DE3932364A1 - Vorrichtung zur raeumlichen ortung und zur zerstoerung von koerperinneren objekten - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur räumlichen Ortung und zur Zerstörung von körperinneren Objekten, insbe­ sondere von in Körperhöhlen befindlichen Konkrementen, be­ stehend aus einem elektroakustischen Therapiewandler zur Erzeugung von fokussiert auf das jeweilige Objekt auszusen­ denden Stoßwellen für die Therapie und aus mindestens einem mit dem Therapiewandler verbundenen B-Scanner als Ortungs­ wandler für die Ortung des Objektes, wobei der Ortungs­ wandler relativ zum Therapiewandler auf einer vorgegebenen Bahn und mit konstantem Abstand (konfokal) zum Stoßwellen­ fokus verstellbar ist, um je nach Stellung des Ortungswand­ lers B-Bilder in verschiedenen Schnittebenen und aus ver­ schiedenen Blickwinkeln erzeugen und darstellen zu können.

Mit B-Scannern arbeitende Ultraschall-Ortungssysteme von bisher bekannten Vorrichtungen bzw. Lithotriptoren dieser Art vermitteln dem Arzt noch zu wenig Informationen über Größe, Volumen und Oberfläche des zu therapierenden Konkre­ mentes. Besonders bei der Behandlung von großen Gallenblasen­ steinen ist aber eine einwandfreie Beurteilung der Form und Abmessungen des Steines von großer Bedeutung, und zwar auch während der Therapie, da einerseits eine größtmögliche Steindesintegration angestrebt werden muß und andererseits auch die Möglichkeit bestehen soll, exakte Informationen über den jeweils erreichten Therapieerfolg anhand der auf einem Monitor dargestellten B-Bilder zu gewinnen und erforder­ lichenfalls zu dokumentieren.

Es ist bekannt (DE 35 43 867 C2, Fig. 1 und 2), den Ortungs­ wandler und den Therapiewandler auf gleicher Achse anzuordnen und den Ortungswandler relativ zum Therapiewandler axial auf dieser Achse und um diese Achse verstellen zu können. Hierdurch lassen sich zwar B-Bilder in verschiedenen Schnittebenen er­ zeugen, eine Betrachtung des Konkrementes aus verschiedenen Blickwinkeln ist aber nicht möglich, so daß diese Lösung in bezug auf den Informationsgehalt des B-Bildes noch nicht optimal ist.

Insofern ist eine Lösung besser (DE 35 43 867 C2, Fig. 3 und 4), bei welcher der Ortungswandler außen am Umfang des Therapie­ wandlers angeordnet ist und auf einer Kreisbahn konzentrisch zur Längsachse des Therapiewandlers verstellt werden kann, weil dann je nach Stellung des Ortungswandlers das zu zer­ störende Konkrement unter verschiedenen Blickwinkeln aufge­ nommen und betrachtet werden kann.

Aber auch eine solche Lösung hat gewisse Nachteile im Zusammen­ hang mit der Zielgenauigkeit, weil die Schallfelder beider Wandler nicht gleiche Wege und Medien durchlaufen und deshalb nicht immer gewährleistet ist, daß ein beispielsweise auf dem Bildschirm des zum Ortungsssystem gehörenden Monitor angebrachtes, den Ort des Stoßwellenfokus im B-Bild markierdendes Ziel­ kreuz tatsächlich die richtige Position des Fokus im Verhältnis zum abgebildeten Konkrement darstellt.

Weiterhin ist es bei der in Rede stehenden Ausführungsform nicht möglich, den B-Scanner in einem optimalen Winkel zur Achse des Therapiewandlers anzuordnen. Dieser Winkel ist nämlich aufgrund des extern am Therapiewandler angebrachten Ortungswandlers zu groß, so daß die Ausrichtung der sektor­ förmigen Abtastebene des Ortungswandlers auf das Konkrement aus baulichen und anatomischen Gründen problematisch oder sogar nicht möglich ist.

Günstiger ist es deshalb, einen oder mehrere auf den Stoß­ wellenfokus ausgerichtete Ortungswandler unter einem spitzen Winkel von beispielsweise 15° zur Längsachse des Therapie­ wandlers auf oder in diesem anzuordnen (DE 27 22 252 C3; Prospekt "Piezolith 2300", herausgegeben im September 1988 von der Richard Wolf GmbH, DE 7134 Knittlingen). Allerdings haben die insoweit bisher bekannten Lösungen wieder den Nachteil, daß das Konkrement nicht aus verschiedenen Blick­ winkeln dargestellt und betrachtet werden kann.

