und führt dem Schalter 30 ein Schaltsignal so zu, daß der Pulsgeber 29 zur Seite der Versorgungseinrichtung 32 hoher Leistung geschaltet wird. Daher erzeugt bei Empfang eines Triggerpulses von der Steuereinrichtung 4 (36) der Pulsgeber 29 einen Hochspannungspuls. Eine Stoßwelle, die manchmal auch als Schockwelle bezeichnet wird, wird durch die Stoßwellenquelle 10 des elektromagnetischen Induktionstyps für den Brennpunkt 27 durch diesen Hochspannungspuls erzeugt und bestrahlt den am Brennpunkt 27 angeordneten Stein 28 korrekt. Umgekehrt wird, wenn der Spitzenwert des vom Brennpunktbereich gesendeten Echos niedriger als der zweite vorbestimmte Wert CH&sub2; ist, festgestellt, daß der Stein 28 nicht im Brennpunkt 27 angeordnet ist. Daher wird der Schalter 30 mit seiner Verbindung zur Seite der Versorgungseinrichtung 31 niedriger Leistung gehalten. Als Ergebnis bleibt die Stoßwellenquelle 10 dabei eine Welle niedriger Spannung zur Suche des Steins auszusenden.
Fig. 1B zeigt eine Lithotripsievorrichtung gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Zusätzlich zu der in Fig. 1A gezeigten Anordnung hat diese Vorrichtung eine Kathodenstrahlröhren-Anzeige 38 und eine Warneinheit 39, die mit der Steuereinrichtung 4 (36) verbunden ist. Durch die Steuerung der Steuereinrichtung 4 (36) wird der Spitzenwert des vom Brennpunktbereich gesendeten und durch die Echointensitätserfassungsschaltung 35 erfaßten Echos an der Kathodenstrahlröhren-Anzeige 38 zusammen mit dem zweiten vorbestimmten Wert TH&sub2; an gezeigt. Der Bediener kann auf einfache Weise die Ausrichtung des Brennpunkts 27 zum Stein 28 oder das Einstellen des Wertes TH&sub2; auf einen Optimumwert unter Bezugnahme auf diese Daten als Hinweise durchführen.
In den zwei vorstehenden Ausführungsformen wird die Form der Elektroden 17 und 18 des piezoelektrischen Films 15 nicht beschrieben. In den Ausführungsbeispielen ist die gesamte Oberfläche des piezoelektrischen Films 15 gleichförmig. Es kann jedoch ein piezoelektrischer Film mit einer in Fig. 4 oder Fig. 4B dargestellten Form ebenfalls verwendet werden. Im Speziellen zeigt Fig. 4A ein Beispiel eines piezoelektrischen Films, in welchem radiale Schlitze 51 in der Elektrode 17 (18) ausgebildet sind. Fig. 4B zeigt ein Beispiel eines piezoelektrischen Films, in welchem eine Vielzahl von parallelen Schlitzen 52 in der Elektrode 17 (18) ausgebildet sind. Wenn derartige Schlitze 51 oder 52 gebildet werden, nimmt die Leitfähigkeit der Elektroden 17 und 18 in radialer Richtung ab, sodaß innerhalb der Elektroden durch ein magnetisches Pulsfeld erzeugte Induktionsströme, die erzeugt werden wenn eine intensive Stoßwelle bestrahlt, gesenkt. Als Folge kann die auf den piezoelektrischen Film 15 aufgebrachte mechanische Spannung minimiert werden. Wenn diese Verbesserung durchgeführt ist, kann die mechanische Lebensdauer des piezoelektrischen Films 15 verlängert werden.
In der ersten und zweiten Ausführungsform werden die isolierende Lage 14 und der piezoelektrische Film 15 zum Zwecke der Echoerfassung der Stoßwellenquelle 10 des elektromagnetischen Induktionstyps, welche den gleichen Aufbau wie die einer herkömmlichen Vorrichtung hat, hinzugefügt. Jedoch kann, wie in der in Fig. 1C dargestellten dritten Ausführungsform der piezoelektrische Film 15 integral mit der leitfähigen Platte 13 so ausgebildet werden. daß die isolierende Lage 14 bzw. das isolierende Blatt 14 weggelassen werden kann. Mit anderen Worten bedeutet dies, daß in Fig. 1C eine Elektrode des piezoelektrischen Films 15 an der leitfähigen Platte 13 zum Zwecke elektrischer Leiking befestigt sein kann. Als Ergebnis werden eine Elektrode des piezoelektrischen Films 15 und der leitfähigen Platte 13 gemeinsam verwendet.
In den vorstehenden Ausführungsformen wird die Kathodenstrahlröhren-Anzeige 18 verwendet als Einrichtung, die dem Bediener Daten anzeigt. Falls jedoch eine Ultraschalldiagnoseeinrichtung zur "Positionierung" eines Ultraschallbildes verwendet werden kann, wie beispielsweise ein in den Fig. 3A bis 3C gezeigtes B-Moden-Sektorbild 30, kann dieses gleichzeitig an der gleichen Kathodenstrahlröhren-Anzeige 38 so angezeigt werden, daß der Bediener visuell sowohl die Echointensität als auch das Bild gleichzeitig und insgesamt ohne eine Zeitverzögerung wahrnehmen kann. Als Folge wird die "Positionierung" für eine Lithotripsiebehandlung erleichtert. Anstelle einer Kathodenstrahlanzeige 38 kann als Anzeigeeinrichtung der Echointensität ein Pegelmesser, der lichtemittierende Dioden einsetzt, verwendet werden. Die Echointensität kann durch eine Toniautstärke oder eine Tonänderung dargestellt werden.
