DE102006021049A1

DE102006021049A1 - Stoßwellenkopf für eine Stoßwellenbehandlungsvorrichtung und Verfahren zur Fragmentierung und zur Kontrolle der Fragmentierung eines in einem Untersuchungsobjekt angeordneten Fragmentierungsobjekts

Info

Publication number: DE102006021049A1
Application number: DE102006021049A
Authority: DE
Inventors: Jens Fehre; Ralf Dr. Nanke
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2006-05-05
Publication date: 2007-11-08
Also published as: WO2007128611A1; IL194884A0; CN101437459A; EP2015686A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Stoßwellenkopf (10) für eine Stoßwellenbehandlungsvorrichtung, wobei der Stoßwellenkopf (10) wenigstens eine erste Stoßwellenquelle (11) zur Emission von Stoßwellen sowie eine Fokussiereinrichtung (14) zur Fokussierung der Stoßwellen auf eine Behandlungszone (K) eines Untersuchungsobjekts (U) aufweist. Indem der Stoßwellenkopf (10) wenigstens eine Öffnung (17) aufweist, in der wenigstens eine austauschbare Moduleinrichtung (30, 34, 35) zur Behandlung und/oder Untersuchung eines Untersuchungsobjekts (U) anordenbar ist, kann ein Stoßwellenkopf bereitgestellt werden, welcher bei kompakter Ausbildung eine Mehrzahl von Untersuchungs- und/oder Behandlungsmöglichkeiten bietet. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fragmentierung eines in einem Untersuchungsobjekt (U) angeordneten Fragmentierungsobjekts (K) mittels Stoßwellen und zur Kontrolle dieser Fragmentierung, wobei wenigstens eine Stoßwelle mittels einer ersten an oder innerhalb eines Stoßwellenkopfs (10) angeordneten Stoßwellenquelle emittiert (101), mittels einer Fokussiereinrichtung (14) auf das Fragmentierungsobjekt (K) fokussiert (102) und in das Untersuchungsobjekt (U) eingekoppelt (103) wird. Indem während einer Wechselwirkung der wenigstens einen Stoßwelle mit dem Fragmentierungsobjekt (K) die Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts (K) mittels einer an dem Stoßwellenkopf (10) austauschbar angeordneten Moduleinrichtung (30, 34, 35) kontrolliert (104) wird, kann ein ...

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßwellenkopf für eine Stoßwellenbehandlungsvorrichtung, wobei der Stoßwellenkopf wenigstens eine erste Stoßwellenquelle zur Emission von Stoßwellen sowie eine Fokussiereinrichtung zur Fokussierung der Stoßwellen auf eine Behandlungszone eines Untersuchungsobjekts aufweist. Weiter betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Fragmentierung eines in einem Untersuchungsobjekt angeordneten Fragmentierungsobjekts mittels Stoßwellen und zur Kontrolle dieser Fragmentierung, wobei wenigstens eine Stoßwelle mittels einer ersten, an oder innerhalb eines Stoßwellenkopfs angeordneten Stoßwellenquelle emittiert, mittels einer Fokussiereinrichtung auf das Fragmentierungsobjekt fokussiert und in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt wird.
Stoßwellen, Verfahren zu deren Anwendung und Vorrichtungen zu deren Erzeugung haben sich in den vergangen Jahren und Jahrzehnten auf dem Gebiet der Medizintechnik etabliert. Ein Stoßwellenkopf zur Erzeugung von Stoßwellen ist in der Regel ein Bestandteil einer Stoßwellenbehandlungsvorrichtung, welche bspw. in der Orthopädie oder in der Lithotripsie, d.h. bei der Zertrümmerung bzw. Fragmentierung von Konkrementen, wie etwa Gallen-, Harnleiter- und Nierensteinen, eingesetzt werden. Ein weiteres Einsatzgebiet für Stoßwellenbehandlungen ist die Schmerztherapie.
Bei den genutzten Stoßwellen handelt es sich um mediumgebundene Longitudinalwellen, welche in der Regel einen Ultraschall-Frequenzbereich aufweisen. Häufig kommt die extrakorporale Stoßwellentherapie (ESWT) bzw. extrakorporale Stoßwellenlithotripsie (ESWL) zum Einsatz. Dabei werden die Stoßwellen mittels einer verschieden ausführbaren Stoßwellenquelle im Stoßwellenkopf erzeugt, anschließend in ein ebenfalls im Stoßwellenkopf befindliches Wasserreservoir eingekoppelt und von dort mittels eines Koppelbalgs in das Untersuchungsobjekt eingeleitet. Im Wasserreservoir des Stoßwellenkopfs werden zuvor die Stoßwellen mittels einer Fokussiereinrichtung auf einen Fokusbereich gebündelt, dessen Position im Wesentlichen mit der Position der Behandlungszone bzw. des Konkrements im Untersuchungsobjekt übereinstimmt.
Je nach durchzuführender Behandlung am Untersuchungsobjekt werden mittels der Stoßwellen unterschiedliche Energien pro Zeiteinheit in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt. Bei der Lithotripsie werden Stoßwellen mit hoher Energie bzw, großer Amplitude in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt, um die im Fokusbereich liegenden Strukturen, z.B. Harnleitersteine oder Nierensteine, zu zertrümmern bzw. zu fragmentieren. Eine orthopädische Anwendung, bei welcher die verwendeten Energien der Stoßwellen zwischen denen der lithotriptischen Anwendung von Stoßwellen und der schmerztherapeutischen Anwendung von Stoßwellen liegen, ist bspw. die Kalkschulter. Dabei wird versucht Kalkablagerungen im Schultergelenk zu entfernen, um die Beweglichkeit der Schulter zu erhalten. Bei der Schmerztherapie werden niedrigere Energien genutzt. Ziel hierbei ist es, mittels der Stoßwellen eine Druck- und Zugbelastung des schmerzenden Gewebes zu erreichen, um den Stoffwechsel an diesen Stellen zu stimulieren und Schmerzen zu lindern.
Die Behandlungszone des Untersuchungsobjekts, welche für eine Behandlung mit Stoßwellen vorgesehen ist, wird in der Regel mittels einer bildgebenden Ultraschalleinrichtung oder einer Röntgeneinrichtung geortet. Anschließend wird der Fokusbereich der von der Stoßwellenquelle ausgehenden Stoßwellen in die Behandlungszone des Untersuchungsobjekts derart justiert, dass dieser in der Behandlungszone liegt. Somit werden die emittierten Stoßwellen in der Behandlungszone gebündelt, wodurch bspw. eine Zertrümmerung eines Konkrements erreicht werden kann.
Bei den derzeit klinisch verwendeten Stoßwellenköpfen wird in der Regel nur die Amplitude der Stoßwellen geändert, welche direkt mit der in das Untersuchungsobjekt eingebrachten Energie korreliert. Indem nur die Amplitude einer Stoßwelle geändert wird, ist für alle vom Stoßwellenkopf abgegebenen Stoßwellen eine gleiche relative Energieverteilung bzw. ein gleiches relatives Stoßwellenprofil gegeben. Die Energieverteilung bzw. das Stoßwellenprofil einer Stoßwelle kann somit nicht individuell auf den vorliegenden Behandlungsfall angepasst werden.
Ultraschallverfahren und Stoßwellenverfahren sind technisch verwandt. Beide Verfahren nutzen mediumgebundene Longitudinalwellen um einen Untersuchungserfolg bzw. Behandlungserfolg herbeizuführen. Jedoch unterscheiden sich die für die Ultraschallverfahren genutzten Longitudinalwellen von den bei Stoßwellenverfahren genutzten Longitudinalwellen. Zum einen sind die Druckamplituden der Longitudinalwellen für Ultraschallverfahren deutlich geringer als bei Stoßwellenverfahren, zum anderen weisen Longitudinalwellen für Ultraschallverfahren meist periodische Schwingungen mit limitierter Frequenz-Bandbreite und Zeitdauer auf. Dagegen besteht eine Stoßwelle in der Regel aus einem einzigen Druckpuls, welcher sich aus Frequenzen von einigen Kilohertz bis Megahertz zusammensetzt. Zudem sind die Druckanteile und Zuganteile des Druckpulses stark voneinander abweichend. In der Regel ist der Druckanteil bei einer Stoßwelle deutlich größer als der Zuganteil, während sie für eine Ultraschallwelle bzw. für einen Ultraschallwellenzug annähernd gleich verteilt sind.
Der durch die Stoßwelle erzeugte maximale positive Druck bzw. die Druckbelastung des Gewebes ist abhängig von der verwendeten Stoßwellenquelle und liegt in einer Größenordnung von etwa 50 bis 100 Megapascal, in Kurzschreibweise 50 bis 100 MPa, bzw. 500 bis 1000 bar. Der durch die Stoßwellen erzeugte maximale negative Druck bzw. die durch den Druckpuls verursachte Zugbelastung des Gewebes liegt bei etwa zehn Prozent der maximalen Druckbelastung des Druckpulses und damit im genann ten Beispiel bei etwa 5 bis 10 MPa. Die Zeitdauer zur Änderung des Drucks vom Maximum des positiven Drucks zum betragsmäßigen Maximum des negativen Drucks liegt in der Größenordnung von wenigen Mikrosekunden. Der Betrag der Zug- oder Druckbelastung des Gewebes bei Ultraschallverfahren liegt hingegen in der Regel unter 1 MPa, um mechanische oder thermische Schädigungen von Gewebe zu vermeiden.
Heute sind mehrere Mechanismen bekannt, welche zur Fragmentierung bzw. Zertrümmerung eines Fragmentierungsobjekts, bspw. eines Konkrements, durch Stoßwellen beitragen. Zum einen ist dies die Stoßwellen-induzierte dynamische Fragmentierung, welche sich dadurch auszeichnet, dass sie zu einer Nukleation, zu einer Vergrößerung und zu einem Zusammenwachsen von vorhandenen Mikrorissen im Fragmentierungsobjekt führt, wodurch das Konkrement fragmentiert wird. Dieser Mechanismus ist im Wesentlichen auf den positiven Druckanteil des Druckpulses zurückzuführen, welcher zu einer Druckbelastung im Fokusbereich innerhalb des Untersuchungsobjekts führt.
