DE102009004226B4 - A method for generating an ultrasound image containing the shockwave focus of a shockwave source of a lithotripsy device and lithotripsy device operated according to this method - Google Patents

A method for generating an ultrasound image containing the shockwave focus of a shockwave source of a lithotripsy device and lithotripsy device operated according to this method Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Erzeugen eines den Stoßwellenfokus (F) einer Stoßwellenquelle einer Lithotripsie-Einrichtung enthaltenden Ultraschallbildes (B), das mit einem Ultraschallwandler (10) erzeugt wird, dessen Abstand (a) zum Stoßwellenfokus (F) verstellbar ist, und in dem die aktuelle Lage (m0, m1) des Stoßwellenfokus (F) mit einer Markierung (M) wiedergegeben wird, bei dem die Fokustiefe (d0, d1) des vom Ultraschallwandler (10) gesendeten und/oder empfangenen Ultraschallfeldes durch Auswerten des empfangenen Ultraschallfeldes automatisch der sich beim Verändern des Abstandes (a) verändernden Tiefe (t) des Stoßwellenfokus (F) nachgeführt wird.Method for generating an ultrasonic image (B) containing the shock wave focus (F) of a shock wave source of a lithotripsy device, which is generated with an ultrasonic transducer (10), the distance (a) of which to the shock wave focus (F) is adjustable, and in which the current position (m0, m1) of the shock wave focus (F) is reproduced with a marking (M), in which the depth of focus (d0, d1) of the ultrasonic field sent and / or received by the ultrasonic transducer (10) changes automatically by evaluating the received ultrasonic field the distance (a) changing depth (t) of the shock wave focus (F) is tracked.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Erzeugen eines den Stoßwellenfokus einer Stoßwellenquelle einer Lithotripsie-Einrichtung enthaltenden Ultraschallbildes. Außerdem bezieht sich die Erfindung auf eine nach diesem Verfahren betriebene Lithotripsie-Einrichtung.The invention relates to a method for generating an ultrasonic image containing the shockwave focus of a shockwave source of a lithotripsy device. In addition, the invention relates to a lithotripsy device operated according to this method.

Bei der Lithotripsie handelt es sich um eine therapeutische Methode, ein im Körper eines Lebewesens befindliches Konkrement ohne operativen Eingriff mit Hilfe einer fokussierten Ultraschallstoßwelle zu zerstören, die von einer in einem Stoßwellenkopf angeordneten Stoßwellenquelle erzeugt wird. Die Stoßwellenquelle wird hierzu mit einem Koppelbalg an die Körperoberfläche eines Patienten akustisch angekoppelt, der mit einem Koppelfluid, in der Regel Wasser, gefüllt ist. Um Schäden im das Konkrement umgebenden Gewebe weitgehend zu vermeiden, ist es erforderlich, den Fokus des Lithotripters exakt im Konkrement zu positionieren. Zur Unterstützung dieser Positionierung ist es bekannt, bildgebende Ultraschallgeräte zu verwenden, mit denen Ultraschallbilder, in der Regel B-Bilder, aus der Umgebung des Stoßwellenfokus erzeugt werden. Die Ultraschallwandler dieser Ultraschallgeräte befinden sich entweder außerhalb des Stoßwellenkopfes (outline-Anordnung) oder innerhalb des Stoßwellenkopfes. Wenn sich der Ultraschallwandler innerhalb des Stoßwellenkopfes in dessen Zentrum befindet, wird dies als inline-Anordnung bezeichnet. Die Ultraschallwandler dienen zum Erfassen der Lage des Konkrementes, um dieses im Fokus der Stoßwellenquelle korrekt zu positionieren. Die Lage dieser Ultraschallwandler relativ zur Lage des Stoßwellenfokus, d. h. deren Ort und deren Ausrichtung (Lage der Mittenachse der von diesen gesendeten Ultraschallwellen), ist bekannt, so dass im Ultraschallbild die Lage des Stoßwellenfokus mit einer Markierung angezeigt werden kann.Lithotripsy is a therapeutic method of destroying an autonomic body in the body without surgical intervention by means of a focused ultrasound shock wave generated by a shock wave source located in a shockwave head. The shock wave source is acoustically coupled with a coupling bellows to the body surface of a patient, which is filled with a coupling fluid, usually water. In order to largely avoid damage in the tissue surrounding the concretion, it is necessary to position the focus of the lithotripter exactly in the calculus. To assist in this positioning, it is known to use ultrasound imaging devices that generate ultrasound images, typically B-pictures, from the vicinity of the shockwave focus. The ultrasonic transducers of these ultrasound devices are located either outside the shockwave head (outline arrangement) or within the shockwave head. When the ultrasonic transducer is located within the shockwave head at its center, this is referred to as an in-line arrangement. The ultrasonic transducers are used to detect the position of the calculus in order to position it correctly in the focus of the shock wave source. The location of these ultrasonic transducers relative to the location of the shockwave focus, d. H. their location and their orientation (location of the center axis of the ultrasound waves sent by them) is known, so that in the ultrasonic image, the position of the shock wave focus can be displayed with a marker.

