-
Die
Erfindung betrifft einen Koppelbalg für eine therapeutische Stoßwellenquelle
mit einer Ultraschallquelle, einen Stoßwellentherapiekopf sowie ein Stoßwellen-Therapiegerät, wie sie
beispielsweise bei der Zertrümmerung
von Nieren- und Gallensteinen oder auch bei sonstiger Stoßwellentherapiebehandlung
eingesetzt werden. An Stelle von Stoßwelle wird auch der Ausdruck
Druckwelle verwendet.
-
Bekannt
ist aus der
DE 38 44
672 C2 ein Stoßwellen-Therapiegerät mit einem
Wasserbeutelgehäuse,
mit dem Schallwellen von einer Ultraschallquelle in einen Patienten
eingekoppelt werden können.
Mit der Ultraschallquelle kann ein Bildgebungsverfahren eines Bereichs
des Patienten durchgeführt werden.
Weiterhin weist das Stoßwellen-Therapiegerät eine Stoßwellenquelle
zur Erzeugung von fokussierten Schockwellen auf, mit der Nieren
oder Gallensteine zertrümmert
werden können.
Die Wasserbeutelgehäuse
haben den Nachteil, dass bei konstantem Druck in dem Gehäuse und
somit auf den Patienten der Abstand von der Stoßwellenquelle zum Patienten immer
konstant ist. Eine Änderung
des Abstandes, wie er zur Fokussierung der Schockwelle in verschiedenen
Tiefen nötig
ist, ist immer mit einer Druckänderung
in dem Gehäuse
und somit auf den Patienten verbunden, was nachteilig ist.
-
Die
Schrift offenbart daher weiterhin ein Gehäuse mit einem Balg, wobei dieser
ringförmige
Falten aufweist, so dass der Abstand zwischen der Stoßwellenquelle,
die zur Erzeugung der fokussierten Schockwelle dient, und dem Patienten
verändert werden
kann.
-
In
6 ist weiterhin eine aus
der Praxis bekannte Konfiguration eines Koppelbalges und einer Ultraschallquelle
gezeigt. Ein Nachteil dieser Konfiguration sowie der Konfiguration
aus der
DE 38 44 672
C2 wird anhand von
6 erläutert. Die
Ultraschallquelle
6 strahlt in der Zeichenebene in einem Nutzstrahl
10 und
in einem seitlich des Nutzstrahls
10 gelegenen Abstrahlungsintensitätsmaxima
7 ("Side Lobe" oder "Grating Lobe") Schallintensität ab. In
der Zeichenebene kann die Richtung des Nutzstrahls
10 durch
die Ultraschallquelle
6 verkippt werden. Dies geschieht
durch eine elektronische Ansteuerung der Ultraschallquelle
6,
durch die die Abstrahlrichtung sich ändert. Zur Bildgewinnung wird
der Nutzstrahl mehrmals pro Sekunde in der Zeichenebene hin- und hergeschwenkt
("sweepen"). Es hat sich als
nachteilig herausgestellt, dass bei bestimmten Positionen eine Fläche
11 des Balges
senkrecht zu der Verbindungsrichtung der Fläche mit dem Bildgebungsultraschalltransducer
6 steht,
so dass eine starke Rückkopplung
in den Ultraschalltransducer
6 erfolgt, wodurch bei der
Bildgebung Artefakte erzeugt werden. Dies ist insbesondere dann
problematisch, wenn in der Richtung, die senkrecht auf der Fläche steht,
eine erhöhte
Abstrahlungsintensität
vorliegt, wie sie beispielsweise in Side-Lobes
7 gegeben
ist.
-
Dokument
DE 3844672 C2 offenbart
ein Ultraschalltherapiegerät
mit einem Abbildungsultraschallüberträger, der
Ultraschall in einer Ebene abstrahlen kann. Das Gerät hat ein
Wasserbeutelgehäuse,
dessen Wandung immer senkrecht zu der Ebene steht.
-
Die
DE 3733439 A1 offenbart
ein Vorsatzstück
für eine
diagnostische Ultraschallsonde, mit der Ultraschall in einer Ebene
abgestrahlt werden kann. Das Vorsatzstück weist eine Seitenwand auf,
die gegenüber
der Abtastebene schräg
gestellt ist.