Zum anderen ist die Kavitations-Erosion eines Fragmentierungsobjekts zu nennen, welche auf die vom Druckpuls verursachte Zugbelastung des Gewebes zurückzuführen ist. Die vom Druckpuls erzeugte Zugbelastung führt einer Kavitation von Wasser im Fokusbereich, d.h. Blasenbildung in Form von Wasserdampf. Der Kollaps von Kavitationsblasen nahe einem Fragmentierungsobjekt führt zu einer starken Erosion der Oberfläche des Fragmentierungsobjekts und trägt wesentlich zur Zertrümmerung bzw. Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts bei.
Die auf Kavitation beruhenden Effekte, d.h. zum einen die Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts, zum anderen die Schädigung des das Fragmentierungsobjekt umgebenden Gewebes, können beeinflusst werden, indem einer ersten Stoßwelle eine zweite Stoßwelle mit geringem Zeitabstand nachfolgt, was als so genannter Tandempuls bezeichnet wird. Durch die zweite, der ersten Stoßwelle nachfolgenden Stoßwelle kann die Kollapsenergie der durch die erste Stoßwelle entstandenen Kavitationsblasen in der Nähe eines Fragmentierungsobjekts abhängig von den Stoßwellenparametern der ersten und/oder zweiten Stoßwelle eingestellt werden. Die relevanten Stoßwellenparameter sind dabei unter anderem der zeitliche Abstand der beiden Stoßwellen in der Behandlungszone, räumlicher Versatz der beiden Stoßwellenprofile bzw. der jeweiligen Fokusbereiche zueinander, Amplituden der ersten und zweiten Stoßwelle, usw.
Aus der WO 2005/018469 A1 ist ein Stoßwellen-Lithotripter bekannt, umfassend eine erste Stoßwellenquelle mit einer Fokussiereinrichtung, eine Mehrzahl an piezo-elektrischen Elementen und eine Verzögerungseinrichtung zur Einstellung der Zeitspanne zwischen einer ersten und einer zweiten Stoßwelle. Der Nachteil dieser Vorrichtung liegt darin, dass die Durchführung weiterer Untersuchungen, bspw, bildgebender Untersuchungen, nur durch wenigstens ein zusätzliches Gerät möglich ist. Somit ist die Anordnung in Verbindung mit weiteren Vorrichtungen nicht kompakt und platzsparend, was die Handlungs- und Bewegungsfreiheit des medizinischen Personals einschränkt und zusätzliche Risiken für das Untersuchungsobjekt und das verwendete Gerät mit sich bringt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen gattungsgemäßen Stoßwellenkopf der eingangs genannten Art bereitzustellen, welcher bei kompakter Ausbildung eine Mehrzahl von Untersuchungs- und/oder Behandlungsmöglichkeiten bietet. Weiter ist es Aufgabe der Erfindung ein gattungsgemäßes Verfahren der eingangs genannten Art bereitzustellen, welches eine verbesserte Kontrolle eines Fragmentierungsprozesses bzw. einer Stoßwellenbehandlung erlaubt.
Bei einem gattungsgemäßen Stoßwellenkopf der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass der Stoßwellenkopf wenigstens eine Öffnung aufweist, in der wenigstens eine austauschbare Moduleinrichtung zur Behandlung und/oder Untersuchung eines Untersuchungsobjekts anordenbar ist.
Eine austauschbare Anordnung wenigstens einer Moduleinrichtung zur Behandlung und/oder Untersuchung eines Untersuchungsobjekts kann die Funktion eines Stoßwellenkopfs vielfältig und kostengünstig erweitern. Es können bspw. Behandlungsmoduleinrichtungen bzw. Untersuchungsmoduleinrichtungen mit unterschiedlichen Funktionen, Funktionsparametern, usw. vorgesehen werden, welche in der Öffnung austauschbar angeordnet und dort betrieben werden können. Der Betrieb der jeweiligen Moduleinrichtung kann durch wenigstens eine Schnittstelle zum Datenaustausch und/oder zur Energieversorgung ermöglicht werden, welche an der Begrenzung der Öffnung des Stoßwellenkopfs vorgesehen werden kann. Alternativ kann eine in der Öffnung des Stoßwellenkopfs angeordnete Moduleinrichtung unabhängig von einer Datenverbindung und Energieversorgungsverbindung mit dem Stoßwellenkopf betrieben werden. Beispielsweise weist die Moduleinrichtung eine eigene Energieversorgung und/oder Steuereinrichtung auf.
Die Form der Öffnung des Stoßwellenkopfs kann nahezu beliebig gestaltet sein. In der Regel wird die Öffnung des Stoßwellenkopfs auf der der Koppelbalg abgewandten Seite, also der Rückseite des Stoßwellenkopfs, angeordnet sein. Allerdings ist auch eine vorderseitige Anordnung der Öffnung, d.h. in den Koppelbalg eingearbeitet, denkbar. Diese Ausführung erfordert jedoch einen deutlich höheren Konstruktionsaufwand und weist weitere Nachteile auf, bspw. bei der Streuung fokussierter Stoßwellen. Vorteilhafterweise ist die Öffnung rotationssymmetrisch zu einer Mittelachse des Stoßwellenkopfs angeordnet. In der Öffnung können mehrere, bestimmten Moduleinrichtungen zugeordnete Betriebsplätze vorgesehen sein, so dass gegebenenfalls Schnittstellen auf die Erfordernisse der jeweiligen Moduleinrichtung angepasst sind.
Die Moduleinrichtungen können über Feststelleinrichtungen, insbesondere Steckverbindungen, Rastverbindungen, Klemmver bindungen, usw. in der Öffnung des Stoßwellenkopfs austauschbar arretiert werden. Vorzugsweise sind die Verbindungsmittel zur Arretierung der Moduleinrichtung gleichzeitig Schnittstellen zum Datenverkehr mit einer Steuereinrichtung und gegebenenfalls zur Energieversorgung der Moduleinrichtung ausgebildet.
Der Stoßwellenkopf gemäß der Erfindung weist wenigstens eine Stoßwellenquelle auf, welche derart am Stoßwellenkopf bzw. innerhalb des Stoßwellenkopfs angeordnet ist, dass die Stoßwellen in Richtung der Koppelfläche des Koppelbalgs führbar sind. Abhängig von der Ausgestaltung der Stoßwellenquelle können die von der Stoßwellenquelle emittierten Stoßwellen mit unterschiedlichen Fokussiereinrichtungen fokussiert werden. Insbesondere können Fokussiereinrichtungen vorgesehen sein, welche mehrere, von unterschiedlichen Stoßwellenquellen stammende Stoßwellen im jeweiligen Fokusbereich überlagern. Dabei wird wenigstens eine Stoßwelle auf die Behandlungszone, bspw. ein Konkrement, oder einen Teilbereich eines Konkrements, fokussiert bzw. konzentriert.
Die Stoßwellen können bspw. elektrohydraulisch erzeugt werden. Hierzu wird eine Hochspannungsentladung in einem Wasserreservoir durchgeführt. Eine derartige, unter Wasser stattfindende Funkenentladung führt zur Erzeugung einer Stoßwelle im Wasserreservoir. Jedoch weist eine elektrohydraulische arbeitende Stoßwellenquelle eine Anzahl von Nachteilen auf, unter anderem einen hohen Verschleiß, eine schlechte Einstellbarkeit der Amplitude der Stoßwelle, Schwankungen des Entstehungsortes der Stoßwellen u.a. Jedoch kann die durch die unter Wasser durchgeführte Funkenentladung entstehende Stoßwelle gut mit einer rotationselliptischen Fokussiereinrichtung fokussiert werden, wobei die Stoßwellenquelle im ersten Brennpunkt des Ellipsoids angeordnet ist und die Behandlungszone im zweiten Brennpunkt des Ellipsoids.