Im ersten von drei Ausfübrungsbeispielen werden zwei Typen von Leistungsversorgungseinrichtungen, d.h. die Versorgungseinrichtung 31 mit niedriger Leistung und die Versorgungseinrichtung 32 mit hoher Leistung für das Zuführen von Leistung zum Pulsgeber 29 vorbereitet und diese Einheiten werden durch den Schalter 30 geschaltet. Jedoch kann die gleiche Wirkung erhalten werden, wenn lediglich eine Leistungsversorgungseinrichtung verwendet wird und deren Spannungspegel wie benötigt geändert wird.
Da der piezoelektrische Film vor der Stoßwellenquelle des elektromagnetischen Induktionstyps angeordnet ist, wird die Echointensität erfaßt, wobei die Strahlung der Stoßwelle gemäß des Betrags eines vorbestimmten Wertes besteuert wird.
Fig. 5A zeigt eine Lithotripsievorrichtung des Unterwasserentladungstyps gemäß der vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Es wird Bezug genommen auf Fig. 5A; ein rotierender elliptischer reflektierender Spiegel 11 hat zwei Brennpunkte F1 und F2. Ein Entladungsspalt 12 ist als Stoßwellenquelle im ersten Brennpunkt F1 angeordnet, und ein Sensor 13 ist in einer Stellung vor dem Entladungsspalt 12 auf der Seite des zweiten Brennpunkts F2 angeordnet.
Ein Stein 15 innerhalb des Körper eines Patienten 14 wird am zweiten Brennpunkt F2 des rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegels 11 lokalisiert. Die Lokalisierung wird durch Röntgenstrahl-Fluoroskopie in zwei Richtungen durchgeführt. Im Speziellen wird ein Bild des Steins durch den Betrieb von Röntgenröhren 16A und 16B und entsprechenden Bildverstärkern 17A und 17B erfaßt. Der Patient 14 wird in eine Stellung bewegt, in welcher seine Steinbilder in den Brennpunkten an Monitoreinheiten 18A und 18B abgebildet sind.
Wenn der Bediener eine Starttaste an einer Tastatur 37 drückt, wird die Festlegung bzw. Initiierung der Strahlung zur Lithotripsiebehandlung begonnen. Der Strahlungszeitablauf einer tatsächlichen Stoßwelle wird mit dem Kardiographen synchronisiert. Eine kardiographische Erfassungsschaltung 19 erfaßt den Kardiographen bzw. die Kardioide oder Herzkurve des Patienten 14 durch (nicht dargestellte) Elektroden. Ein durch die Kardiographenerfassungsschaltung 19 erfaßtes Signal wird einer Auslöseschaltung 20 zugeführt, um ein Entladungsträgersignal zu erzeugen. Das Entladungsträgersignal wird einer Entladeschaltung 21 gesendet und eine Stoßwelle wird in dem Moment, wenn die Entladung durch die am Brennpunkt F1 angeordnete Entladungsspalte durchgeführt wird, erzeugt.
Ein Sensor 13, der in der Nähe des Brennpunktes F1 angeordnet ist, erfaßt die direkte Welle der durch den Entladungsspalt 12 erzeugten Stoßwelle und die deren aus dem Inneren des Körpers gesendeten Echos und gibt die Erfassungsergebnisse einer Echointensitätserfassungsschaltung 22 als elektrisches Signal aus. Der Sensor 13 wird aus einem piezoelektrischen Material, beispielsweise Piezokeramik, Quarz oder PVDF (Poly-Vinyli- Denefluorid), aus einem Halbleiter-Störungssensor (semicondactor-distorsion-sensor) bestehend oder aus ähnlichem hergestellt verwendet. Eine Projektionsplatte für die Echodämpfung kann in Abhängigkeit vom Sensortyp 13 zwischen dem Entladungsspalt 12 und dem Sensor 13 angeordnet sein.
Wenn eine Stoßwelle durch den Entladungsspalt 12 ausgesendet wird, wird deren direkte Welle zuerst durch den Sensor 13 erfaßt. Die Stoßwelle wird durch den rotierenden elliptischen Spiegel 11 reflektiert und bestrahlt den beim zweiten Brennpunkt F2 angeordneten Stein 15. Die Stoßwelle wird durch den Stein 15 reflektiert. Die zurückgekehrten, am ersten Brennpunkt F1 des rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegels 11 einfallenden Echos werden durch den Sensor 13 erfaßt, in ein elektrisches Signal (HF-Signal) gewandelt und ausgegeben. Das Ausgangssignal vom Sensor 13 wird der Echointensitätserfassungsschaltung 22 zugeführt. Die Echointensitätserfassungsschaltung 22 wird durch ein Signal von der Auslöseschaltung 20 während einer Zeitdauer, während welcher das Echo vom Brennpunkt erfaßt wird, einer Abtastgatterfunktion unterzogen. Während dieser Abtastgatterfunktionszeit wird eine Echointensität, d.h. die Echointensität vom Stein erfaßt. Die durch die Erfassungsschaltung 22 erfaßte Echointensität wird visuell durch die Erfassungsschaltung 22 beispielsweise an der Anzeigeeinrichtung 38 unter Verwendung einer Kathodenstrahlröhre, wie in Fig. 5A dargestellt angezeigt.