-
Aufgabe
der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Koppelbalg, einen
Stoßwellen-Therapiekopf sowie
ein Stoßwellen-Therapiegerät zu schaffen,
bei denen keine störenden
Artefakte bei einer Bildgebung auftreten.
-
Diese
Aufgabe wird mit einem Koppelbalg gemäß Anspruch 1, einem Stoßwellen-Therapiekopf gemäß Anspruch
10 und einem Stoßwellen-Therapiegerät gemäß Anspruch
11 gelöst.
-
Bevorzugte
Ausführungsformen
sind in den abhängigen
Ansprüchen
offenbart.
-
Die
Ebene, in die die Ultraschallquelle im Wesentlichen abstrahlen kann,
wird durch die Hauptabstrahlrichtung und durch die Abstrahlrichtung
einer der Side-Lobes (bzw. durch die Richtung der jeweiligen Abstrahlungsintensitätsmaxima)
gegeben. Dadurch, dass die Wandungsbereiche schräg, d.h. nicht senkrecht, zu
einer Ebene liegen, in der der Ultraschall propagiert, wird Schall,
der an dem Wandungsbereich reflektiert wird, niemals direkt in den
Transducer zurückreflektiert.
Im Bereich der Side-Lobes liegen somit keine senkrecht zur Abstrahlrichtung
der Side-Lobes angeordneten Flächen
vor, so dass keine wesentliche Rückkopplung
in den Transducer stattfindet und Bildartefakte vermieden werden.
-
Die
schrägen
Wandbereiche können
durch entsprechend orientierte Falten in der Wandung des Koppelbalgs
verwirklicht werden. Auch durch eine Riffelung und/oder musterartige
Prägung
(ein- oder zweidimensional) oder Ähnlichem, können die schrägen Wandbereiche
geschaffen werden.
-
Der
Koppelbalg kann eine ebene oder näherungsweise ebene (z.B. leicht
ein- oder ausgebeulte) Fläche
als Koppelfläche
aufweisen.
-
Durch
die Faltenstruktur an der Seite des Koppelbalgs kann die an dem
einen Ende des Koppelbalges angeordnete Ankoppelfläche im Vergleich zum
anderen Ende des Koppelbalgs bewegt werden.
-
Vorteilhaft
ist hierbei eine Ausführungsform, bei
der ein zweiter Bereich mit Falten vorgesehen ist, der sich an dasjenige
Ende des ersten Faltenbereichs anschließt, das nicht mit der Koppelfläche verbunden
ist.
-
Im
Folgenden sollen vorteilhafte Ausführungsformen der Erfindung
anhand der beiliegenden Figuren erläutert werden.
-
Dabei
zeigt:
-
1 eine
schematische dreidimensionale Darstellung eines Koppelbalgs gemäß der vorliegenden
Erfindung,
-
2 eine
schematische dreidimensionale Darstellung einer anderen Ausführungsform
eines Koppelbalgs gemäß der vorliegenden
Erfindung,
-
3 eine
dreidimensionale schematische Darstellung einer weiteren Ausführungsform
gemäß der vorliegenden
Erfindung,
-
4a und 4b Schnitte
durch einen Koppelbalg gemäß der vorliegenden
Erfindung,
-
5a und 5b eine
schematische Schnittzeichnung eines Ultraschalltherapiekopfs gemäß der vorliegenden
Erfindung,
-
6 einen
Koppelbalg gemäß dem Stand der
Technik.
-
In 1 ist
ein Koppelbalg 1 gezeigt. In dem Koppelbalg 1 ist
ein Ultraschalltransducer 6 als Ultraschallquelle dargestellt.
Der Ultraschalltransducer 6 kann in einer Ebene Ultraschall abstrahlen,
wobei die Ebene durch die Hauptabstrahlrichtung 10 und
mindestens einer Abstrahlrichtung einer Side-Lobe 7 aufgespannt
wird. In dieser Ebene kann der Hauptstrahl geschwenkt werden. Die
Stellen, an denen die Ebene den Koppelbalg schneidet, steht der
Wandungsbereich des Koppelbalgs bei allen Füllzuständen des Balgs stets schräg zu der
Ebene. In 1 wird die Schrägstellung
der Wandung durch die Falten 2 erreicht.