Vorteilhaft kann die piezo-elektrische Stoßwellenerzeugung angewendet werden. Dabei wird bspw. eine Vielzahl von piezo elektrischen Elementen auf einer Kugelkalotte bzw. auf einem Kugeloberflächenelement angeordnet. Durch eine Applikation einer Spannung von mehreren Kilovolt erfahren die auf der Kugelkalotte angeordneten piezo-elektrischen Elemente eine gleichzeitige Auslenkung, welche sich als konvergente sphärische Welle in dem Wasserreservoir und dem Untersuchungsobjekt fortpflanzt. Im Bereich des von der Kugelkalotte definierten Kugelmittelpunkts bzw. Fokusbereichs, welcher in die Behandlungszone platziert wird, erhöht sich die Energiedichte der Stoßwellen derart, dass eine Fragmentierung eines Konkrements ermöglicht wird. Die Fokussiereinrichtung bildet in diesem Fall mit der Stoßwellenquelle eine Einrichtungseinheit. Durch die Wahl des Radius, der Größe des Kugeloberflächenelements und piezo-elektrischer Doppelschichten kann die Energiedichte im Fokusbereich geändert werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Stoßwellenerzeugung ist die elektromagnetische Stoßwellenerzeugung. Hier wird magnetische Induktion zur Erzeugung einer Membranbewegung in einem Wasserreservoir genutzt, wobei die Anordnung von Spulen und wenigstens einer Membran derart optimiert ist, dass kräftige und kurze Auslenkungsbewegungen entstehen. Es lassen sich dabei zwei Anordnungen unterscheiden, zum einen eine Flachspulenanordnung, wobei eine Fokussierung durch eine akustische Linse bereitgestellt wird, zum anderen eine Zylinderspule mit einem Paraboloid-Reflektor.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist wenigstens eine Moduleinrichtung mittels eines Antriebs relativ zur ersten Stoßwellenquelle verschiebbar und/oder drehbar. Damit kann die Moduleinrichtung unabhängig von ihrer Ausbildung relativ zur ersten Stoßwellenquelle bzw. dem Stoßwellenkopf bewegt werden, wodurch eine Vielzahl an Einstellungen ermöglicht wird. Damit können unterschiedliche Wirk- bzw. Untersuchungserfolge verbunden sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform weist wenigstens eine Moduleinrichtung wenigstens eine Funktion zur Be handlung eines Untersuchungsobjekts und/oder wenigstens eine Funktion zur Untersuchung des Untersuchungsobjekts auf. Eine Moduleinrichtung kann eine Mehrzahl an Untereinrichtungen umfassen, welche jeweils einen Beitrag z.B. zur Therapie und/oder zur Durchführung diagnostischer Verfahren am Untersuchungsobjekt leisten. Dadurch kann eine Anzahl an auszutauschenden Moduleinrichtungen reduziert werden. Die Untereinrichtungen einer Moduleinrichtung können unabhängig voneinander oder auch gleichzeitig betrieben werden. Dabei kann die Moduleinrichtung einen Träger aufweisen, an oder auf welchem die Untereinrichtungen vorzugsweise ebenfalls austauschbar angeordnet sind, wobei der Träger bspw. einen Knotenpunkt zum Datenverkehr und/oder zur Energieversorgung der verschiedenen Untereinrichtungen aufweisen kann. Eine derartige kombinierte Moduleinrichtung erleichtert das Austauschen, d.h. Einbringen und Entfernen, der Moduleinrichtung am Stoßwellenkopf sowie gegebenenfalls das Betreiben der Moduleinrichtung, da Datenschnittstellen und/oder Energieversorgungsschnittstellen für eine kombinierte Moduleinrichtung gemeinsam ausgeführt werden können und nicht für jede Moduleinrichtung mit Funktion einer Untereinrichtung separat erforderlich sind.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung sind eine erste Moduleinrichtung und eine zweite Moduleinrichtung konzentrisch, wenigstens teilweise innerhalb der Öffnung angeordnet. Durch eine derartige Anordnung ist es möglich eine Mehrzahl an Moduleinrichtungen rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse eines von einer Stoßwelle aufgewiesenen Stoßwellenprofils anzuordnen. Die Moduleinrichtungen können dazu vorteilhaft zylinderförmig oder hohlzylinderförmig ausgebildet sein.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante ist wenigstens eine Moduleinrichtung als wenigstens eine zweite Stoßwellenquelle ausgebildet. Dadurch kann wenigstens eine zweite Stoßwellenquelle bereitgestellt werden, welche zur Behandlung eines Konkrements genutzt werden kann. Insbesondere kann eine relativ zur ersten Stoßwellenquelle drehbare und/oder ver schiebbare Lagerung der zweiten Stoßwellenquelle dazu genutzt werden, eine räumliche Verschiebung der zweiten Stoßwelle relativ zur ersten Stoßwelle zu erreichen. Dadurch kann das in der Behandlungszone wirksame Stoßwellenprofil an die Erfordernisse der Behandlung angepasst werden. Insbesondere kann aus der Summe mehrer Stoßwellenprofile von aus unterschiedlichen Stoßwellenquellen stammenden Stoßwellen ein der individuelle Behandlung angepasstes Gesamt-Stoßwellenprofil erzeugt werden.
Weiter kann bei Bedarf die zweite Stoßwellenquelle mit bestimmten Stoßwellenparametern, z.B. Fokustiefe, gegen eine andere Stoßwellenquelle mit anderen Stoßwellenparametern ausgetauscht werden. Für eine Moduleinrichtung, welche als Stoßwellenquelle ausgebildet ist, sind auf Kugeloberflächenelementen oder auf Paraboloid-Flächenelementen angeordnete piezo-elektrische Elemente vorteilhaft anwendbar. Gegebenenfalls können gleichzeitig mehrere als Stoßwellenquellen ausgebildete Moduleinrichtungen in der Öffnung des Stoßwellenkopfs betrieben werden, welche unterschiedliche Stoßwellenparameter, wie etwa Position des Fokusbereichs, aufweisen. Damit kann eine räumliche Stoßwellenverteilung in der Behandlungszone ermöglicht werden, welches zu einer verbesserten Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts, bspw. eines Konkrements, führt.
Eine weitere Möglichkeit zur Fokussierung von Stoßwellen kann mittels piezo-elektrischen Elementen erfolgen, welche als Phased Array ausgebildet sind. Dabei werden Ultraschallsignale von einem piezo-elektrischen Array abgegeben, wobei die von einem jeweiligen piezo-elektrischen Element abgegebenen Signale einen festen Phasenunterschied zueinander haben. Durch Änderung des festen Phasenunterschieds der von den piezo-elektrischen Elementen ausgehenden Signale kann die Stoßwellenmaximalenergie in einer beliebigen Richtung, insbesondere auf die Behandlungszone, eingestellt werden.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist wenigstens eine Moduleinrichtung als Ultraschalleinrichtung ausgebildet. Dadurch wird ermöglicht, während einer Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts den Fragmentierungserfolg bzw. Fragmentierungsprozess zu beobachten. Gegebenenfalls kann zur Verbesserung der Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts auf Grundlage der Ultraschallkontrolle der Fragmentierung wenigstens eine weitere als Stoßwellenquelle ausgebildete Moduleinrichtung vorgesehen werden. Dabei werden mittels der Ultraschalleinrichtung Bilder von der Behandlungszone bzw. dem Fragmentierungsobjekt gewonnen, wobei der zur Darstellung des Untersuchungsobjekts genutzte Ultraschall das gleiche Gewebe durchdringt, wie die Stoßwelle auf dem Weg zur Behandlungszone. Gegebenenfalls können mehrere als Ultraschalleinrichtungen ausgebildete Moduleinrichtungen vorgesehen sein, so dass eine räumliche Darstellung des Untersuchungsobjekts, insbesondere der Behandlungszone, aus den gewonnenen Ultraschalldaten ermittelt werden kann.
Vorzugsweise ist die Ultraschalleinrichtung rotationssymmetrisch zur Symmetrieachse eines Stoßwellenprofils einer von einer ersten Stoßwellenquelle ausgehenden Stoßwelle angeordnet, wobei die Symmetrieachse des Stoßwellenprofils identisch ist mit der Symmetrieachse der Ultraschalleinrichtung. Dabei kann konzentrisch zu dieser Symmetrieachse wenigstens eine weitere Stoßwellenquelle angeordnet werden. Eine derartige Anordnung von Moduleinrichtungen ermöglicht somit eine Inline-Ultraschalluntersuchung bei gleichzeitiger Durchführung einer Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts mittels mehrerer, von verschiedenen Stoßwellenquellen stammenden, Stoßwellen.
In einer vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist wenigstens eine Moduleinrichtung derart ausgebildet, dass diese als Ultraschalleinrichtung und als Stoßwellenquelle betreibbar ist. Der Betrieb der Moduleinrichtung als Ultraschalleinrichtung und als Stoßwellenquelle kann durch Untereinrichtungen der Moduleinrichtung ermöglicht werden. Da al lerdings die Erzeugung von Ultraschall und Stoßwellen miteinander verwandt sind, ist es jedoch auch möglich eine Moduleinrichtung derart zu konzipieren, dass mittels derselben Einrichtung sowohl Stoßwellen als auch Ultraschallwellen erzeugt werden können. Dabei kann die Stoßwellenquelle bzw. Ultraschallwellenquelle auch als Stoßwellenempfänger bzw. Ultraschallwellenempfänger für die vom Untersuchungsobjekt reflektierten Ultraschallwellen bzw. Stoßwellen genutzt werden. Durch eine derartig ausgebildete Moduleinrichtung können Kosten und Platz in der Öffnung des Stoßwellenkopfs eingespart werden, wodurch weitere Moduleinrichtungen am Stoßwellenkopf vorgesehen werden können und die Funktionalität des Stoßwellenkopfs noch weiter erhöht werden kann.
In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist eine Steuereinrichtung vorgesehen, welche einen Betrieb wenigstens einer Moduleinrichtung und/oder wenigstens einer ersten Stoßwellenquelle steuert. Eine Steuereinrichtung steuert vorteilhafterweise wenigstens eine erste Stoßwellenquelle und wenigstens eine Moduleinrichtung. Die Steuereinrichtung der Moduleinrichtung umfasst dabei auch die Einstellung der Position und/oder Lage der Moduleinrichtung, d.h. insbesondere die durch eine Antriebseinrichtung bewirkbare Verschiebung und/oder Drehung bzw. Neigung der Moduleinrichtung relativ zur ersten Stoßwellenquelle, sowie die Steuerung der Funktion der Moduleinrichtung. Durch die Steuereinrichtung kann somit ein bestimmter zeitlicher Abstand einer ersten Stoßwelle zu einer zweiten, von einer als zweite Stoßwellenquelle ausgebildeten Moduleinrichtung ausgehenden Stoßwelle eingestellt werden, und damit die Intensität der Kavitations-Erosion bei der Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts bzw, die Größe von Kavitations-induzierten Gewebeschädigungen.
Weiter kann bspw. ein räumlicher Versatz eines Stoßwellenprofils einer ersten Stoßwelle relativ zu einem Stoßwellenprofil einer zweiten Stoßwelle durch Einstellung der Position und/oder Lage der zweiten Stoßwellenquelle relativ ersten Stoßwellenquelle mittels der Steuereinrichtung gesteuert wer den. Zudem können, wie bei einem herkömmlichen Stoßwellenkopf, bspw. die Amplituden und gegebenenfalls der Fokusbereich wenigstens einer Stoßwellenquelle über die Steuereinrichtung eingestellt werden um die Stoßwellen-induzierte dynamische Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts zu steuern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung ist eine Einstellung eines zeitlichen Abstands zwischen wenigstens einer ersten in der Behandlungszone eintreffenden Stoßwelle, welche von wenigstens einer ersten Stoßwellenquelle stammt, und wenigstens einer zweiten in der Behandlungszone eintreffenden Stoßwelle, welche von wenigstens einer zweiten Stoßwellenquelle stammt, mittels einer Einstellung eines räumlichen Abstands zwischen der ersten Stoßwellenquelle und der zweiten Stoßwellenquelle durchführbar. Die Einstellung eines zeitlichen Abstands über einen räumlichen Abstand zwischen wenigstens einer ersten Stoßwellenquelle und wenigstens einer zweiten Stoßwellenquelle basiert auf dem Laufzeitunterschied zwischen erster und zweiter Stoßwelle aufgrund des räumlichen Abstands der ersten und zweiten Stoßwellenquelle. Da erste Stoßwelle und zweite Stoßwelle im Wesentlichen einen identischen Ausbreitungspfad aufweisen, sind daraus resultierende Laufzeitunterschiede in der Regel nicht zu berücksichtigen. Der räumliche Abstand der ersten und zweiten Stoßwellenquelle kann einfach mittels dazu vorgesehener Mittel eingestellt werden.