Da ein Stein im Körper eine höhere akustische Impedanz als ein normales weiches Gewebe um diesen hat, emittiert dieser generell ein Echo hoher Intensität. Wenn daher der Stein 15 am zweiten Brennpunktbereich F2 des rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegels 11 angeordnet ist, kann ein hoch intensives Echo erhalten werden. Demgegenüber wird, wenn der Stein 15 außerhalb des Brennpunkts F2 angeordnet ist, im wesentlichen kein Echo enthalten.
Ein anderer Typ von Lithotripsievorrichtung, der nicht wie vorstehend beschrieben das Echo einer intensiven Stoßwelle erfaßt, ist ebenfalls möglich. Eine Entladungsschaltung 21 kann beispielsweise durch eine Entladungsspannung betrieben werden, die niedriger ist als die zur Erzeugung einer Stoßwelle zur Lithotripsie verwendete, sodaß die Entladungsspalte 12 eine schwache Entladung durchführt. Das Echo der Stoßwelle wird dann durch einen Sensor 13 erfaßt. In diesem Falle wird die durch eine Echointensitätserfassungsschaltung 22 erfaßte Echointensität mit einem vorbestimmten Wert durch eine Vergleichsschaltung 23 verglichen. Wenn die Echointensität höher als der vorbestimmte Wert ist, wird festgestellt, daß ein Stein 15 im zweiten Brennpunkt F2 angeordnet ist. Das Entladungstriggersignal von der Auslöseschaltung 20 wird zum Schalten der Entladungsspannung auf einen hohen Wert gesteuert. Dann wird eine Stoßwelle für die Lithotripsie ausgesendet. Zur Entladung des Entladungsspalts 12 bei niedriger Spannung kann dessen voreingestellte Spannung gesteuert werden. Ein Zwischenelektrodenabstand (Spaltenbreite), der die Entladungsspalte 12 bildet, kann geändert werden oder es kann eine spezielle Elektrode für niedrige Spannung bereitgestellt sein.
Der Graph von Fig. 2A stellt eine Signalwellenformabbildung dar, die ein Echo anzeigt, wenn eine Vorrichtung dieses Ausführungsbeispiels verwendet wird. Die Wellenform ist diejenige des durch den Sensor 13 von Fig. 5A erfaßten Echosignals. In Fig. 2A bezeichnet das Bezugszeichen t0 einen Zeitpunkt, zu welchem der Entladungsspalt 12 eine Stoßwelle oder eine Niedrigdruckwelle aussendet. Das Bezugszeichen 101 bezeichnet ein Echosignal, das von der Körperoberfläche ausgesendet wird, und 102 ein Echosignal von einem den Brennpunkt F2 umfassenden Bereich. Die Intensität des Echosignals (Wellenform), die von der Körperoberfläche ausgesendet wird, wird erhöht, wenn der Kontaktzustand zwischen einer Kopplungseinheit (mit Wasser gefüllter Abschnitt) (nicht dargestellt) zwischen dem rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegel 11 und dem Patienten 14 bereitgestellt ist und der Patient 14 nicht gut (positionoiert) ist. In diesem Falle kann der Zustand des In-Kontakt-Stehens mit der Körperoberfläche auf die folgende Weise erreicht werden.
In Fig. 2A wird eine Zeit T von t0 bis zu einem Zeitpunkt, zu dem das Körperoberflächenechosignal 101 erfaßt wird, durch eine nicht dargestellte Steuereinrichtung erfaßt, wobei ein Körperoberflächenecho-Aufnahmestartzeitpunkt t1 erfaßt wird. Dies wird durch eine bekannte Technik zum Erfassen eines ersten Peaks (101) verwirklicht. Ein Körperoberflächenechogatter 103 wird durch die Steuereinrichtung eine Zeitdauer τ1 vor und nach dem Zeitpunkt t1, wie in Fig. 2B dargestellt, entsprechend gesetzt. Dieses Körperoberflächenechogatter 103 wird in der Echointensitätserfassungsschaltung 22 gesetzt. Somit erfaßt die Echointensitätserfassungsschaltung 22 ein Spitzenwert des Echosignals (der nachfolgend als Echospitzenwert bezeichnet wird) während der Zeitdauer τ1. Die Vergleichsschaltung 23 vergleicht den Echospitzenwert mit einem ersten vorbestimmten Wert (Schwellenwert TH&sub1;). Wenn der Echospitzenwert niedriger als der vorbestimmte Wert TH&sub1; ist, wird keine Maßnahme ergriffen. Wenn der Echospitzenwert höher als der vorbestimmte Wert TH&sub1; ist, wird festgestellt, daß der Kontakt zwischen dem Patienten 14 und der Kopplungseinheit nicht ausreichend ist. Die einen Summer oder eine Lampe oder beides verwendende Warneinheit 24 wird veranlaßt, einen Warnvorgang durchzuführen und der Bediener wird über dieses Feststellungsergebnis informiert. Als Folge kann der Bediener wissen, daß die Wassermenge in der Kopplungseinheit nicht ausreicht oder daß die Menge des Kopplungsagens (beispielsweise Gel) zwischen der Kopplungseinheit und der Körperoberfläche nicht ausreichend ist.