Dementsprechend besteht die Aufgabe der Erfindung darin, die Dynamik und damit auch den Informationsgehalt der vom Ortungs­ wandler bzw. von den Ortungswandlern erzeugten B-Bilder im Vergleich zu vorbekannten Lösungen wesentlich zu verbessern.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird ausgehend von der eingangs er­ wähnten Vorrichtung vorgeschlagen, daß die erwähnte Bahn durch eine mechanische Führung für den vom Stoßwellenschallfeld umgebenen Ortungswandler gebildet ist und in der Vorrichtung bzw. im Therapiewandler verläuft, wobei bei einem als selbst­ fokussierender, in Form einer Kugelkalotte ausgebildetem Therapiewandler die Bahn bzw. Führung des Ortungswandlers der aktiven Abstrahlfläche des Therapiewandlers folgt.

Mit einer derartig ausgestalteten Vorrichtung läßt sich der Informationsgehalt über das zu therapierende Konkrement we­ sentlich verbessern, da sich so eine Vielzahl von Bildern erzeugen läßt, die das Konkrement aus verschiedenen Blick­ winkeln darstellen. Bei Wiedergabe dieser Bilder, beispiels­ weise auf dem Bildschirm eines dem Ortungssystem zugehörenden Monitors, ergibt sich zugleich der Vorteil, daß ein auf dem Bildschirm desselben angebrachtes, den Ort des Stoßwellen­ fokus im B-Bild markierendes Zielkreuz die richtige Position des Fokus im Verhältnis zum abgebildeten Konkrement darstellt. Dies ergibt sich daraus, daß die Schallfelder beider Wandler gleiche Wege und Medien durchlaufen, so daß unterschiedliche Brechungen der Wellenfronten der beiden Schallfelder und damit daraus sich herleitende eventuelle Abbildungsfehler ausgeschlossen sind. Es kann so eine Verbesserung der Ziel­ genauigkeit und Präzision der Therapie erreicht werden, da das Schallfeld des Therapiewandlers die gleichen Bedingungen vorfindet wie das des Ortungswandlers.

Konstruktiv einfache und für den Ortungsvorgang sichere Lösungen ergeben sich, wenn die Bahn, in Aufsicht auf den Therapiewandler gesehen als Gerade senkrecht oder im Winkel zur Längsachse des Therapiewandlers verläuft, wobei die Bahn die Längsachse desselben auch schneiden kann.

Die Bahn kann aber auch durch eine sphärisch gekrümmte Schienenführung gebildet sein, deren Mittelpunkt der Stoß­ wellenfokus ist, und letztlich auch als Kreisring oder Kreisringabschnitt um die Längsachse des Therapiewandlers verlaufen.

Nach einer bevorzugten Ausführung kann der Ortungswandler entlang seiner Bahn motorisch verstellbar sein, was zu einer weiteren Steigerung des Informationsgehaltes über das zu therapierende Konkrement führen kann, wenn die so aus ver­ schiedenen Winkeln erhaltenen "bewegten" Abbildungen des­ selben mit Hilfe eines zusätzlichen Rechners derart ver­ arbeitet werden, daß eine überlagerte Wiedergabe der Ein­ zelbilder in einer Art Compound-Scan-Verfahren ermöglicht wird.

Die Zuordnung des Ortungswandlers zu dem Therapiewandler kann vorteilhaft so erfolgen, daß der Therapiewandler im Bereich der Bahn ausgespart ist, und daß der Ortungswandler in die Aussparung eingreift oder diese durchgreift. Dabei kann der Ortungswandler sowohl um seine Längsachse verdrehbar, als auch in dieser axial verstellbar sein, wodurch es möglich ist, einerseits in jeder Winkelstellung des Ortungswandlers zur Längsachse des Therapiewandlers B-Bilder in verschiedenen, entsprechend winkelversetzten Schnittebenen zu erzeugen, und andererseits eine Anpassung der Position des Ortungs­ wandlers entsprechend den anatomischen Gegebenheiten des Körpers des jeweils zu behandelnden Patienten vorzunehmen.