Eine weitere Möglichkeit zur Einstellung eines bestimmten zeitlichen Abstands zweier Stoßwellen zueinander ist es, eine Steuereinrichtung zur Steuerung wenigstens der ersten Stoßwellenquelle und wenigstens der zweiten Stoßwellenquelle vorzusehen und derart einzurichten, dass ein zeitlicher Abstand zwischen einer ersten in der Behandlungszone eintreffenden Stoßwelle und wenigstens einer zweiten in der Behandlungszone Stoßwelle einstellbar ist. Ein für die Stoßwellen vorgesehener zeitliche Abstand kann über eine Ein-/Ausgabeeinrichtung der Steuereinrichtung zugeführt werden, welche daraufhin die Stoßwellenerzeugung wenigstens der ersten Stoßwellenquelle und der zweiten Stoßwellenquelle derart steuert, dass die von der jeweiligen Stoßwellenquelle erzeugte Stoßwelle mit dem gewünschten zeitlichen Abstand zur jeweils anderen Stoßwelle in der Behandlungszone bzw. am Fragmentierungsobjekt eintrifft. Gegebenenfalls kann der Steuereinrichtung, sofern das Fragmentierungsobjekt bekannt ist, vom medizinischen Personal eine Fragmentierungsrate bzw. ein Stoßwellenprofil über die Ein-/Ausgabeeinrichtung zugeführt werden, woraufhin die Steuereinrichtung einen zugehörigen zeitlichen Abstand für eine erste und eine zweite Stoßwelle ermittelt, und die Stoßwellenquellen derart steuert, dass die vorgegebene Fragmentierungsrate erreicht wird bzw. das vorgegebene Stoßwellenprofil erzeugt wird. Die Nutzung einer Steuereinrichtung erlaubt es, die Behandlung des Untersuchungsobjekts individuell auf das vorliegende Fragmentierungsobjekt anzupassen und zu verbessern.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist eine Röntgenquelle zur Bestimmung der Behandlungszone des Untersuchungsobjekts wenigstens teilweise innerhalb der Öffnung des Stoßwellenkopfs anordenbar. Die Röntgenquelle weist also räumliche Abmessungen auf, welche es erlauben, die Röntgenquelle in die Öffnung des Stoßwellenkopfs anzuordnen. Vorzugsweise ist die Röntgenquelle rotationssymmetrisch zum Stoßwellenprofil einer von einer ersten Stoßwellenquelle emittierten Stoßwelle anordenbar. Dadurch lassen sich Inline-Röntgenuntersuchungen am Untersuchungsobjekt umsetzen, welche den Pfad der in das Untersuchungsobjekt eingekoppelten Stoßwellen durchleuchtet und mittels welcher eine Lokalisierung der Behandlungszone vorgenommen werden kann. Durch Einführung der Röntgenquelle in den Stoßwellenkopf kann der Aufnahmebereich vergrößert werden, da ein größerer Röntgenstrahlen-Öffnungswinkel realisiert werden kann. Die Röntgenquelle kann als Moduleinrichtung ausgebildet sein.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Röntgenquelle mittels einer Antriebseinrichtung rela tiv zum Stoßwellenkopf verschiebbar und/oder drehbar. So kann auch die Röntgenquelle, falls erforderlich, flexibel verstellt werden, und auf die Erfordernisse der Untersuchung bzw. Behandlung angepasst werden. Eine Einstellung der Position und/oder Lage der Röntgenquelle mittels der Antriebseinrichtung erfolgt vorzugsweise über eine Steuereinrichtung, welche mit der Steuereinrichtung zur Steuerung der Moduleinrichtungen identisch sein kann. Dadurch kann eine genaue, schnelle, wiederholbare und sichere Einstellung der Position und/oder Lage der Röntgenquelle erfolgen.
Bei einem gattungsgemäßen Verfahren der eingangs genannten Art wird die Aufgabe erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass während einer Wechselwirkung der wenigstens einen Stoßwelle mit dem Fragmentierungsobjekt die Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts, mittels einer an dem Stoßwellenkopf austauschbar angeordneten Moduleinrichtung, kontrolliert wird. Dabei wird bspw. mittels einer Folge von Bilddarstellungen des Fragmentierungsobjekts der Fortgang einer Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts kontrolliert. Insbesondere kann kontrolliert werden, ob bspw. eine Veränderung der Fokuseinstellung oder eine Anpassung der Amplitude der Stoßwellen zur Verbesserung der Fragmentierung erforderlich ist, ob das Fragmentierungsobjekt besonders widerstandsfähige Bereiche aufweist, ob eine Verbesserung der Kavitations-Erosion möglich ist. Alternativ zur bildbasierten Kontrolle der Fragmentierung können auch weitere Verfahren genutzt werden. Das erfindungsgemäße Verfahren erlaubt also eine Beobachtung einer in der Regel innerhalb eines Untersuchungsobjekts stattfindenden Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts.
Die Kontrolle mittels wenigstens einer austauschbar am Stoßwellenkopf angeordneten Moduleinrichtung erlaubt zum einen die Nutzung verschiedener Kontrollverfahren durch Austausch der Moduleinrichtungen. Weiter kann bei einem Defekt der Moduleinrichtung ein Austausch gegen eine andere Moduleinrichtung schnell vorgenommen werden. Des Weiteren kann eine Inline-Anordnung der Moduleinrichtung vorgenommen werden, so dass stets zumindest die Projektion des Fragmentierungsobjekts in Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen erfasst werden kann. So kann bspw. je nach Fragmentierungszustand des Fragmentierungsobjekts der Fokusbereich verändert, z.B. geweitet oder verschärft werden, um auf einen bestimmten Bereich des Fragmentierungsobjekts zu fokussieren. Eine Einstellung des Fokusbereichs in Abhängigkeit vom Fortschritt des Fragmentierungsprozesses kann auch im Hinblick auf Vermeidung von Schädigungen der Umgebung des Fragmentierungsobjekts erfolgen.
In einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung wird die Fragmentierung mittels eines Ultraschallverfahrens, durch eine als Ultraschalleinrichtung ausgebildete Moduleinrichtung, kontrolliert. Ultraschallverfahren werden mittels einer Ultraschalleinrichtung umgesetzt. Ultraschalleinrichtungen sind relativ kostengünstig, haben keine schädigende Wirkung auf Gewebe, wie etwa ionisierende Strahlung, und sind leicht handhabbar. Daher sind Ultraschallverfahren zur Kontrolle der Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts vorteilhaft anwendbar. Ein mögliches Ultraschallverfahren nutzt zur Kontrolle der Fragmentierung keine selbst erzeugten Ultraschallwellen, sondern detektiert den von einer Stoßwelle in Richtung des Stoßwellenkopfs reflektierten Anteil der Stoßwelle. Dadurch wird ohne zusätzliche Belastung des Untersuchungsobjekts mittels Ultraschallwellen eine Kontrolle der Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts ermöglicht. Dabei können alternierend Stoßwellen in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt werden und Reflektionsanteile der Stoßwellen am Fragmentierungsobjekt erfasst werden.
Alternativ sendet eine Ultraschalleinrichtung Ultraschallwellen aus und detektiert die von den Strukturen des Untersuchungsobjekts reflektierten Ultraschallwellen. Insbesondere bei gleichzeitigem Betrieb von Ultraschalleinrichtung und wenigstens einer Stoßwellenquelle kann es zweckmäßig sein, eine Ultraschallwellen-Filtereinrichtung vorzusehen, welche es bspw. erlaubt nur jene Ultraschallwellen für die Weiterverarbeitung zu Bilddatensätzen zu berücksichtigen, welche im We sentlichen die Frequenz und die Amplitude der von der Ultraschalleinrichtung emittierten Ultraschallwellen aufweisen.
In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts durch wenigstens eine erste Moduleinrichtung kontrolliert, und während der Kontrolle wenigstens eine zweite, durch wenigstens eine zweite als Stoßwellenquelle ausgebildete Moduleinrichtung erzeugte Stoßwelle emittiert, fokussiert und in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt, wobei die wenigstens erste Stoßwelle und die wenigstens zweite Stoßwelle derart in einem Bereich des Fragmentierungsobjekts überlagert werden, dass die erste Stoßwelle und die zweite Stoßwelle gemeinsam an dem Fragmentierungsobjekt Wechselwirken. Mittels einer zweiten als Stoßwellenquelle ausgebildeten Moduleinrichtung kann das Verfahren zur Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts verbessert werden, indem bspw. Ultraschallbilder genutzt werden, um einen zeitlichen Abstand zwischen einer ersten Stoßwelle und einer zweiten Stoßwelle derart einzustellen, dass die Kavitationsaktivität verbessert wird. Die Verbesserung kann bspw. in einer erhöhten Fragmentierungsrate des Fragmentierungsobjekts bestehen oder auch in der Verringerung von Schäden an dem das Fragmentierungsobjekt umgebenden Gewebe durch die auftretende Kavitation.