Nach dieser vorstehend beschriebenen Kontrolle wird ein Brennpunktbereich-Wellengatter 104 für eine Zeitdauer 72 durch die Steuereinrichtung gemäß der in Fig. 2B gezeigten Zeitablaufsdarstellung des Echogatters gesetzt, welche das Echosignal 102 umfaßt, das aus dem nahegelegenen Bereich (Brennpunktbereich) des Brennpunkts F2 aus Fig. 5A ausgesendet wird. Dieses Brennpunktbereich-Wassergatter 104 wird in der Echointensitätserfassungsschaltung 22 gesetzt. Das Brennpunktbereich-Echogatter 104 kann nach einer Zeitdauer gesetzt werden, die für das Hin- und Herlaufen über die Strecke zum Brennpunkt F2 nach der Triggerzeit (to) der Triggerschaltung 20 benötigt wird. Es ist ebenfalls möglich, durch den Sensor 13 die direkte Niedrigdruckwelle, die durch den Entladungsspalt 12 emittiert wird zu erfassen, wobei ein Strahlungszeitverhalten erhalten wird. Auf diese Weise erfaßt die Echointensitäts-Erfassungsschaltung 22 die Zeit des Echospitzenwertes innerhalb der Zeitdauer τ2. Die Vergleichsschaltung 23 vergleicht den aus dem Brennpunktbereich ausgesendeten Echospitzenwert und erfaßt gemäß den vorstehend beschriebenen Verfahren mit einem zweiten vorbestimmten Wert (der als Schwellenwert TH&sub2; bezeichnet wird). Wenn der Echospitzenwert der vorbestimmte Wen TH&sub2; oder höher ist, stellt die Vergleichsschaltung 23 fest, daß der Stein 15 mit dem Brennpunkt F2 übereinstimmt und steuert die Triggerschaltung 20, die Entladungsspannung auf eine höhere Spannung zu schalten, wobei die Schockwelle durch den Entladungsspalt 12 erzeugt wird. Die Schockwelle bestrahlt den Stein 15, der im Brennpunkt F2 angeordnet ist, korrekt. Demgegenüber wird, falls der von dem Brennpunktbereich ausgesendete Echospitzenwert niedriger als der vorbestimmte zweite Wert TH&sub2; ist, festgestellt, daß der Stein 15 nicht im Brennpunkt F2 angeordnet ist. Somit wird die Entladungsspannung niedrig gehalten und der Entladungsspalt 12 sendet weiter eine Niedrigdruckwelle zur Steinsuche aus.
Eine Anzeigeeinheit 38 und eine Warneinheit 39 werden ebenfalls bereitgestellt. Im Speziellen umfaßt die Warneinheit 39 ein Warnsystem, wie beispielsweise einen Summer und die Anzeigeeinheit 38 umfaßt eine graphische Anzeige oder eine Kathodenstrahlröhre. Der Ort des Steins 15 und der des Brennpunktes F2 werden dem Bediener mittels der mit der Echointensitätserfassungsschaltung 22 verbundenen Anzeigeeinheit 38 weitergegeben. Wenn das Visier vor der Lithotripsiestrahlung nicht im Ziel liegt, kann über diese Tatsache durch die Warneinheit 39 unter Verwendung des Summers informiert werden. Wenn auf diese Weise der Bediener über den Zielführungszustand und Bestrahlungszustand betreffende Daten sequerziell informiert wird, wird die Verwendbarkeit der Lithotripsievorrichtung verbessert.
Die Anzeigeeinrichtung 38 wird durch die Steuereinrichtung gesteuert, um zusammen mit dem zweiten vorbestimmten Wert TH&sub2; den aus dem Brennpunktbereich gesendeten und durch die Echointensitätserfassungsschaltung 22 erfaßten Echospitzenwert anzuzeigen. Unter Verwendung des angezeigten Echospitzenwertes und des zweiten vorbestimmten Wertes TH&sub2; als Hinweise kann der Bediener den Brennpunkt F2 beim Stein 15 anordnen oder den vorbestimmten Wert TH&sub2; auf einen Optimumwert einstellen.
Fig. 3A bis 3C zeigen typische Anzeigenbeispiele der Anzeigeeinheit 38. Fig. 3A zeigt eine Schirmdarstellung eines Trendgraphen 71, der sukzessive aus dem Brennpunktbereich und sich mit dem Verstreichen der Zeit ändernde Echospitzenwerte in dem Blickfeld eines Sektorbildes 70 des B-Modus anzeigt, das einen erkrankten Teil innerhalb des Patientenkörpers anzeigt das durch eine Ultraschallsonde (nicht dargestellt) erhalten wird. Der vorbestimmte TH&sub2; wird mittels einer Tastatur oder ähnlichem durch den Bediener bestimmt und mittels einer Linie 72 am Anzeigeschirm angezeigt. Der Trendgraph 31 ändert sich mit dem Verstreichen der Zeit und wird in der Richtung des Pfeils bewegt. Fig. 3B ist ein Beispiel einer Schirmdarstellung, in welcher der Echospitzenwert wie der vorstehend beschriebene mittels eines Histogramms angezeigt wird. Der Echospitzenwert, der sich mit dem Verstreichen der Zeit ändert, der den erkrankten Teil (Stein) 15 des Patientenkörpers darstellt, im Blickfeld des Sektorbildes 70 des B-Modus angezeigt. Dieses Histogramm 73 ändert sich ebenfalls mit dem Verstreichen der Zeit und wird in der Richtung eines Pfeils bewegt. Ein Wert, der gleich oder größer als der vorbestimmte Wert TH&sub2; ist, wird mit einem verschiedenen Helligkeitsgrad angezeigt, der sich von einem niedrigeren Wert als dem vorbestimmten Wert TH&sub2; unterscheidet. Daher ist es einfach zu entscheiden, ob der vorbestimmte Wert TH&sub2; oder der Echospitzenwert höher ist.