Schließlich kann eine einfache Austauschbarkeit des Ortungswandlers, beispielsweise zur Anpassung der Vorrich­ tung an die jeweiligen Applikationen, dadurch ermöglicht werden, daß der Kopf des Ortungswandlers durch Steckver­ bindung lösbar und auswechselbar gehaltert wird.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung wird nachfolgend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 einen Querschnitt durch einen Therapiewandler mit einem längs einer zentralen Geraden durch diesen verschwenkbaren Ortungswandler,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Therapiewandler nach Fig. 1,

Fig. 3 eine axonometrische Darstellung des Therapiewandlers nach den Fig. 1 und 2,

Fig. 4 einen Querschnitt durch einen Therapiewandler mit einem um die Achse desselben konzentrisch führbaren Ortungs­ wandler,

Fig. 5 eine Draufsicht auf den Therapiewandler nach Fig. 4,

Fig. 6 eine axonometrische Darstellung des Therapiewandlers nach den Fig. 4 und 5,

Fig. 7 einen Querschnitt durch einen Therapiewandler mit einem sphärisch führbaren Ortungswandler,

Fig. 8 eine Draufsicht auf den Therapiewandler nach Fig. 7,

Fig. 9 eine axonometrische Darstellung des Therapiewandlers nach Fig. 7 und 8,

Fig. 10 ein schematisiertes Ausführungsbeispiel für die motorische Erzeugung der Verstellbewegungen des Ortungswandlers,

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel für ein schnellwechselbares Wandlerelement,

Fig. 12 ein Ausführungsbeispiel für die Abdichtung eines Ortungswandlers gegenüber der Wandler-Kalotte des Therapiewandlers.

Der erfindungsgemäße, als selbstfokussierender Wandler 1 ausgebildete Therapiewandler 2 hat bei allen dargestellten Vorrichtungen die Form einer Kugelkalotte, in der einzelne, nicht näher dargestellte piezoelektrische Wandlerelemente so angeordnet sind, daß ihre Strahlung auf den Stoßwellen­ fokus 3 gerichtet ist. Der Polbereich der Kalottenfläche des Therapiewandlers 2 ist von Wandlerelementen freigehalten, so daß über diesem Bereich ein Schallschatten mit kegelför­ miger Umfangsform entsteht. In dem genannten Polbereich ist ein Ortungssystem 4 integriert. Das Ortungssystem 4 besteht aus einem als B-Scanner wirksamen Ortungswandler 5, der ge­ mäß Fig. 11 als mit einem Steckanschluß 7 versehenes Steck­ element 6 ausgebildet sein kann. Dabei ist das Steckelement 6 mittels eines Schraubringes 8 unter flüssigkeitsdichter Abdichtung in einer Steckfassung 9 festgelegt.

Die Steckfassung 9 ist Bestandteil einer Schlitteneinheit 10, die in einer Aussparung 11 in dem kalottenförmigen Wandler 1 des Therapiewandlers 2 geführt ist. Die Schlitten­ einheit 10 ist entsprechend Fig. 10 als Antriebseinheit ausgeführt, die Antriebsmittel für eine Verschwenkung, Ver­ drehung und axiale Verschiebung relativ zum Pol der Kugel­ kalotte des Therapiewandlers 2, sowie Rückmeldemittel für die jeweilige Positionserfassung umfaßt. Entsprechend der in Fig. 10 schematisiert dargestellten Ausführung be­ stehen die Antriebsmittel für die Verdrehung aus einem regelbaren Motor 13, der über ein Zahnradgetriebe 14, 15 die Steckfassung 9 und damit den Ortungswandler 5 um seine Achse verdreht. Ebenso umfassen die Antriebsmittel für die axiale Verschiebung einen regelbaren Motor 16, der über Ritzel 17 und Zahnstange 18 auf die Steckfassung 9 einwirkt, die dementsprechend in geeigneter Weise in der Schlitteneinheit 10 geführt bzw. gelagert ist. Die Ver­ schwenkung des Ortungswandlers 5 erfolgt durch einen nicht gezeigten regelbaren Motor, der mit einem Ritzel 19 bei­ spielsweise nach dem Triebstocksystem in einer Verzahnung 20 an der Kugelkalotte des Therapiewandlers 2 eingreift. Dabei ist die Verzahnung 20 jeweils in ihrem Verlauf der jeweiligen Form der den Ortungswandler 5 führenden Aus­ sparung 11 angepaßt ausgeführt.

Für die kombinierte Bewegung des Ortungswandlers 5 gemäß Fig. 7, 8 und 9 kann die Schlitteneinheit 10 in nicht dargestellter Weise mit einem Schlitten versehen sein, der eingerichtet ist, eine Verstellung des Ortungswandlers 5 längs einer Meridianlinie der Kugelkalotte zuzulassen, während die gesamte Schlitteneinheit 10 längs einer breiten Gradlinie verstellbar ist.