Das vom Ultraschallwandler erzeugte B-Bild hat die größte laterale Auflösung in der Echotiefe, in der die gesendeten Ultraschallwellen fokussiert sind (Fokustiefe). Diese Fokustiefe kann vom Benutzer eingestellt werden, um das Auffinden des Konkrements zu erleichtern. Wenn der Benutzer das Konkrement im Ultraschallbild gefunden hat, verändert er die relative Lage zwischen Stoßwellenquelle und Patient solange, bis sich das Konkrement im Ultraschallbild innerhalb eines in diesem mit einer Markierung angezeigten Stoflwellenfokus der Stoßwellenquelle befindet. Bei dieser Lageveränderung wandert das Konkrement aus der vom Benutzer zum Auffinden eingestellten Fokustiefe aus. Dies kann im ungünstigsten Fall dazu führen, dass das Konkrement im Ultraschallbild nicht mehr zu erkennen ist.The B-image generated by the ultrasound transducer has the largest lateral resolution in the echo depth at which the transmitted ultrasound waves are focused (depth of focus). This depth of focus can be adjusted by the user to facilitate locating the calculus. When the user has found the calculus in the ultrasound image, he changes the relative position between the shockwave source and the patient until the concretion in the ultrasound image is within a tissue focus of the shockwave source indicated therein with a marker. In this change in position, the concretion moves out of the focus depth set by the user to find. In the worst case, this can lead to the concretion no longer being visible in the ultrasound image.

Aus der DE 195 20 749 C1 ist es beispielsweise bekannt, die Fokustiefe des Ultraschallwandlers entsprechend der Lageveränderung unter Berücksichtigung eines Positionsgebersignals des Lithotripters einzustellen.From the DE 195 20 749 C1 For example, it is known to adjust the depth of focus of the ultrasonic transducer according to the change in position taking into account a position encoder signal of the lithotripter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein alternatives Verfahren zum Erzeugen eines den Stoßwellenfokus einer Stoßwellenquelle enthaltenden Ultraschallbildes einer Lithotripsie-Einrichtung anzugeben, bei der die korrekte Positionierung des Konkrements im Stoßwellenfokus der Stoßwellenquelle erleichtert ist. Außerdem liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine nach diesem Verfahren betriebene Lithotripsie-Einrichtung anzugeben.The invention has for its object to provide an alternative method for generating an ultrasound image of a lithotripsy device containing the shockwave focus of a shockwave source, in which the correct positioning of the concretion in the shockwave focus of the shockwave source is facilitated. In addition, the invention has for its object to provide a operated according to this method lithotripsy device.