Insbesondere besteht die Möglichkeit die Kavitationsaktivität mit mittels einer zweiten Stoßwelle, welcher einer ersten Stoßwelle in kurzem Zeitabstand nachfolgt, einzustellen. Ebenfalls vorteilhaft kann ein Fokusbereich der ersten Stoßwelle und der Fokusbereich der zweiten Stoßwelle derart eingestellt werden, dass eine räumliche Position des Fokusbereichs der ersten Stoßwelle nicht mit der räumlichen Position des Fokus der zweiten Stoßwelle zusammen fällt. Dadurch kann eine variable Energieverteilung der Stoßwelle in der Behandlungszone bzw. dem Fragmentierungsobjekt ermöglicht werden, welche die Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts verbessern kann. Die Position der Fokusbereiche der ersten und zweiten Stoßwelle kann durch Verschiebung und/oder Drehen der Stoßwellenquellen relativ zueinander geändert werden. Es können neben einer ersten und zweiten Stoßwellenquelle weitere Stoßwellenquellen vorgesehen werden, deren emittierte Stoßwellen zeitlich und räumlich in der Behandlungszone mit den Stoßwellen der anderen Stoßwellenquellen überlagert werden können. Dadurch können auch größere Fragmentierungsobjekte mit hoher Effizienz fragmentiert werden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsvariante der Erfindung wird die zweite Stoßwelle räumlich versetzt und/oder zeitlich beabstandet zur ersten Stoßwelle in das Untersuchungsobjekt eingekoppelt. Durch unterschiedliche Einkopplungsorte für von unterschiedlichen Stoßwellenquellen stammende Stoßwellen kann die Energiedichte, d.h. Stoßwellenenergie pro Volumeneinheit, bei gleichem Wirkerfolg verringert werden. Dadurch wird die Belastung eines mit Stoßwellen behandelten Untersuchungsobjekts bei gleichem Behandlungserfolgt reduziert, da die im Fokusbereich wirksamen Energie über eine größere Fläche des Untersuchungsobjekts eingekoppelt wird. Die Behandlung wird dadurch, von einem Patienten, als angenehmer empfunden.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine Lokalisierung der Behandlungszone und/oder eine Kontrolle einer Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts mittels wenigstens einer zweiten Stoßwellenquelle vorgenommen. Dadurch kann auf eine separate als Ultraschalleinrichtung ausgebildete Moduleinrichtung verzichtet werden. Mittels der zweiten Stoßwellenquelle wird eine von dem Fragmentierungsobjekt reflektierte Stoßwelle detektiert. Dazu weist die zweite Stoßwellenquelle eine Ultraschallempfangseinrichtung auf. Gegebenenfalls kann die Ultraschallempfangseinrichtung mit der Stoßwellenquelle identisch sein, bspw. bei elektromagnetischen Stoßquellen oder piezo-elektrischen Elementen. Durch den auf die Membran treffenden reflektierten Anteil der Stoßwelle wird die Membran ausgelenkt. Die Auslenkung kann detektiert werden und in ein elektrisches Signal umgewandelt werden. Vorteilhaft dabei ist unter anderem die Erfassung des zeitli chen Verlaufs des ankommenden reflektierten Anteils der vormals auf das Fragmentierungsobjekt eingestrahlten Stoßwelle.
In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird während einer Kontrolle der Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts eine Einstellung wenigstens eines Stoßwellenparameters wenigstens einer Stoßwellenquelle vorgesehen. Dabei kann die Wirkung einer Stoßwelle mit geänderten Stoßwellenparametern am Fragmentierungsobjekt sofort kontrolliert bzw. beobachtet werden. Damit verbunden kann das medizinische Personal eine Bewertung der Veränderung des Fragmentierungsprozesses vornehmen. Dies ermöglicht eine Verbesserung der Einstellung der Stoßwellenparameter während der Behandlung und damit verbunden ggf. eine Verkürzung der Behandlungszeit oder angenehmere Gestaltung der Behandlung für ein Untersuchungsobjekt.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus einem Ausführungsbeispiel, welches anhand der nachfolgenden Zeichnungen näher erläutert wird, in deren
1 eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines erfindungsgemäßen Stoßwellenkopfs,
2 einen an einem Untersuchungsobjekt betriebenen Stoßwellenkopf als Teil einer Stoßwellenbehandlungsvorrichtung,
3 eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines Stoßwellenkopfs mit zwei konzentrisch angeordneten Moduleinrichtungen,
4 ein Flussdiagramm zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens, schematisch dargestellt sind.
1 zeigt einen Stoßwellenkopf 10 mit einer ersten Stoßwellenquelle 11, wobei die erste Stoßwellenquelle 11 als elektromagnetische Stoßwellenquelle ausgebildet ist. Die erste Stoßwellenquelle 11 weist daher eine Schwingungsmembran 12 sowie einen Spulenträger 13 auf. Es handelt sich hierbei um eine Flachspulenanordnung. Fließt ein elektrischer Strom durch den Spulenträger 13 kommt es durch das vom elektrischen Strom verursachte Magnetfeld zu einem Induktionsstrom in der Membran 12 und als Folge davon zu einer Gegenkraft, welche eine Auslenkung der Membran 12 bewirkt. Die Membran 12 ist ein einem Wasserreservoir 16 angeordnet, so dass sich die Auslenkung der Membran 12 als Stoßwelle im Wasserreservoir 16 fortpflanzt. Die erzeugte Stoßwelle wird anschließend mittels einer Fokussiereinrichtung 14, welche als akustische Linse ausgebildet ist, fokussiert.
Die akustische Linse 14 ist ebenfalls in dem Wasserreservoir 16 angeordnet. Das Wasserreservoir 16 zwischen erster Stoßwellenquelle 11 und Fokussiereinrichtung 14 sowie zwischen Fokussiereinrichtung 14 und einem Koppelbalg 15 sind in der Regel jeweils abgeschlossen. Das Volumen des Wasserreservoirs 16 ist einstellbar. Das Wasserreservoir 16 wird von einem elastischen Koppelbalg 15 umgeben, welcher zur Einkopplung der Stoßwelle in ein in 1 nicht dargestelltes Untersuchungsobjekt dient. Der Koppelbalg 15 wird bei der Durchführung einer Behandlung bzw. Untersuchung an das Untersuchungsobjekt angedrückt, wobei zwischen Koppelbalg 15 und Untersuchungsobjekt noch ein weiteres nicht dargestelltes Koppelmedium z.B. in Form eines Gel-Kissens vorgesehen sein kann. D.h. Untersuchungsobjekt und Stoßwellenkopf 10 sind während der Untersuchung in physischem Kontakt.
Zur Erzeugung von Stoßwellen mittels einer ersten Stoßwellenquelle können auch andere Konzepte zur Stoßwellenerzeugung als die im Ausführungsbeispiel genannten umgesetzt werden. Je nach Konzept der Stoßwellenerzeugung sind auch von den hier angegebenen Fokussiereinrichtungen abweichende, für die je weilige Stoßwellenquelle geeignete Fokussiereinrichtungen vorzusehen.
Der Stoßwellenkopf 10 weist weiterhin einen Tubus 17 auf, welcher rotationssymmetrisch zur Mittelachse A des Stoßwellenkopfs 10 wenigstens teilweise innerhalb des Stoßwellenkopfs 10 angeordnet ist. Der Tubus 17 ist im Wesentlichen ein hohlzylinderförmiges Gebilde und stellt die erfindungsgemäße Öffnung des Stoßwellenkopfs 10 bereit, in welche eine Moduleinrichtung austauschbar anordenbar ist. Der Tubus 17 ist von der Fokussiereinrichtung 14, von der ersten Stoßwellenquelle 11 und vom Wasserreservoir 16 umschlossen. Um ein Eindringen von Wasser in den Innenraum des Tubus 17 zu vermeiden und dabei gegebenenfalls eine angeordnete Moduleinrichtung zu beschädigen, weist der Tubus 17 eine wasserdichte, schalltransparente Tubusverschlusskappe 18 auf. Der Tubus 17 kann innerhalb des Stoßwellenkopfs 10 relativ zur ersten Stoßwellenquelle 11 mittels eines Tubusantriebs 19 verschoben und gedreht werden.
Zur Ermöglichung einer Drehung des Tubus 17 um eine Achse mit einer senkrechten Komponente zu einer Mittelachse A des Stoßwellenkopfs 10 sind Abdichtelemente 20 vorgesehen, welche eine Drehbewegung des Tubus 17 um eine Achse mit senkrechter Komponente zur Mittelachse A erlauben und dabei das Wasser im Wasserreservoir 16 stets vom Austreten aus dem Wasserreservoir 16 abhalten. Die Ausdehnung der Abdichtelemente 20 ist gegebenenfalls mittels einer Steuereinrichtung abhängig von der Position und/oder Lage des Tubus 17 steuerbar, um stets einen optimalen Abschluss des Wasserreservoirs 16 des Stoßwellenkopfs 10 zur Umgebung zu gewährleisten. Neben der Abdichtfunktion können die Abdichtelemente 20 auch zur Bewegungs- und Druckdämpfung zwischen Fokussiereinrichtung 14 bzw. Stoßwellenquelle 11 und Tubus 17 dienen. Alternativ können herkömmliche Dichtungen vorgesehen werden, wenn keine Drehung des Tubus 17 um eine Achse mit einer senkrechten Komponente zu der Mittelachse A des Stoßwellenkopfs 10 ermöglicht werden soll.
Der Tubus 17 ist innenseitig hohl und gegebenenfalls mit Feststelleinrichtungen, Datenleitungsschnittstellung und Energieversorgungsschnittstellen versehen, so dass eine in 1 nicht dargestellte Moduleinrichtung einführbar, feststellbar und betreibbar ist, ohne dass weitere Datenleitungsanschlüsse oder Energieversorgungsanschlüsse an der Moduleinrichtung vorzusehen sind. Alternativ kann jede Moduleinrichtung eigene Datenleitungen und ggf. Energieversorgungsleitungen aufweisen.
2 zeigt einen an einem Untersuchungsobjekt U betriebenen Stoßwellenkopf 10 als Teil einer Stoßwellenbehandlungsvorrichtung. In der Regel ist der Stoßwellenkopf 10 an einem nicht dargestellten, bewegbaren Tragearm gelagert, der an einer ebenfalls nicht dargestellten Stativeinheit bzw. einem Gerätewagen beweglich angeordnet ist. Das Untersuchungsobjekt U weist ein Konkrement K auf, welches mittels Stoßwellen zertrümmert bzw. fragmentiert werden soll. Ein Koppelbalg 15 des Stoßwellenkopfs 10 ist dabei an das Untersuchungsobjekt U angepresst, so dass die von einer ersten Stoßwellenquelle 11 erzeugten und mit einer Fokussiereinrichtung 14 fokussierten Stoßwellen in das Untersuchungsobjekt U eingekoppelt werden können. Der Fokusbereich der Fokussiereinrichtung 14 wird dabei derart gewählt, dass dessen Position im Wesentlichen identisch ist mit der Position des Konkrements K im Untersuchungsobjekt U. Die Ausbreitungsrichtungen verschiedener Stoßwellenelemente einer Stoßwelle, nachdem diese die Fokussiereinrichtung 14 passiert haben, sind mit 13' bezeichnet. Die Stoßwellen laufen alle im Fokusbereich zusammen, wodurch die Energiedichte der Stoßwelle pro Stoßwelle ein Maximum im Fokusbereich erreicht.