Wenn die Aufzeichnung auf zeitlicher Basis nicht nötig ist, kann eine einfachere Schirmdarstellung, wie in Fig. 3C gezeigt verwendet werden. In diesem Falle wird anders als bei einem Brennpunktbereich, der sich als Funktion der Zeit ändert, lediglich ein einzelner Pegelmesser 74 und eine Marke 75, die den vorbestimmten Wert TH&sub2; anzeigt, im Blickfeld eines Sektorbildes 70 des B-Modus, das den erkrankten Teil 15 innerhalb des Patientenkörpers zeigt, angezeigt.
Der Bediener visiert den Stein des erkrankten Teils wenn er selektiv die vorstehend beschriebene Anzeigen wie benötigt schaltet. Dann bezeichnet der Bediener den Beginn eines Zertrümmerungsvorgangs der Vorrichtung durch Drücken einer Starttaste einer Tastatur oder von ähnlichem. Auf diese Weise wird, wenn die vorstehend beschriebenen Bildschirmdarstellungen verwendet werden, eine Lithotripsiebehandlung vereinfacht und ein fehlgegangener Schuß in normales Gewebe, das nicht der Ziel-Stein ist, verhindert.
Eine Rippe, eine Lunge, Intestinalgas und ähnliches sind als Hindernisse, die mit der Ausbreitung einer Stoßwelle zum Stein 15 wechselwirkend bekannt. Um den Lithotripsiewirkungsgrad zu verbessern, und um Nebeneffekte zu mindern, ist es wichtig, die Eintrittsstrecke so zu wählen, daß Reflexionen der Stoßwelle durch ein derartiges Hindernis vermieden werden. Die Anwesenheit eines derartigen Hindernis kann auf die nachfolgende Weise erfaßt werden. Eine Niedrigdruckwelle wird durch den Entladungsspalt 12 ausgesendet und deren Echos werden empfangen und durch den Sensor 13 erfaßt. Ein Spitzenwert eines aus einem inneren Hindernis, wie beispielsweise eine Rippe oder eine Lunge, das zwischen der Körperoberfläche und dem Brennpunktbereich vorhanden ist, erfaßt und der erfaßte Wert wird mit einem dritten vorbestimmten Wert (Schwellenwert TH&sub3;) verglichen. Wenn der Echospitzenwert gleich oder niedriger als beispielsweise der vorbestimmte Wert TH&sub3; ist, tritt kein Problem auf. Wenn jedoch der Echospitzenwert größer als der vorbestimmte Wert TH&sub3; ist, wird festgestellt, daß ein großes Hindernis in der Ausbreitungsstrecke des Echos liegt. Somit ist vorzuziehen, daß der Bediener mittels der Warneinrichtung 39, wie beispielsweise ein Summer oder eine Lampe oder durch die Anzeigeeinrichtung 38 informiert wird. Beim Erkennen der Warnung stellt der Bediener die Stellung und Richtung der Applikationseinrichtung,(d.h. der Stoßwellenquelle) und die Kopplungseinheit so ein, daß das Hindernis außerhalb der Ausbreitungsstrecke der Stoßckwelle liegt. Wenn der Hauptkörper der Vorrichtung die Funktion des Bewegens der Applikationseinrichtung zur Verfügung stellt, können die Daten von der Steuereinrichtung diesem Mechanismus rückgekoppelt werden und eine automatische Positionsjustierung kann so durchgeführt werden, daß das Hindernis in der Eintrittsstrecke der Stoßwelle vermindert wird.
Mit diesem Mechanismus wird automatische Lithotripsiebehandlung verwirklicht.
Fig. 5a zeigt die Anordnung einer Lithotripsievorrichtung gemäß der fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Diese Ausführungsform unterscheidet sich von der vierten Ausführungsform dahingehend, daß eine Ultraschallsonde 26 anstelle des Sensors 13 in Fig. 5A eingesetzt wird. Die Ultraschallsonde 26 ist mit einer Sende/Empfangsschaltung 41 verbunden. Die Sende/Empfangsschaltung 41 empfängt ein Signal von einer einen Kardiographen bzw. eine Herzkurve erfassenden Schaltung 19 und treibt die Ultraschallsonde 26 pulsbezogen synchron zur Signalerfassung. Mit diesem Mechanismus sendet die Ultraschallsonde 26 einen Ultraschallpuls. Der emittierte Puls wird durch einen rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegel 11 reflektiert und wird in einen zweiten Brennpunkt F2 fokussiert. Der Puls wird dann durch einen Stein, der am zweiten Brennpunkt F2 sitzt, reflektiert. Das durch den reflektierenden Spiegel 11 zurückkehrende Echosignal wird erfaßt und als elektrisches Signal (Echosignal) ausgegeben. Das Echosignal wird mit verschiedenen vorbestimmten Werten durch eine Vergleichsschaltung 23 gemäß einem den vorstehenden Ausführungsformen ähnlichen Mechanismus verglichen. Eine den vorstehend beschriebenen Ausführungsformen ähnliche Steuerung wird basierend auf den Vergleichsergebnissen durchgeführt.