Hinsichtlich des Verfahrens wird die genannte Aufgabe gemäß der Erfindung mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst. Gemäß diesen Merkmalen wird bei einem Verfahren zum Erzeugen eines den Stoflwellenfokus einer Stoßwellenquelle einer Lithotripsie-Einrichtung enthaltenden Ultraschallbildes, das mit dem Ultraschallwandler erzeugt wird, dessen Abstand zum Stoßwellenfokus verstellbar ist, und in dem die aktuelle Lage des Stoßwellenfokus mit einer Markierung wiedergegeben wird, die Fokustiefe des vom Ultraschallwandler gesendeten und/oder empfangenen Ultraschallfeldes durch Auswerten des empfangenen Ultraschallfeldes automatisch der sich beim Verändern des Abstandes verändernden Tiefe des Stoßwellenfokus (F) nachgeführt wird. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass das Ultraschallbild stets in der vom Anwender gewünschten und in fester Relativposition zum Stoßwellenfokus befindlichen Zone (region of interest) die größtmögliche laterale Auflösung aufweist, so dass das im Stoßwellenfokus positionierte Konkrement im Ultraschallbild optimal dargestellt wird. Außerdem erfolgt die Fokustiefennachführung intern im Ultraschallgerät. Es sind somit keine externen Signale der Lithotripsie-Einrichtung notwendig.With regard to the method, the object is achieved according to the invention with the features of claim 1. According to these features, in a method for generating a tissue image containing the tissue-focus of a shockwave source of a lithotripsy device, the distance to the shockwave focus is adjusted, and wherein the current position of the shockwave focus is represented by a marker Focus depth of the ultrasound field transmitted and / or received by the ultrasound transducer is automatically tracked by evaluating the received ultrasound field to track the depth of the shockwave focus (F) that changes as the distance changes. In this way, it is ensured that the ultrasound image always has the greatest possible lateral resolution in the zone (region of interest) desired by the user and in fixed relative position to the shockwave focus, so that the concretion positioned in the shockwave focus is optimally displayed in the ultrasound image. In addition, the focus depth tracking is done internally in the ultrasound machine. Thus, no external signals of the lithotripsy device are necessary.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens werden zur Fokusnachführung die Laufzeiten von Echosignalen herangezogen, die an einer Grenzschicht zwischen Wasservorlaufstrecke und einem an den Körper eines Patienten anlegbaren Koppelbalg reflektiert werden. Die Wasservorlaufstrecke ist die üblicherweise mit Wasser gefüllte Strecke, die ein Ultraschallsignal zurücklegt, bevor es in das gewünschte Objekt eingekoppelt wird und wird daher von dem Ultraschallwandler und dem Koppelbalg begrenzt. Sie ist nahezu frei von Reflexionen. Die ersten starken Reflexionen werden daher an der Grenzschicht von der Wasservorlaufstrecke zum am Körper des Patienten liegenden Koppelbalg hervorgerufen. Um die Länge der Wasservorlaufstrecke zu bestimmen wird die Laufzeit eines von der Grenzschicht reflektierten Echosignals, das vom Ultraschallwandler empfangen wird, gemessen. Da durch das Wasser in der Wasservorlaufstrecke selbst keine Reflexionen hervorgerufen werden, ist das erste nennenswerte Echo, das vom Ultraschallwandler nach Beginn des Sendens empfangen wird dasjenige, das den kürzesten Weg zwischen Ultraschallwandler und Grenzschicht – die Wasservorlaufstrecke – zurückgelegt hat. Wenn der Ultraschallwandler bezüglich der Stoßwellenquelle bewegt wird, wird auch die Länge der Wasservorlaufstrecke verändert. Diese Längenänderung kann durch Auswertung der entsprechenden Echosignale detektiert werden und dient als Maß für die Fokustiefennachführung.In a preferred embodiment of the method, the propagation times of echo signals are used for focus tracking, which are reflected at a boundary layer between the water supply path and a coupling bellows which can be applied to the body of a patient. The water supply path is the usually water-filled path that covers an ultrasonic signal before it is coupled into the desired object and is therefore limited by the ultrasonic transducer and the coupling bellows. It is almost free of reflections. The first strong reflections are therefore caused at the boundary layer of the water supply path to lying on the body of the patient coupling bellows. To determine the length of the water advance path, the transit time of an echo signal reflected by the boundary layer, which is received by the ultrasonic transducer, is measured. Because of Water in the water supply path itself no reflections are caused, is the first significant echo that is received by the ultrasonic transducer after the start of sending the one that has traveled the shortest path between ultrasonic transducer and boundary layer - the water supply path. When the ultrasonic transducer is moved with respect to the shock wave source, the length of the water supply path is also changed. This change in length can be detected by evaluating the corresponding echo signals and serves as a measure of the focus depth tracking.

Durch Luftblasen, insbesondere Kavitatonsblasen oder andere schwimmende Partikel innerhalb des Koppelbalgs können jedoch Artefakte hervorgerufen werden, die zu einer Fehlinterpretation von Echosignalen führen können. Um dies zu vermeiden, werden bei einer bevorzugten Ausführungsform die an der Grenzschicht reflektierten Echosignale durch Auswerten des Ultraschallbildes identifiziert. Dazu wird zunächst eine Mehrzahl von aus unterschiedlichen Richtungen gesendeten Ultraschallsignalen und deren Echos in Betracht gezogen. Es können danach entweder mittels Signalverarbeitung Echodaten von einzelnen aus unterschiedlichen Richtungen gesendeten Ultraschallsignalen herausgefiltert werden oder es wird mittels Bilderkennung die Grenzschicht zwischen Wasser und Koppelbalg identifiziert.However, air bubbles, in particular cavitation bubbles or other floating particles within the coupling bellows, can cause artifacts, which can lead to a misinterpretation of echo signals. In order to avoid this, in a preferred embodiment, the echo signals reflected at the boundary layer are identified by evaluating the ultrasound image. For this purpose, a plurality of ultrasound signals transmitted from different directions and their echoes are first considered. Echo data from individual ultrasound signals transmitted from different directions can then either be filtered out by means of signal processing or the boundary layer between water and coupling bellows can be identified by means of image recognition.