Der in 2 dargestellte Stoßwellenkopf 10 zeigt weiter eine Moduleinrichtung 30, welche in einen Tubus 17 eingeführt ist. Die Moduleinrichtung 30 ist innerhalb des Tubus 17 mit einer Anzahl an Rastverbindungen 33 lösbar arretiert. Zudem weist die Moduleinrichtung 30 einen drehbar gelagerten Modulkopf 31 auf, welcher mittels eines Modulkopfantriebs 32 motorisch gedreht werden kann. Der Modulkopf 31 kann bspw. als Ultraschall-Sende- und Ultraschall-Empfangseinrichtung ausgebildet sein, ebenfalls ist eine Ausbildung als zweite Stoßwellenquelle 35, siehe 3, möglich. Bei einer mittels des Modulkopfantriebs 31 drehbar gelagerten zweiten Stoßwellenquelle ist eine Überlagerung des Stoßwellenprofils der ersten Stoßwellenquelle 11 und der zweiten Stoßwellenquelle 35, siehe 3, mit räumlichem Versatz im Fokusbereich möglich, so dass das Gesamt-Stoßwellenprofil in der Behandlungszone einstellbar ist.
Insbesondere kann für die Moduleinrichtung 30 innerhalb des Tubus 17 eine off-axis-Anordnung vorgesehen sein, d.h. die Mittelachse des Tubus 17 stimmt nicht mit der Mittelachse der Moduleinrichtung 30 überein. Zum anderen kann auch für den gesamten Tubus 17 mit eingeführter Moduleinrichtung 30 eine off-axis-Anordnung relativ zur Mittelachse des Stoßwellenkopfs 10 vorgesehen sein, d.h. die Längs-Mittelachse bzw. die Achse der Rotationssymmetrie des Tubus 17 stimmt nicht mit der Mittelachse A des Stoßwellenkopfs 10 überein. Dadurch kann eine Überlagerung eines räumlichen Wirkbereichs einer zweiten, von einer zweiten Stoßwellenquelle 35, siehe 3, emittierten Stoßwelle relativ zum Wirkbereich einer ersten, von einer ersten Stoßwellenquelle 11 emittierten Stoßwelle einfach, z.B. durch Drehung des Tubus 17 mit einer nicht dargestellten off-axis angeordneten Moduleinrichtung um seine Rotationssymmetrieachse, verändert werden. Auch ist dadurch der Ort der Einkopplung von Stoßwellen in das Untersuchungsobjekt U veränderbar, und damit die Energiedichte bei der Einkopplung der Stoßwellen einstellbar.
2 zeigt weiter eine Röntgenvorrichtung 40, welche derart positionierbar ist, dass bei entfernter Moduleinrichtung 30 eine Röntgenaufnahme durch den Tubus 17 erfolgen kann. Insbesondere weist die Röntgenvorrichtung 40 eine Röntgenquelle auf, wobei die Röntgenquelle der Röntgeneinrichtung 40 in den Tubus eingeführt und gegebenenfalls arretiert werden kann.
Insbesondere kann die Röntgenquelle, mittels des Tubusantriebs 19, innerhalb des Stoßwellenkopfs 10 in eine Position nahe dem Untersuchungsobjekt U gebracht werden, wobei weiterhin eine Röntgenuntersuchung im Wesentlichen in Richtung der Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen erfolgen kann. Die Mittelachse der von der Röntgenquelle der Röntgenvorrichtung ausgehenden Röntgenstrahlen und die Mittelachse des Tubus 17 stimmen dabei in der Regel im Wesentlichen überein. Mittels einer derart durchgeführten Röntgenaufnahme kann eine Lokalisierung des Konkrements K erfolgen und es können Stoßwellenhindernisse im Untersuchungsobjekt U auf dem Weg zum Fokusbereich erkannt werden. Die Röntgeneinrichtung 40 bzw. ein die Röntgenquelle aufweisender Teil der Röntgeneinrichtung 40 kann als eine in der Öffnung des Stoßwellenkopfs austauschbar anordenbare und betreibbare Moduleinrichtung ausgebildet sein.
Alternativ können herkömmliche Inline-Röntgenvorrichtungen genutzt werden, bspw. eine C-Bogen-Röntgenvorrichtung. Die C-Bogen-Röntgenvorrichtung wird dabei derart positioniert, dass der am C-Bogen der C-Bogen-Röntgenvorrichtung angeordnete Röntgenstrahler durch die Öffnung des Stoßwellenkopfes hindurchstrahlt, um Röntgenaufnahmen in Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen zu gewinnen.
Vorteilhaft ist die Moduleinrichtung 30 als Ultraschalleinrichtung ausgebildet, so dass eine Lokalisierung einer Behandlungszone des Untersuchungsobjekts U ohne ionisierend wirkende Strahlen erfolgen kann.
Eine weitere vorteilhafte Ausbildung der Moduleinrichtung 30 ist eine zur Detektion von Ultraschall ausgebildete zweite Stoßwellenquelle. Letztere besitzt somit eine Doppelfunktion und erlaubt zum einen die Fragmentierung eines Fragmentierungsobjekts mittels Stoßwellen und zum anderen die Detektion von an Strukturen des Untersuchungsobjekts U reflektierten und gestreuten Stoßwellen. Dadurch kann eine Ultraschalleinrichtung unter gewissen Umständen eingespart werden.
Die als Ultraschalleinrichtung ausgebildete Moduleinrichtung 30 ist hier mit einer speicherprogrammierbaren Steuereinrichtung 50 verbunden, welche auch weitere Funktionen der Stoßbehandlungsvorrichtung steuert. So ist keine separate Steuereinrichtung für die Moduleinrichtung erforderlich, wodurch Kosten eingespart werden können. Die Steuereinrichtung 50 steuert die Funktion der Ultraschalleinrichtung, sowie die Verarbeitung der empfangenen Ultraschall-Signale der Ultraschalleinrichtung. Die Steuereinrichtung 50 ist weiter mit einer Datenverarbeitungseinrichtung 60 verbunden, welche aus den von der Ultraschalleinrichtung empfangenen Ultraschall-Signalen einen Bilddatensatz ermittelt. Ein solcher Bilddatensatz wird dann auf einer Ein-Ausgabeeinrichtung 70 ausgegeben. Dadurch kann das medizinische Personal Erkenntnisse über die Behandlungszone sowie über die zwischen Behandlungszone und Stoßwellenquelle liegenden Strukturen des Untersuchungsobjekts gewinnen.
Des Weiteren kann das medizinische Personal über die Ein/Ausgabeeinrichtung 70 Einstellungen der Stoßwellenparameter vornehmen. Die Eingaben der Stoßwellenparameter werden der Steuereinrichtung 50 zugeführt, welche daraufhin die anzusteuernde Stoßwellenquelle 11 bzw. 35, siehe 3, ansteuert und den zu steuernden Stoßwellenparameter entsprechend der Eingabe des medizinischen Personals anpasst.
In 3 ist eine Schnittdarstellung einer Seitenansicht eines Stoßwellenkopfs 10 dargestellt, welcher einen Tubus 17 aufweist, in den eine Moduleinrichtung 30 mit einer Ultraschalleinrichtung 34 und einer zweiten Stoßwellenquelle 35 eingeführt ist. Es handelt sich dabei um eine kombinierte Moduleinrichtung 30, wobei die Ultraschalleinrichtung 34 und die zweite Stoßquelle 35 auf einem gemeinsamen Träger 36 angeordnet sind. Indem die Ultraschalleinrichtung 34 und die zweite Stoßquelle 35 über einen Träger 36 miteinander verbunden sind und daher auch gemeinsam austauschbar sind, wird der Austausch, insbesondere bei konzentrischer Anordnung, einer ersten Moduleinrichtung, hier eine Ultraschalleinrichtung 34, und einer zweiten Moduleinrichtung, hier eine zweite Stoßwellenquelle 35, erleichtert.
Weiter sind in 3, wie bei 1 und 2, eine eine Membran 12 und einen Spulenträger 13 aufweisende erste Stoßwellenquelle 11 vorgesehen, wobei eine von der Stoßwellenquelle 11 emittierte Stoßwelle von einer Fokussiereinrichtung 14 auf einen Fokussierbereich fokussiert wird, welcher vorzugsweise im Wesentlichen die gleiche Position aufweist, wie ein Konkrement K in einem Untersuchungsobjekt U, welches fragmentiert werden soll. Die Einkopplung der Stoßwellen der ersten Stoßwellenquelle 11 in das Untersuchungsobjekt U erfolgt mittels eines Wasserreservoirs 16 und einem Koppelbalg 15, welcher an das Untersuchungsobjekt U angedrückt wird.
Die erste Stoßwellenquelle 11 und die zweite Stoßwellenquelle 35 weisen einen Abstand d auf, welcher durch eine Verschieben des Tubus 17 relativ zur ersten Stoßwellenquelle 11 geändert werden kann. Dies kann bspw. ausgenutzt werden, zur Steuerung eines zeitlichen Abstands bei gleichzeitiger Emission wenigstens einer ersten und einer zweiten Stoßwelle. Dazu wird der Laufzeitunterschied der ersten und der zweiten Stoßwelle über die Wegdifferenz, d.h. den Abstand d der ersten Stoßwellenquelle 11 zur zweiten Stoßwellenquelle 35, bspw. mittels einer Steuereinrichtung eingestellt. Die benötigte Wegdifferenz zur Bereitstellung einer bestimmten Zeitdifferenz zwischen einer ersten in der Behandlungszone eintreffenden Stoßwelle und einer zweiten in der Behandlungszone eintreffenden Stoßwelle kann bspw. auf Grundlage der Ausbreitungsgeschwindigkeit der Stoßwellen im Untersuchungsobjekt U ermittelt werden.