Bei der vorliegenden Erfindung werden Echosignale, die von verschiedenen Bereichen gesendet werden, wie beispielsweise von der Oberfläche eines Patientenkörpers oder einem Brennpunktbereich einem Abtastgattervorgang 103, 104 unterzogen, um die Echointensität zu erfassen. Ein Spitzenwert eines Echos während dieser Gatterzeitdauer wird erfaßt (berecbnet). Ein Integral eines Echosignals während einer geeigneten Abtastgatterdauer kann berechnet werden, um die durch Überlagerung des Echos negativen Wirkungen zu mindern. Wenn dieses Integrationsverfahren verwendet wird, ist es wirkungsvoll, das Echosignal mit einer Gewichtungsfunktion gemäß der Tiefenrichtung zu multiplizieren und danach das Produkt zu integrieren, anstatt einfach das Echosignal während der Abtastgatterdauer zu integrieren.
Bei vorliegender Erfindung wird die Applikationseinrichtung (d.h. der Hauptteil der Lithotripsievorrichtung) unter dem Patienten angeordnet. Jedoch kann diese oberhalb des Patienten angeordnet werden.
Als Anzeigeeinrichtung einer Echointensität kann ebenfalls ein eine lichtemittierende Diode einsetzender Pegelmesser anstelle der eine Kathodenstrahlröhre verwendenden Anzeigeeinheit 38 verwendet werden.
Über eine Echointensität kann mittels verschiedenen Tonlautstärken informiert werden, welche durch Modulation eines hörbaren Klangs erhalten werden. Über einen Versatz eines Steins zu einem Brennpunkt kann mittels einer Nachricht (beispielsweise eine Warnung) informiert werden, welche durch Klangsynthese erhalten wird.
Es ist ebenfalls wirkungsvoll, die Anzahl von Stoßwellen, die einen Stein während einer Lithotripsiebehandlung treffen, zu zählen und den Zählwert der Anzeigeeinrichtung als Trefferrate auszugeben.
Bei vorliegender Erfindung verwendet die Lithotripsievorrichtung Unterwasserentladung als Stoßwellenquelle. Es kann jedoch eine kleine Explosion eines geringen Betrages eines Explosivstoffes als Stoßwellenquellen verwendet werden.
Verschiedene Änderungen und Abwandlungen können innerhalb des Umfangs ohne Abweichung von der Erfindung durchgeführt werden.
Wie vorstehend beschrieben wurde, wird gemäß vorliegender Erfindung ein Sensor oder eine Ultraschallsonde in der Nähe eines ersten Brennpunktes eines rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegels angeordnet, mit welchem eine Stoßwellenquelle versehen ist, um eine Echointensität zu erfassen. Die Echosignalintensität wird mit einem vorbestimmten Wert verglichen und Strahlung der Stoßwelle gemäß dem Vergleichsergebnis gesteuert. Wenn der Bediener über das Vergleichsergebnis der Echointensität mit dem vorbestimmten Wert informiert wird, kann der Bediener auf einfache Weise und korrekt lediglich einen Stein zur Zertrümmerung mit der Stoßwelle bestrahlen. Als Folge wird ein fehlgegangener Schuß in normales Gewebe verhindert, wobei eine Lithotripsievorrichtung mit hohem Lithotripsiewirkungsgrad mit geringen Nebeneffekten für einen menschlichen Körper bereitgestellt wird.
Gemäß vorliegender Erfindung wird ein Mechanismus bereitgestellt, um darüber zu informieren, daß die Intensität eines von der Körperoberfläche oder innerem Hindernis eines Patienten gesendeten Echos gleich oder höher als ein vorbestimmter Wert wird. Mit diesem Mechanismus kann der Bediener über den Kontaktzustand des Patienten zur Kopplungseinheit informiert werden. Es ist ebenfalls möglich, dem Bediener vorzuschlagen, daß der Ort oder die Richtung der Applikationseinrichtung so geändert wird, daß die ausgestrahlte Stoßwelle ein inneres Hindernis vermeidet.
Wenn der Sensor oder die Ultraschallsonde unmittelbar vor der Stoßwellenquelle angeordnet ist, kann die durch die Stoßwellenquelle ausgesendete und direkt einen Bereich des rotierenden elliptischen reflektierenden Spiegels bestrahlende Stoßwelle außerhalb eines den zweiten Brennpunkt umfassenden Bereichs vermindert werden. Als Ergebnis kann Unbehagen des Patienten während der Behandlung gemildert werden.