Vorzugsweise wird die Fokustiefe des Ultraschallfeldes stets auf die Tiefe des Stoßwellenfokus eingestellt. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass die Auflösung in der Umgebung des Stoßwellenfokus maximal ist, so dass das korrekt positionierte Konkrement im Ultraschallbild stets optimal dargestellt ist.Preferably, the depth of focus of the ultrasonic field is always set to the depth of the shockwave focus. In this way, it is ensured that the resolution in the vicinity of the shock wave focus is maximum, so that the correctly positioned concretion in the ultrasound image is always optimally displayed.

Hinsichtlich der Lithotripsie-Einrichtung wird die Aufgabe gemäß der Erfindung gelöst mit einer Lithotripsie-Einrichtung mit den Merkmalen des Patentanspruchs 5, deren Vorteile sinngemäß den zu den Verfahrensansprüchen jeweils angegebenen Vorteilen entsprechen.With regard to the lithotripsy device, the object is achieved according to the invention with a lithotripsy device having the features of patent claim 5, the advantages of which mutatis mutandis correspond to the advantages given in each case to the method claims.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird auf das Ausführungsbeispiel der Zeichnung verwiesen. Es zeigen:For further explanation of the invention reference is made to the embodiment of the drawing. Show it:

1 eine Lithotripsie-Einrichtung gemäß der Erfindung in einer schematischen Prinzipdarstellung, 1 a lithotripsy device according to the invention in a schematic schematic diagram,

2 ein den Stoßwellenfokus der Stoßwellenquelle enthaltendes Ultraschallbild, in dem die automatische Einstellung der Tiefenlage des Fokus des Ultraschallfeldes veranschaulicht ist. 2 an ultrasound image containing the shockwave focus of the shockwave source, illustrating the automatic adjustment of the depth of focus of the ultrasound field.

Gemäß 1 enthält eine Lithotripsie-Einrichtung gemäß der Erfindung einen Lithotripter 2 mit einem bogenförmigen Tragarm 4, an dem ein Stoßwellenkopf 6 angeordnet ist. Dem Lithotripter 2 ist ein bildgebendes Ultraschallgerät 8 zugeordnet, das einen im Stoßwellenkopf 6 angeordneten, in Richtung seiner Mittenachse verschiebbaren Ultraschallwandler 10 steuert und die von diesem empfangenen Echosignale zu einem in einem Monitor 12 wiedergegebenen Ultraschallbild verarbeitet. Der Lithotripter 2 und das Ultraschallgerät 8 können mit Hilfe von Bedien- und Eingabeelementen gesteuert werden, die in der Figur beispielhaft durch Tastaturen 14a, b veranschaulicht sind.According to 1 contains a lithotripsy device according to the invention, a lithotripter 2 with an arcuate support arm 4 at which a shockwave head 6 is arranged. The lithotripter 2 is an ultrasound imaging device 8th assigned, the one in the shockwave head 6 arranged, displaceable in the direction of its center axis ultrasonic transducer 10 controls and the echo signals received from this to one in a monitor 12 reproduced reproduced ultrasound image. The lithotripter 2 and the ultrasound machine 8th can be controlled by means of control and input elements, which in the figure by way of example by keyboards 14a , b are illustrated.

Im Ausführungsbeispiel ist der Ultraschallwandler 10 im Stoßwellenkopf 6 derart angeordnet, dass die Mittenachse der vom Ultraschallwandler 10 erzeugten Ultraschallwellen mit der Mittenachse der von einer im Stoßwellenkopf angeordneten Stoßwellenquelle erzeugten und in einem Stoßwellenfokus F fokussierten Stoßwelle zusammenfällt (inline-Anordnung).In the embodiment, the ultrasonic transducer 10 in the shockwave head 6 arranged such that the center axis of the ultrasonic transducer 10 produced ultrasonic waves with the center axis of the shock wave generated by a arranged in the shock wave head shock wave source and focused in a shock wave focus F shock wave coincides (in-line arrangement).