Durch die kombinierte Moduleinrichtung 30, welche sowohl eine Ultraschalleinrichtung 34 als auch eine zweite Stoßwellenquelle 35 aufweist, kann die Fragmentierungsrate des Konkrements K bzw. des Fragmentierungsobjekts bei Zusammenwirken von einer ersten, von ersten Stoßwellenquelle 11 stammenden Stoßwelle und einer zweiten, von einer zweiten Stoßwellenquelle 35 stammenden Stoßwelle erhöht bzw. die unerwünschten Nebenwirkungen auf das Gewebe reduziert werden. Daraus resultiert eine verkürzte Behandlungsdauer. Die von der ersten fokussierten, von der ersten Stoßwellenquelle 13 emittierten Stoßwelle und der zweiten fokussierten, von der zweiten Stoßwellenquelle 35 emittierten Stoßwelle aufgewiesene Ausbreitungsrichtung 13' bzw. 35' sind beispielhaft in 3 dargestellt.
Weiter kann eine so genannte Inline-Ultraschalluntersuchung durchgeführt werden, welche es erlaubt den Fragmentierungsprozess in Ausbreitungsrichtung der Stoßwellen zu überwachen und Stoßwellenparameter der Stoßwellenquellen 11 bzw. 35 auf die veränderte Form des Konkrements K, durch die bereits erfolgte Fragmentierung, anzupassen. Dazu ist es erforderlich, dass die Ultraschalleinrichtung 34 und wenigstens eine Stoßwellenquelle 11 bzw. 35 gleichzeitig betrieben werden.
Alternativ können Ultraschalleinrichtung 34 und zweite Stoßwellenquelle 35 separat genutzt werden, d.h. nicht gleichzeitig betrieben werden. Beispielsweise ist es zweckmäßig bei der Lokalisierung der Behandlungszone bzw. des Konkrements K die vorgesehenen Stoßwellenquelle nicht zu betreiben, da hier noch kein Fokusbereich für die Stoßwellen festlegbar ist und daher eine unnötige Belastung des Untersuchungsobjekts U mit Stoßwellen erfolgen würde, sofern diese appliziert würden.
Im Folgenden werden die Verfahrensschritte gemäß 4 in Verbindung mit der in 3 gezeigten Vorrichtung und der aus 2 bekannten Steuereinrichtung, der Datenverarbeitungseinrichtung und der Ein-/Ausgabeeinrichtung erläutert, wobei sich Bezugszeichen von Vorrichtungskomponenten auf 2 bzw. 3 beziehen. Bei der Erläuterung des Verfahrens wird dabei vorausgesetzt, dass eine zur Durchführung des Verfahrens geeignete Vorrichtung gemäß 2 und 3 bereits an einem Untersuchungsobjekt U positioniert ist, und auf ein in dem Untersuchungsobjekt angeordnetes Konkrement ausgerichtet ist.
In einem ersten Verfahrensschritt 101 wird mittels einer ersten Stoßwellenquelle 11 eine erste Stoßwelle erzeugt, welche sich in einem Wasserreservoir 16 fortpflanzt und auf eine Fokussiereinrichtung 14 trifft. Mittels der Fokussiereinrichtung 14 wird die von der ersten Stoßwellenquelle 11 emittierte Stoßwelle in einem Verfahrensschritt 102 auf den Fokusbereich der Fokussiereinrichtung 14 fokussiert, wobei die Position des Fokussierbereichs mit der Position des Konkrements K im wesentlichen übereinstimmt. Anschließend wird die fokussierte Stoßwelle der ersten Stoßwellenquelle 11 mittels des Wasserreservoirs 16 und dem Koppelbalg in das Untersuchungsobjekt U eingekoppelt.
Eine Steuereinrichtung 50 steuert eine zweite Stoßwellenquelle 35 derart an, dass nach einer Zeitspanne nachdem die erste Stoßwelle der ersten Stoßwellenquelle 11 emittiert wurde, in einem Verfahrensschritt 101' eine zweite Stoßwelle der zweiten Stoßwellenquelle 35 emittiert wird. Die zweite Stoßwellenquelle 35 ist dabei vorzugsweise als eine Anzahl piezoelektrischer Elemente mit einstellbarem Fokusbereich ausgebildet, wobei die Anordnung der piezo-elektrischen Elemente eine Fokussierung der emittierten Stoßwelle erzeugt. Es ist also keine separate Fokussiereinrichtung zur Fokussierung der von der zweiten Stoßwellenquelle 35 emittierten Stoßwellen erforderlich. Daher erfolgt die Fokussierung einer Stoßwelle der zweiten Stoßwellenquelle 35 in einem Verfahrenschritt 102' in der Regel zeitgleich mit der Emission dieser Stoßwelle in dem Verfahrensschritt 101'. Anschließend pflanzt sich die von der zweiten Stoßwellenquelle 35 emittierte Stoßwelle im Wasserreservoir 16 fort, wobei die Stoßwelle zuvor die schalltransparente Tubusverschlusskappe 18 passiert. Anschließend wird auch die von der zweiten Stoßwellenquelle 35 emittierte zweite Stoßwelle in das Untersuchungsobjekt U, mittels eines Verfahrensschritts 103', eingekoppelt.
Bei der Nutzung eines Stoßwellenkopfs 10, wie aus 3 bekannt, erfolgt die Lokalisierung des Konkrements K mittels Ultraschall. Daher wird ein bildgebendes Ultraschallverfahren, welches in 4 als Verfahrensschritt 104 bezeichnet wird, bereits zum Zeitpunkt der Emission der ersten Stoßwelle von der ersten Stoßwellenquelle 11 und zum Zeitpunkt der Emission der zweiten Stoßwelle von der zweiten Stoßwellenquelle 35 durchgeführt.
Alternativ kann der Verfahrensschritt 104 der bildbasierten Ultraschallkontrolle des Konkrements K auch mit dem Emissionszeitpunkt einer ersten oder einer zweiten Stoßwelle beginnen. Zweckmäßig ist es, dass ein Kontrollverfahren, insbesondere ein bildgebendes Ultraschallverfahren, zu einem solchen Zeitpunkt gestartet wird, dass die Wechselwirkung der ersten Stoßwelle mit dem Konkrement K, oder die Wechselwirkung der zweiten Stoßwelle mit dem Konkrement K oder die gemeinsame Wechselwirkung der ersten und zweiten Stoßwelle mit dem Konkrement K erfasst bzw. kontrolliert werden kann. Dadurch können Fragmentierung und insbesondere die Kavitationsaktivität in der Behandlungszone kontrolliert und gegebenenfalls durch Einstellung von Stoßwellenparametern in gewünschter Weise angepasst werden.
Bei der Verwendung einer Ultraschalleinrichtung 34 bei gleichzeitiger Verwendung von Stoßwellen zur Fragmentierung eines Konkrements K kann es zweckmäßig sein, dass, wenn eine Kontrolle nicht durch eine Detektion von am Konkrement reflektierten Stoßwellen erfolgt, eine Filtereinrichtung vorgesehen ist, welche Frequenzen der Stoßwellen aus dem Ultraschallsignal herausfiltert, so dass die Bildqualität der bildgegebenden Ultraschalluntersuchung erhöht wird. Gegebenenfalls kann ein Frequenzvergleich zwischen dem Frequenzbereich der von einer Stoßwellenquelle emittierten Stoßwellen mit dem Frequenzbereich der von der Ultraschalleinrichtung detektierten Ultraschallwellen vorgenommen werden. Auf Grundlage des Vergleichs können dann gewünschte Frequenzbereiche aus dem detektierten Ultraschallsignal entfernt werden und eine Bildermittlung mit dem Restsignal vorgesehen werden.
Nach der Ermittlung eines Ultraschallbildes kann in einem Verfahrensschritt 105 entschieden werden, ob eine weitere Darstellung der Behandlungszone erwünscht ist. Vorzugsweise kann eine weitere Kontrolle der Behandlungszone mittels Ultraschall bis zum dem Zeitpunkt erfolgen, bei dem bspw. medizinisches Personal bewusst entscheidet, die Untersuchung zu beenden, bspw. durch Bedienung der Ein-/Ausgabeeinheit, Ausschalten der Moduleinrichtung 30 oder Entfernen der Moduleinrichtung 30 aus dem Stoßwellenkopf 10.
Durch die mittels Ultraschall gewonnenen Bilder kann das medizinische Personal Erkenntnisse über den Verlauf der Fragmentierung des Konkrements K erhalten. Daher wird in einem Verfahrensschritt 106 die Einstellung der Stoßwellenparameter, z.B. Amplituden der verwendeten Stoßwellen, zeitlicher Abstand zwischen einer ersten, von einer ersten Stoßwellenquelle 11 emittierten Stoßwelle und einer zweiten, von eine zweiten Stoßwellenquelle 35 emittierten Stoßwelle, räumliche Verteilung des im Fokusbereich wirksamen Stoßwellenprofils, usw. daraufhin überprüft, ob durch das medizinische Personal geänderte Werte für die Stoßwellenparameter vorgesehen sind, die der Steuereinrichtung mittels der Ein-/Ausgabeeinheit 70 zugeführt wurden.
Zu Beginn können zudem nicht in 4 gezeigte automatische Änderungen von Stoßwellenparameter vorgesehen werden, welche bspw. die stufenweise Erhöhung der Intensität der Stoßwellen oder der Fragmentierungsrate ggf. bis zu einem vorgebbaren Grenzwert vorsehen.
Vorzugsweise erfordert die Abfrage nach Verfahrenschritt 106 dabei keine regelmäßigen Tätigkeiten des medizinischen Personals. Vielmehr prüft die Steuereinrichtung 50 im Verfahrensschritt 106, ob eine Änderung von Stoßwellenparametern durch das medizinischen Personal in einem Verfahrensschritt 107 durch die Ein-/Ausgabeeinrichtung 70 stattgefunden hat bzw. ob die Steuereinrichtung 50 eine hinterlegte Veränderung eines Stoßwellenparameters vorsieht. Nur bei Änderung der Stoß wellenparameter durch medizinisches Personal mittels der Ein/Ausgabeeinrichtung 70 oder bspw. durch eine Untersuchungszeit-abhängige, in der Steuereinrichtung 50 hinterlegte Veränderung eines Stoßwellenparameters erfolgt beim nächsten Durchlauf des Verfahrens eine Anpassung der vom medizinischen Personal oder der Steuereinrichtung vorgegebenen Werte für die für die Änderung vorgesehenen Stoßwellenparameter. Die Änderung eines Stoßwellenparameters durch das medizinische Personal ist in der Regel durch Bewertung einer Anzahl von Ultraschallbildern veranlasst.