Claims

1. Lithotripsievorrichtung des elektromagnetischen Induktionstyps mit

einer Stoßwellenquelle (10) zum Erzeugen einer Stoßwelle, und

einer Fokussiereinrichtung (20), um die Stoßwelle auf eine vorbestimmte Stelle (F2) zu fokussieren, um die Stoßwelle in Richtung eines Steins (28) in einem Körper eines Patienten (26), der an der vorbestimmten Stelle (F2) angeordnet ist, zu fokussieren und zu bestrahlen, wobei der Stein (28) pulverisiert wird,

einer Ansteuereinrichtung (1) zum Ansteuern der Stoßwellenquelle (10) mit einer Spannung, die niedriger ist als die Spannung zum Erzeugen der Stoßwelle, um so eine Niederdruckwelle zu senden, deren Druck niedriger ist als der Druck der Stoßwelle in das Innere des Körpers (26),

mit einer Echoempfangseinrichtung (2), die einen piezoelektrischen Film (15) enthält, der vor der Stoßwellenquelle (10) angeordnet ist, zum Empfangen eines Niederdruckechos, das vom Körper (26) reflektiert wird,

einer Echoerfassungseinrichtung (3) zum Erfassen der Intensität eines Echos (101) aus den Echos, die die Echoempfangseinrichtung (2) empfängt und die von einer Fokuszone der Stoßwelle reflektiert werden,

ferner gekennzeichnet durch

eine Steuereinrichtung (4) zum Vergleichen der Intensität des Echos (101), das von der Echoerfassungseinrichtung (3) erfaßt wird, mit einem vorbestimmten Wert, zum Senden eines vorbestimmten Signals an die Ansteuereinrichtung (1) basierend auf dem Vergleichsergebnis, zum Schalten der Ansteuerspannung der Stoßwellenquelle (10) zu einer für die Lithotripsie ausreichend hohen Spannung, und zum Erzeugen eines Signals zum Ansteuern der Stoßwellenquelle (10).

2. Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Echoempfangseinrichtung (2) einen piezoelektrischen Film (15) aufweist, der über eine Isolierfolie (14) vor der Stoßwellenquelle (10) bereitgestellt ist, wobei der piezoelektrische Film (15) gebildet ist durch eine piezoelektrische Schicht (16), die aus einem PVDF (Polyvinlidenfluorid)-Film hergestellt ist, und

durch Elektroden (17, 18), die auf den beiden Oberflächen der piezoelektrischen Schicht (16) durch Bedampfen ausgebildet sind,

wobei das Echo (101) empfangen und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, und das elektrische Signal zu der Echoerfassungseinrichtung (3) übertragen wird.

3. Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Echoempfangseinrichtung (2) einen piezoelektrischen Film (15) aufweist, der vor der Stoßwellenquelle (10) angeordnet ist, wobei der piezoelektrische Film (15) umfaßt:

eine piezoelektrische Schicht (16), die aus einem PVDF (Polyvinlidenfluorid)- Film hergestellt ist,

eine Elektrode (18), die an einer ersten Oberfläche der piezoelektrischen Schicht (16) mittels Bedampfüng ausgebildet ist und

eine leitfähige Platte (13), die auf einer zweiten Oberfläche der piezoelektrischen Schicht (16) ausgebildet und mit der Elektrode (18) leitend verbunden ist, wobei das Echo (101) empfangen und in ein elektrisches Signal umgesetzt wird, und das elektrische Signal zu der Echoerfassungseinrichtung (3) übertragen wird.

4. Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektrode (18), die an der ersten Oberfläche des piezoelektrischen Films (15) ausgebildet ist, mehrere Schlitze aufweist, die jeweils eine vorbestimmte Breite haben.

5. Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Schlitz ein radialer Schlitz (51) ist, der sich zum Zentrum der Oberfläche der Elektrode (17, 18) erstreckt oder ein paralleler Schlitz (52), der sich in einer vorbestimmten Richtung erstreckt und eine vorbestimmte Breite hat.

6. Lithotripsievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Echoerfassungseinrichtung (3) mit dem piezoelektrischen Film (15) verbunden ist, um so die Intensität des Echos (101), die dabei empfangen wird, zu erfassen und enthält:

eine Verstärkungseinrichtung (33) zum Verstärken eines Echosignals (101), das durch den piezoelektrischen Film (15) empfangen wird,

eine Echoerfassungseinrichtung (34), die mit der Verstärkungseinrichtung (33) verbunden ist, um das Signal (101) in ein Signal mit einer einzigen Polarität umzusetzen, und

eine Echointensitäts-Erfassungschaltung (35), die mit der Echoerfassungseinrichtung (34) verbunden ist, um einen Spitzenwert des Echos (101) zu erfassen, wobei die Echointensitäts-Erfassungsschaltung (35) den Spitzenwert der Intensität des Echos. der aus dem Echo (34) erfaßt wird, überträgt.

7. Lithotripsievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Ansteuereinrichtung (1) enthält:

eine Niederspannungs-Energieversorgung (31) zum Erzeugen einer niedrigen Spannung und eine Hochspannungs-Energieversorgung (32) zum Erzeugen einer Hochspannung für Lithotripsie und

die Vorrichtung weiter enthält:

eine Schaltungseinrichtung (30) zum selektiven Schalten einer Quelle der Ansteuerspannung, die der Stoßwellenquelle (10) zugeführt wird, von der Niederspannungs-Energieversorgung (31) zu der Hochspannungs-Energieversorgung (32) basierend auf einem vorbestimmten Signal, das von der Steuereinrichtung (3) gesendet wird, wenn die Intensität des Echos (101) nicht niedriger als der vorbestimmte Wert ist, und eine Impulsgeberschaltung (29), die mit der Stoßwellenquelle (10) verbunden ist, um eine Hochspannung an die Stoßwellenquelle (10) anzulegen, um diese basierend auf dem vorbestimmten Signal, das von der Steuereinrichtung (3) gesendet wird, anzusteuern.

8. Lithotripsievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (4) enthält:

eine Vergleichsschaltung (36) zum Vergleichen der Intensität des Echos, das von der Echoerfassungseinrichtung (3) mit dem vorbestimmten Wert gesendet wird und zum Senden eines Schaltsteuersignals zum selektiven Umschalten der Steuerspannung auf eine Hochspannung zu der Ansteuereinrichtung (1), wenn die Intensität des Echos (101) nicht niedriger als der vorbestimmte Wert ist, und

eine Triggerschaltung (41) zum Empfangen eines vorbestimmten Signals, das von einer Bedienperson oder der Vergleichsschaltung (36) gesendet wird und zum Senden eines Triggersignals, das der Ansteuereinrichtung (1) eine Strahlungszeit anzeigt, und

daß die Vorrichtung ferner umfaßt:

eine Anzeigeeinrichtung (38) zum Anzeigen der Intensität des Echos (101) und des vorbestimmten Wertes auf eine solche Weise, daß deren Werte verglichen werden und

eine Warneinrichtung (39) zum Unterrichten der Bedienperson über die Intensität, wenn die Intensität niedriger ist als der vorbestimmte Wert.

9. Vorrichtung für Unterwasserlithotripsie mit einem rotierenden, elliptischen. reflektierenden Spiegel (40) mit mehreren Brennpunkten einschließlich eines ersten Brennpunkt (F1) und eines zweiten Brennpunkt (F2), und mit einer Stoßwellenquelle (10), die in dem ersten Brennpunkt (F1) angeordnet ist zum Erzeugen einer Stoßwelle, wobei die Stoßwelle, die auf den zweiten Brennpunkt (F2) fokussiert ist, einen Stein (27) in einem Patienten (26) bestrahlt, der sich in dem zweiten Brennpunkt (F2) befindet, wodurch der Stein (28) pulverisiert wird,

einer Echoerfassungs-Sensoreinrichtung (2), die in der Nähe des ersten Brennpunktes (F1) angeordnet ist, zum Erfassen eines Echos, das aus dem Inneren des Patienten (26) gesendet wird,

einer Echointensitäts-Erfassungseinrichtung (35) zum Erfassen der Intensität des Echos, das die Echoerfassungs-Sensoreinrichtung (35) aufnimmt,

einer Vergleichsschaltung (36) zum Vergleichen der Intensität des Echos (101), die durch die Echointensitäts-Erfassungseinrichtung (35) erfaßt wird, mit einem vorbestimmten Wert, wodurch der größere der beiden Werte erkannt wird, gekennzeichnet durch

eine Triggersteuereinrichtung (41) zum Steuern der Strahlungszeit der Stoßwelle durch die Stoßwellenquelle (10) gemäß einem vorbestimmten Signal basierend auf dem Unterscheidungsergebnis, das in der Vergleichsschaltung (36) erhalten wird, und

einer Entladungssteuereinrichtung (53) zum Steuern der Spannung, die an die Stoßwellenquelle (10) gemäß den vorbestimmten Signalen aus der Vergleichseinrichtung (36) und der Triggersteuereinrichtung (41) anzulegen ist.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, ferner gekenzeichnet durch eine Anzeigeeinrichtung (38) zum Anzeigen der Intensität des Echos (101), das die Echointensität-Erfassungseinrichtung (35) erfaßt und des vorbestimmten Werts in einer vergleichenden Form, und

eine Warneinrichtung (39) zum Durchführen eines vorbestimmten Alarms für eine Bedienperson basierend auf dem Unterscheidungsergebnis zwischen der Intensität des Echos (101) und dem vorbestimmten Wert, das von der Vergleichseinrichtung (36) festgestellt wird.

11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Echoerfassungs-Sensoreinrichtung (2) einen Ultraschallwandler (54) zum Empfangen des Echos (101) und zum Senden einer Ultraschallwelle aufweist, und die Vorrichtung weiter aufweist:

eine Sende-Empfangseinrichtung (1), die mit dem Ultraschallwandler (54) und der Vergleichsschaltung (36) verbunden ist und als Echointensitäts-Erfassungseinrichtung (35) verwendet wird, um den Ultraschallwandler (54) zu veranlassen, selektiv Ultraschall zu senden oder zu empfangen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, gekennzeichnet durch:

eine kardiographische Erfassungseinrichtung (55), die mit der Triggersteuereinrichtung (41) verbunden ist zum Synchronisieren des Echos (101), das die Sende-Empfangseinrichtung (1) erfaßt, mit dem Puls des Patienten (26).