Die genannten Motoren können Schrittmotoren sein, welche durch Steuersignale in Impulsform gesteuert werden. Die Positionsrückmeldung kann jeweils durch ein beispielhaft in Fig. 10 dargestelltes, als Weggeber fungierendes Potentiometer 21 erfolgen.

Für eine spielfreie Führung des Ortungswandlers 5 sorgt eine Feder 22, die die an der Außenfläche der Kugelkalotte des Therapiewandlers 2 geführte Schlitteneinheit 10 und einen an der Innenfläche angeordneten Schlittenteil 23 gegeneinander verspannt.

Die Abdichtung des Ortungswandlers 5 gegenüber der Kugel­ kalotte des Therapiewandlers 2 erfolgt mittels eines Falten­ balges 24, der die Verstellbahn des Ortungswandlers 5 bildende Aussparung 11 abdeckt, und der an dem Steckele­ ment 6 bzw. der Steckfassung 9 des Ortungswandlers 5 auch unter Drehung dichtend befestigt ist.

Der in den Ausführungsbeispielen angewendete B-Scanner weist ein fächerförmiges Schallfeld auf. Das entsprechend Fig. 1, 2 und 3 aufgebaute Ortungssystem 4 ist daher in der Lage, den georteten Gegenstand durch Drehung des Ortungswandlers 5 um seine Achse in Mehrfachschnittebenen darzustellen, und durch die Schwenkbewegung deren Winkel­ lage zu verändern. In Fig. 3 ist die Ausbildung der Schallfeldfächer bei einer Drehung des Ortungswandlers 5 um 90 Grad in Voll-Liniendarstellung gezeigt, während die gestrichelte Darstellung diesen Schallfeldfächer in einer Schwenkstellung des Ortungswandlers 5 wiedergibt. Bei der Vorrichtung nach Fig. 6 ist neben der Darstellung des georteten Gegenstandes in Mehrfachschnittebenen dessen Betrachtung von verschiedenen Standorten aus, jedoch unter einheitlicher Winkellage möglich. Die Vorrichtung nach Fig. 9 vereinigt die Darstellungsmöglichkeiten der Vorrichtungen nach Fig. 3 und 6.

Claims (11)

1. Vorrichtung zur räumlichen Ortung und zur Zerstörung von körperinneren Objekten, insbesondere von in Körperhöhlen befindlichen Konkrementen, bestehend aus einem elektro­ akustischen Therapiewandler zur Erzeugung von fokussiert auf das jeweilige Objekt auszusendenden Stoßwellen für die Therapie und aus mindestens einem mit dem Therapie­ wandler verbundenen B-Scanner als Ortungswandler für die Ortung des Objektes, wobei der Ortungswandler relativ zum Therapiewandler auf einer vorgegebenen Bahn und mit konstantem Abstand (konfokal) zum Stoßwellenfokus ver­ stellbar ist, um je nach Stellung des Ortungswandlers B-Bilder in verschiedenen Schnittebenen und aus verschie­ denen Blickwinkeln erzeugen und darstellen zu können, dadurch gekennzeichnet, daß die erwähnte Bahn durch eine mechanische Führung für den vom Stoßwellenschallfeld umgebenen Ortungswandler (5) ge­ bildet ist und in der Vorrichtung bzw. im Therapiewandler (2) verläuft.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher der Therapiewandler als selbstfokussierender Wandler in Form einer Kugel­ kalotte ausgebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn bzw. Führung des Ortungswandlers (5) der aktiven Abstrahlfläche des Therapiewandlers (2) folgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn, in Aufsicht auf den Therapiewandler (2) ge­ sehen, als Gerade senkrecht oder im Winkel zur Längsachse des Therapiewandlers (2) verläuft.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn die Längsachse des Therapie­ wandlers (2) schneidet.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn durch eine sphärisch ge­ krümmte Schienenführung gebildet ist, deren Mittel­ punkt der Stoßwellenfokus (3) ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Bahn als Kreisring oder Kreisringabschnitt um die Längsachse des Therapiewandlers (2) verläuft.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortungswandler (5) motorisch entlang der Bahn verstellbar ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Therapiewandler (2) im Bereich der Bahn ausgespart ist und daß der Ortungswandler (5) in die Aussparung (11) eingreift oder diese durchgreift.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortungswandler (5) um seine Längs­ achse verdrehbar ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ortungswandler (5) axial ver­ stellbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopf des Ortungswandlers (5) lösbar und auswechselbar ist.