Die Behandlung des Untersuchungsobjekts U mit Stoßwellen dauert in der Regel dabei solange an, bis das Konkrement K entweder vollständig fragmentiert ist, oder die Behandlung durch das medizinische Personal beendet wird. Die bildgebende Ultraschalluntersuchung kann nach der Stoßwellenbehandlung des Untersuchungsobjekts U zur genaueren Untersuchung des Behandlungserfolgs genutzt werden. Insbesondere ist dazu keine weitere Vorrichtung erforderlich, sondern es wird lediglich die Stoßwellenerzeugung des Stoßwellenkopfs 10 mittels der Ein/Ausgabeeinrichtung abgeschaltet, jedoch das Ultraschallverfahren mit der innerhalb des Stoßwellenkopfs 10 angeordneten Ultraschalleinrichtung 34 weiter durchgeführt.
Gegebenenfalls ist eine Automatisierung der Einstellung der Stoßwellenparameter möglich, indem bspw. mittels Ultraschall- oder Röntgenaufnahmen eine Fragmentierungsrate für die eingestellten Stoßwellenparameter ermittelt wird, und anschließend die Stoßwellenparameter derart von der Steuereinrichtung verändert werden, dass die Fragmentierungsrate erhöht wird. Dabei ist das Wohlergehen des Untersuchungsobjekts U, insbesondere eines Patienten, während der Behandlung zu berücksichtigen. Dies kann geschehen, indem der Patient eine Einstellung der Intensität der Stoßwellenenergie in gewissem Rahmen, mittels eines dafür vorgesehenen Bedienelements, selbst vornehmen kann.
Grundsätzlich kann die Kontrolle des Fragmentierungsprozesses mit einer Vielzahl an Maßnahmen kontrolliert werden. Insbesondere kann eine Kontrolle mittels Röntgenaufnahmen erfolgen, wobei dabei die zweite Stoßwellenquelle 35 vorzugsweise eine Hohlzylinderform aufweist und keine weitere Moduleinrichtung 30 in dem von der zweiten Stoßwellenquelle 35 gebildeten Hohlraum angeordnet ist. So kann eine Inline-Röntgenaufnahme während einer Wechselwirkung wenigstens einer Stoßwelle mit dem Fragmentierungsobjekt ermöglicht werden. Vorteil hierbei ist es, dass keine störende Überlagerung des Kontrollsignals, also der das Untersuchungsobjekt durchdringenden Röntgenstrahlen, mit den Stoßwellen erfolgt, wie dies bspw. bei Ultraschalleinrichtungen als Kontrolleinrichtung bei Stoßwellenbehandlungsvorrichtung erfolgen kann.
Die in diesem Ausführungsbeispiel genutzte Anzahl an Stoßwellenquellen zur Erläuterung der Erfindung ist beliebig erweiterbar. Insbesondere bei der Verwendung von piezoelektrischen Elementen als Stoßwellenquelle kann bspw. die Anzahl der räumlich fixierten Stoßwellenquellen als auch die Anzahl der relativ zu einer räumlich festgestellten Stoßwellenquelle bewegbaren Stoßwellenquellen deutlich gegenüber der in dem Ausführungsbeispiel genannten Anzahl erhöht sein. Im Übrigen können alle Stoßwellenquellen relativ zueinander verschiebbar und/oder drehbar sein.

Claims

Stoßwellenkopf (10) für eine Stoßwellenbehandlungsvorrichtung, wobei der Stoßwellenkopf (10) wenigstens eine erste Stoßwellenquelle (11) zur Emission von Stoßwellen sowie eine Fokussiereinrichtung (14) zur Fokussierung der Stoßwellen auf eine Behandlungszone (K) eines Untersuchungsobjekts (U) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass der Stoßwellenkopf (10) wenigstens eine Öffnung (17) aufweist, in der wenigstens eine austauschbare Moduleinrichtung (30, 34, 35) zur Behandlung und/oder Untersuchung eines Untersuchungsobjekts (U) anordenbar ist.
Stoßwellenkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Moduleinrichtung (30, 34, 35) mittels eines Antriebs (19, 32) relativ zur ersten Stoßwellenquelle (11) verschiebbar und/oder drehbar ist.
Stoßwellenkopf nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Moduleinrichtung (30, 34, 35) wenigstens eine Funktion zur Behandlung eines Untersuchungsobjekts (U) und/oder wenigstens eine Funktion zur Untersuchung des Untersuchungsobjekts (U) aufweist.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Moduleinrichtung (34) und eine zweite Moduleinrichtung (35) konzentrisch wenigstens teilweise innerhalb der Öffnung (17) angeordnet sind.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Moduleinrichtung (30, 34, 35) als wenigstens eine zweite Stoßwellenquelle (35) ausgebildet ist.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Moduleinrichtung (30, 34, 35) als Ultraschalleinrichtung (34) ausgebildet ist.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens eine Moduleinrichtung (30, 34, 35) derart ausgebildet ist, dass diese als Ultraschalleinrichtung und als Stoßwellenquelle betreibbar ist.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (50) vorgesehen ist, welche einen Betrieb wenigstens einer Moduleinrichtung (30, 34, 35) und/oder wenigstens einer ersten Stoßwellenquelle (11) steuert.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass eine Einstellung eines zeitlichen Abstands zwischen wenigstens einer ersten in der Behandlungszone (K) eintreffenden Stoßwelle, welche von wenigstens einer ersten Stoßwellenquelle (11) stammt, und wenigstens einer zweiten in der Behandlungszone (K) eintreffenden Stoßwelle, welche von wenigstens einer zweiten Stoßwellenquelle (35) stammt, mittels einer Einstellung eines räumlichen Abstands (d) zwischen der ersten Stoßwellenquelle (11) und der zweiten Stoßwellenquelle (35) durchführbar ist.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuereinrichtung (50) zur Steuerung wenigstens der ersten Stoßwellenquelle (11) und wenigstens der zweiten Stoßwellenquelle (35) vorgesehen und derart eingerichtet ist, dass ein zeitlicher Abstand zwischen einer ersten in der Behandlungszone (K) eintreffenden Stoßwelle und wenigstens einer zweiten in der Behandlungszone (K) Stoßwelle einstellbar ist.
Stoßwellenkopf nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein räumlicher Abstand (d) zwischen wenigstens der ersten Stoßwellenquelle (11) und wenigstens der zweiten Stoßwellenquelle (35) mittels der Steuereinrichtung (50) einstellbar ist.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Röntgenquelle (40) zur Bestimmung der Behandlungszone (K) des Untersuchungsobjekts (U) wenigstens teilweise innerhalb der Öffnung (17) des Stoßwellenkopfs (10) anordenbar ist.
Stoßwellenkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Röntgenquelle (40) mittels einer Antriebseinrichtung (19) relativ zum Stoßwellenkopf (19) verschiebbar und/oder drehbar ist.
Verfahren zur Fragmentierung eines in einem Untersuchungsobjekt (U) angeordneten Fragmentierungsobjekts (K) mittels Stoßwellen und zur Kontrolle dieser Fragmentierung, wobei wenigstens eine Stoßwelle mittels einer ersten, an oder innerhalb eines Stoßwellenkopfs (10) angeordneten Stoßwellenquelle emittiert (101), mittels einer Fokussiereinrichtung (14) auf das Fragmentierungsobjekt (K) fokussiert (102) und in das Untersuchungsobjekt (U) eingekoppelt (103) wird, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Wechselwirkung der wenigstens einen Stoßwelle mit dem Fragmentierungsobjekt (K) die Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts (K), mittels einer an dem Stoßwellenkopf (10) austauschbar angeordneten Moduleinrichtung (30, 34, 35), kontrolliert (104) wird.
Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Fragmentierung mittels eines Ultraschallverfahrens, durch eine als Ultraschalleinrichtung (34) ausgebildete Moduleinrichtung (30, 34, 35), kontrolliert wird.
Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass die Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts (K) durch wenigstens eine erste Moduleinrichtung (30, 34, 35) kontrolliert (104) wird, und während der Kontrolle (104) wenigstens eine zweite, durch wenigstens eine zweite als Stoßwellenquelle (35) ausgebildete Moduleinrichtung (30, 34, 35) erzeugte Stoßwelle emittiert (101'), fokussiert (102') und in das Untersuchungsobjekt U eingekoppelt (103') wird, wobei die wenigstens erste Stoßwelle und die wenigstens zweite Stoßwelle derart in einem Bereich des Fragmentierungsobjekts (K) überlagert werden, dass die erste Stoßwelle und die zweite Stoßwelle gemeinsam an dem Fragmentierungsobjekt (K) Wechselwirken.
Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass ein Fokusbereich der ersten Stoßwelle und der Fokusbereich der zweiten Stoßwelle derart eingestellt wird, dass eine räumliche Position des Fokusbereichs der ersten Stoßwelle nicht mit der räumlichen Position des Fokus der zweiten Stoßwelle zusammen fällt.
Verfahren nach Anspruch 15 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Stoßwelle räumlich versetzt und/oder zeitlich beabstandet zur ersten Stoßwelle in das Untersuchungsobjekt (U) eingekoppelt wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass eine Lokalisierung der Behandlungszone und/oder eine Kontrolle (104) einer Fragmentierung des Fragmentierungsobjekts (K) mittels wenigstens einer zweiten Stoßwellenquelle (35) vorgenommen wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 14 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass während einer Kontrolle (104) der Fragmentierung eines Fragmentierungs- Objekts (K) eine Einstellung (107) wenigstens eines Stoßwellenparameters wenigstens einer Stoßwellenquelle (11, 35) vorgenommen wird.