Der Ultraschallwandler 10 ist eine aus einer Vielzahl von nebeneinander angeordneten Ultraschallwandlerelementen aufgebaute lineare oder gekrümmte Ultraschallwandleranordnung, deren einzelne jeweils zum Senden oder Empfang verwendeten Ultraschallwandlerelemente zur Einstellung der Fokustiefe des von ihnen erzeugten oder empfangenen Ultraschallfeldes untereinander phasenverzögert angesteuert werden können. Bei dieser Ultraschallwandleranordnung kann es sich um ein lineares Array handeln mit dem ein Linearscan oder bei phasenverzögerter Ansteuerung der einzelnen Ultraschallwandlerelemente ein elektronischer Schwenk durchgeführt werden kann. Alternativ hierzu kann auch ein gekrümmtes Array vorgesehen sein, um einen Raumwinkel darzustellen.The ultrasonic transducer 10 is one of a plurality of juxtaposed ultrasound transducer elements constructed linear or curved ultrasonic transducer assembly whose individual each used for transmitting or receiving ultrasonic transducer elements for adjusting the depth of focus of the generated or received by them ultrasonic field can be controlled with phase delay to each other. This ultrasound transducer arrangement can be a linear array with which a linear scan or with phase-delayed control of the individual ultrasound transducer elements an electronic swivel can be performed. Alternatively, a curved array may be provided to represent a solid angle.

Der Ultraschallwandler 10 kann in Richtung seiner Mittenachse verschoben sowie um diese geschwenkt werden, so dass sich der Stoßwellenfokus F stets auf einer in der Mitte des Bildfeldes liegenden Achse befindet. Der Abstand a zwischen der Sendefläche des Ultraschallwandlers 10 und dem Stoßwellenfokus F ist für jede Position des Ultraschallwandlers 10 bekannt, so dass sich der Stoßwellenfokus F im Ultraschallbild in einer bekannten Tiefe an einer bekannten Bildposition befindet.The ultrasonic transducer 10 can be moved in the direction of its center axis and pivoted about it, so that the shock wave focus F is always located on an axis lying in the center of the image field. The distance a between the transmitting surface of the ultrasonic transducer 10 and the shockwave focus F is for each position of the ultrasonic transducer 10 known, so that the shock wave focus F is in a known depth at a known image position in the ultrasound image.

Die Bildposition des Stoßwellenfokus F ist bekannt und wird gemäß 2 im Ultraschallbild B mit einer Markierung M angezeigt.The image position of the shockwave focus F is known and is according to 2 displayed in the ultrasound image B with a marker M.

In einer Ausgangsposition ist die Fokustiefe d des vom Ultraschallwandler gesendeten Ultraschallfeldes auf die aktuelle Lage des Stoßwellenfokus F eingestellt und befindet sich im Ultraschallbild an der Markierung M. Der Anwender kann nun mit Hilfe der Eingabeelemente 14a, b (1) die Fokustiefe d verändern, so dass diese nicht mehr der Tiefe t des Stoßwellenfokus F entspricht. Ein solcher Offset D = t – d dient beispielsweise dazu, eine vor oder hinter dem Stoßwellenfokus F liegende Zone besonders kontrastreich und hochaufgelöst abzubilden.In an initial position, the depth of focus d of the ultrasound field transmitted by the ultrasound transducer is set to the current position of the shockwave focus F and is located in the ultrasound image at the mark M. The user can now use the input elements 14a , b ( 1 ) change the depth of focus d so that it no longer corresponds to the depth t of the Shockwave focus F corresponds. Such an offset D = t-d serves, for example, to image a zone located in front of or behind the shockwave focus F in a particularly high-contrast and high-resolution manner.

Wenn nun der Anwender den Ultraschallwandler axial um eine bekannte Wegstrecke s verschiebt, verschiebt sich die Bildposition der Markierung M automatisch um einen dieser Wegstrecke s entsprechenden Betrag. Zugleich wird die Fokustiefe d ebenfalls um diese Wegstrecke s geändert, um sicherzustellen, dass sich diese noch im selben Abstand zum Stoßwellenfokus F befindet.Now, if the user moves the ultrasonic transducer axially by a known distance s, the image position of the marker M shifts automatically by an amount corresponding to this distance s. At the same time, the focal depth d is also changed by this distance s to ensure that it is still at the same distance from the shock wave focus F.

In 2 ist nun eine Situation dargestellt, in der sich die Markierung M und damit der Stoßwellenfokus F des Stoßwellenfeldes in einer Ausgangsposition m0 in einer Tiefe t0 befindet und mit der Fokustiefe d0 des vom Ultraschallwandler zur Bildgebung erzeugten Ultraschallfeldes zusammenfällt (kein Offset). Wenn sich nun durch Verschieben des Ultraschallwandlers 10 entlang der Mittenachse um eine bekannte Wegstrecke s der Abstand a zwischen Ultraschallwandler 10 und Stoßwellenfokus F verändert, im dargestellten Ausführungsbeispiel vergrößert, verschiebt sich die Markierung M in Richtung des Pfeiles 20 in die in einer Tiefe t1 befindliche Bildposition m1. Bei dieser Verschiebung wird die Fokustiefe d des Ultraschallfeldes automatisch nachgeführt und auf die der Tiefe t1 der Markierung M in der Position m1 entsprechende aktuelle Fokustiefe d1 eingestellt. Das Nachführen der Fokustiefe d des vom Ultraschallwandler 10 erzeugten Ultraschallfeldes erfolgt mit Hilfe eines Steuersignals S zum Ansteuern des Ultraschallwandlers 10, das in einer nur schematisch in der 2 angedeuteten Steuer- und Auswerteeinrichtung 22 im Ultraschallgerät 8 (1) in Abhängigkeit vom aktuellen Abstand a und gegebenenfalls von einem vom Anwender eingestellten Offset D generiert wird. Dazu werden die Eigenschaften der Ausbreitung von Ultraschall durch die Wasservorlaufstrecke verwendet. Da die Wasservorlaufstrecke nahezu frei von Reflexionen ist, werden die ersten starken Reflexionen an der Grenzschicht von der Wasservorlaufstrecke zum am Körper des Patienten liegenden Koppelbalges hervorgerufen. Diese Reflexionen können automatisch durch Signalbearbeitungstechniken detektiert werden und können dazu verwendet werden, um die Länge der Wasservorlaufstrecke zu bestimmen. Die einfachste Methode ist es, die Laufzeit eines von der Grenzschicht reflektierten Echosignals zu messen. Da durch das Wasser in der Wasservorlaufstrecke selbst keine Reflexionen hervorgerufen werden, ist das erste nennenswerte Echo, das vom Ultraschallwandler 10 nach Beginn des Sendens empfangen wird dasjenige, das den kürzesten Weg zwischen Ultraschallwandler und Grenzschicht zurückgelegt hat. Wenn durch Bewegen des Ultraschallwandlers 10 entlang seiner Mittenachse um eine bekannte Wegstrecke s der Abstand a zwischen Ultraschallwandler 10 und Stoßwellenfokus F verändert wird, wird auch die Länge der Wasservorlaufstrecke um diesen Betrag s verändert. Wenn der Fokus des Ultraschallwandlers 10 zu Anfang auf eine Tiefe d0 gesetzt wird und die Wasservorlaufstrecke zu dieser Zeit die Länge w0 aufweist, sollte eine Veränderung in der Wasservorlaufstrecke um einen Wert s auch zu einer entsprechenden Änderung der Fokustiefe d führen.In 2 is now shown a situation in which the marker M and thus the shock wave focus F of the shock wave field in an initial position m 0 at a depth t 0 and coincides with the depth of focus d 0 of the ultrasound field generated by the ultrasonic transducer for imaging (no offset). If now by moving the ultrasonic transducer 10 along the center axis about a known distance s, the distance a between the ultrasonic transducer 10 and shock wave focus F changed, enlarged in the illustrated embodiment, the marker M shifts in the direction of the arrow 20 in which a depth t 1 located image position m. 1 In this shift, the depth of focus d of the ultrasonic field is automatically tracked and adjusted to the depth t 1 of the marker M in the position m 1 corresponding current focus depth d 1 . Tracking the depth of focus d of the ultrasonic transducer 10 generated ultrasonic field is carried out with the aid of a control signal S for driving the ultrasonic transducer 10 that in a schematic only in the 2 indicated control and evaluation 22 in the ultrasound machine 8th ( 1 ) is generated as a function of the current distance a and optionally of an offset D set by the user. For this purpose, the properties of the propagation of ultrasound through the water supply path are used. Since the water supply path is almost free of reflections, the first strong reflections are produced at the boundary layer of the water supply path to lying on the body of the patient coupling bellows. These reflections can be automatically detected by signal processing techniques and can be used to determine the length of the water advance path. The simplest method is to measure the transit time of an echo signal reflected by the boundary layer. Since no reflections are caused by the water in the water supply line itself, the first significant echo is that of the ultrasonic transducer 10 is received after the beginning of the transmission, the one that has traveled the shortest path between the ultrasonic transducer and boundary layer. If by moving the ultrasonic transducer 10 along its center axis about a known distance s, the distance a between the ultrasonic transducer 10 and shock wave focus F is changed, the length of the water supply path is changed by this amount s. When the focus of the ultrasonic transducer 10 is initially set to a depth d 0 and the water supply path at this time has the length w 0 , a change in the water supply path by a value s should also lead to a corresponding change in the focal depth d.

Insbesondere im Falle auftretender Artefakte, die durch Luftblasen oder andere schwimmende Partikel innerhalb des Koppelbalgs hervorgerufen werden, kann eine Mehrzahl von aus unterschiedlichen Richtungen gesendeten Ultraschallsignalen und deren Echos benutzt werden, um das Risiko einer Falschinterpretation der ersten starken durch den Ultraschallwandler empfangenen Reflexionen zu minimieren. In diesem Fall können entweder mittels Signalverarbeitung Echodaten von einzelnen aus unterschiedlichen Richtungen gesendeten Ultraschallsignalen herausgefiltert werden oder es wird mittels Bilderkennung die Grenzschicht zwischen Wasser und Koppelbalg identifiziert. Oder es kann ein einfacher Filter verwendet werden, der einen Durchschnitt der empfangenen Echosignale bildet, um dann die störenden Echos, die unter einem bestimmten Schwellwert liegen, zu unterdrücken. Alternativ kann ein nichtlinearer Medianfilter verwendet werden, mit dessen Hilfe die durch Artefakte hervorgerufenen Echodaten durch Nullen ersetzt werden, während der Filter die mehr oder weniger kontinuierlichen auftretenden Echosignale, die von der Grenzschicht zwischen der Wasservorlaufstrecke und dem am Körper eines Patienten liegenden Koppelbalg erzeugt werden, nicht durch Nullen ersetzt.In particular, in the event of artefacts caused by air bubbles or other floating particles within the coupling bellows, a plurality of ultrasound signals transmitted from different directions and their echoes may be used to minimize the risk of misinterpreting the first strong reflections received by the ultrasound transducer. In this case, echo data from individual ultrasound signals transmitted from different directions can either be filtered out by means of signal processing or the boundary layer between water and coupling bellows can be identified by means of image recognition. Or, a simple filter may be used that forms an average of the received echo signals to then suppress the spurious echoes that are below a certain threshold. Alternatively, a non-linear median filter may be used to replace the echo data produced by artifacts with zeros while the filter generates the more or less continuous echo signals generated by the interface between the water supply path and the coupling bellows located on the body of a patient. not replaced by zeros.

Der Bilderkennungsansatz kann am besten eingesetzt werden, wenn in der Wasservorlaufstrecke viele Blasen vorhanden sind, beispielsweise durch Kavitation beim Einschalten des Lithotripters. Die Kavitation tritt vorwiegend nahe des Zentralstrahls in der Wasservorlaufstrecke auf. Wenn der Ultraschallwandler jedoch ein phased array ist, das einen Bereich von bis zu 90° abdecken kann, gibt es beachtliche Bereiche in dem Ultraschallbild auf jeder Seite der Zentralachse, wo keine Kavitation stattfindet. Diese Bildbereiche der Wasservorlaufstrecke bleiben relativ frei von Blasen, so dass die Grenzschicht zum Koppelbalg leicht in den entsprechenden Bildbereichen bestimmt werden kann. Ein Algorithmus, der die Grenzschicht des Koppelbalgs in einem derartigen Bild detektiert bevor die Lithotripsie beginnt, kann dazu verwendet werden, jegliche Bewegung der Grenzschicht des Koppelbalgs innerhalb der verbleibenden sichtbaren Segmente des Bildes während und sofort nach einem Stoßwelleneinsatz zu verfolgen. Die detektierte Bewegung der Grenzschicht entlang der Mittenachse des Ultraschallwandlers 10 ist ein Maß für s und kann dazu verwendet werden, die Fokustiefe auf die korrekte neue Position nachzuführen.The image recognition approach is best used when there are many bubbles in the water supply path, such as cavitation when the lithotripter is turned on. The cavitation occurs predominantly near the central jet in the water supply path. However, if the ultrasonic transducer is a phased array that can cover a range of up to 90 °, there are considerable areas in the ultrasound image on each side of the central axis where no cavitation occurs. These image areas of the water supply path remain relatively free of bubbles, so that the boundary layer to the coupling bellows can be easily determined in the corresponding image areas. An algorithm that detects the boundary layer of the coupling bladder in such an image before lithotripsy begins can be used to track any movement of the boundary layer of the coupling bladder within the remaining visible segments of the image during and immediately after shockwave deployment. The detected movement of the boundary layer along the center axis of the ultrasonic transducer 10 is a measure of s and can be used to adjust the depth of focus to the correct new position.

Im Falle eines vom Anwender eingestellten Offset D = t0 – d0 (Fokustiefe d des Ultraschallfeldes und Tiefe t des Stoßwellenfokus fallen nicht zusammen), wird beim Verschieben des Ultraschallwandlers dessen Fokustiefe d automatisch entsprechend der Differenz t1 – t0 nachgeführt, so dass die Beziehung d1 = d0 + (t1 – t0) erfüllt ist und der vom Anwender eingestellte Offset D erhalten bleibt.In the case of the user set offset D = t 0 - d 0 (focal depth d of the ultrasonic field and depth t of the shock wave focus do not coincide), is during the displacement of the ultrasonic transducer whose focal depth d automatically according to the difference t 1 - t tracked 0 such that the relationship d 1 = d 0 + (t 1 -t 0 ) is satisfied and the offset D set by the user is maintained.

Claims (5)

Verfahren zum Erzeugen eines den Stoßwellenfokus (F) einer Stoßwellenquelle einer Lithotripsie-Einrichtung enthaltenden Ultraschallbildes (B), das mit einem Ultraschallwandler (10) erzeugt wird, dessen Abstand (a) zum Stoßwellenfokus (F) verstellbar ist, und in dem die aktuelle Lage (m0, m1) des Stoßwellenfokus (F) mit einer Markierung (M) wiedergegeben wird, bei dem die Fokustiefe (d0, d1) des vom Ultraschallwandler (10) gesendeten und/oder empfangenen Ultraschallfeldes durch Auswerten des empfangenen Ultraschallfeldes automatisch der sich beim Verändern des Abstandes (a) verändernden Tiefe (t) des Stoßwellenfokus (F) nachgeführt wird.Method for generating an ultrasound image (B) containing the shockwave focus (F) of a shockwave source of a lithotripsy device, which is connected to an ultrasound transducer ( 10 ) whose distance (a) to the shock wave focus (F) is adjustable, and in which the current position (m 0 , m 1 ) of the shock wave focus (F) is represented by a mark (M) in which the depth of focus (i.e. 0 , d 1 ) of the ultrasonic transducer ( 10 ) and / or received ultrasound field is automatically tracked by evaluating the received ultrasonic field of changing the distance (a) changing depth (t) of the shock wave focus (F). verfahren nach Anspruch 1, bei dem zur Fokusnachführung die Laufzeitdaten von Echosignalen herangezogen werden, die an einer Grenzschicht zwischen Wasservorlaufstrecke und einem an den Körper eines Patienten anlegbaren Koppelbalg reflektiert werden.Method according to Claim 1, in which the runtime data of echo signals which are reflected at a boundary layer between the water advance path and a coupling bellows which can be applied to the body of a patient are used for focus tracking. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem zur Fokusnachführung die an der Grenzschicht reflektierten Echosignale durch Auswerten des Ultraschallbildes (B) identifiziert werden.Method according to Claim 2, in which, for focus tracking, the echo signals reflected at the boundary layer are identified by evaluating the ultrasound image (B). Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Fokustiefe (d0, d1) des Ultraschallfeldes stets auf die Tiefe (t) des Stoßwellenfokus (F) eingestellt wird.Method according to one of the preceding claims, in which the depth of focus (d 0 , d 1 ) of the ultrasonic field is always set to the depth (t) of the shockwave focus (F). Lithotripsie-Einrichtung (2) mit einer Stoßwellenquelle zum Erzeugen einer in einem Stoßwellenfokus (F) fokussierten Stoßwelle und mit einem bildgebenden Ultraschallgerät (8) zum Erzeugen eines den Stoßwellenfokus (F) enthaltenden und die aktuelle Lage (m0, m1) des Stoßwellenfokus (F) mit einer Markierung (11) wiedergebenden Ultraschallbildes (B) mit einem Ultraschallwandler (10), dessen Abstand (a) zum Stoßwellenfokus (F) verstellbar ist, sowie mit einer Steuer- und Auswerteeinrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 4.Lithotripsy device ( 2 ) with a shock wave source for generating a shock wave focused in a shock wave focus (F) and with an ultrasound imaging device ( 8th ) for producing a shockwave focus (F) and the current position (m 0 , m 1 ) of the shockwave focus (F) with a marking ( 11 ) reproducing ultrasonic image (B) with an ultrasonic transducer ( 10 ) whose distance (a) to the shock wave focus (F) is adjustable, as well as with a control and evaluation device for carrying out the method according to one of claims 1 to 4.
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