-
Durch
das Schwenken des Hauptstrahls kann ein Bild in einer Ebene gewonnen
werden. Damit ein Bild auch in einer anderen Ebene gewonnen werden
kann, ist der Transducer 6 um seine Mittelachse 5 drehbar.
-
Der
Koppelbalg 1 weist an seinem in 1 oben liegenden
Ende eine Ankoppelfläche 4 auf.
Die Ankoppelfläche 4 liegt
in einer zweiten Ebene, die senkrecht zu der Ebene steht, in der
der Schall propagiert. Mit dieser Ankoppelfläche 4 kann der Koppelbalg 1 mit
einem Medium, beispielsweise dem Körper eines Patienten, in Kontakt
gebracht werden.
-
An
die Ankoppelfläche 4 schließt sich
ringsherum ein erster Koppelbalgbereich 12 an, in dem die Falten 2 liegen.
Wie in 1 zu erkennen, liegen die Falten 2 entlang
von Linien 3, die auf die Ankoppelfläche 4 zulaufen. Die
Falten 2 liegen hierbei auf einer Kegelstumpfmantelfläche. Die
Kegelspitze des Kegelstumpfes liegt hierbei oberhalb der Ebene,
in der die Ankoppelfläche 4 liegt.
Die Kegelstumpfform bietet den Vorteil einem Röntgenstrahl den Zugang zu dem
Fokusbereich, in dem sich beispielsweise ein Nierenstein befindet,
zu ermöglichen.
Eine Abschattung des Röntgenstrahls
durch den Koppelbalg wird so vermieden, so dass mit dem Röntgenstrahl
ein Bild des Fokusbereichs gewonnen werden kann.
-
Die
Falten 2 sind in 1 am gesamten
Umfang der Ankoppelfläche 4 dargestellt.
Jedoch kann auch nur ein Teil hiervon mit Falten 2 versehen
sein.
-
Die
Faltentiefe kann bis zu der Ankoppelfläche 4 hin konstant
bleiben oder auch variabel sein. Vorzugsweise bleibt sie konstant
oder nimmt bis zu der Ankoppelfläche 4 hin
möglicherweise
sogar bis auf Null ab.
-
An
den ersten Koppelbalgbereich 12 schließt sich ein zweiter Koppelbalgbereich 13 an,
der ebenfalls Falten aufweist. An der Grenze zwischen dem ersten
Koppelbalgbereich 12 und dem zweiten Koppelbalgbereich 13 sind
die Koppelbalgbereiche miteinander verbunden, wobei die Verbindung
vorzugsweise elastisch ist.
-
Das
Material des Koppelbalgs sollte eine ausreichende Eigensteifigkeit
aufweisen, so dass auch ein mit einer Flüssigkeit (z.B. Wasser) gefüllter Koppelbalg
sein Eigengewicht tragen kann. Dies sollte auch für den Fall
gelten, bei dem der Koppelbalg nur an einer seitlichen Position
gehalten wird. Dies ergibt sich beispielsweise bei einer im Vergleich
zu 1 um 45° oder
90° gedrehten
Anordnung (schief oder senkrecht stehende Ankoppelfläche 4)
und einer Halterung an dem Ende, an dem der Transducer 6 angeordnet
ist.
-
Das
Material des Koppelbalgs kann beispielsweise ein Elastomer, Weich-PVC,
Polyurethan, Silikon oder ein thermoplastischer Elastomer (TPE) sein.
Der Koppelbalg ist vorteilhafterweise einstückig ausgebildet, könnte aber
auch aus mehreren Stücken
zusammengesetzt sein.
-
Auch
kann das Material eine inhomogene Struktur und/oder Dicke aufweisen.
Dies kann eine Eigensteifigkeit fördern. Die Eigensteifigkeit
kann auch mit Versteifungselementen geschaffen oder verbessert werden.
-
In 2 ist
eine weitere Ausführungsform
eines Koppelbalgs 1 gemäß der vorliegenden
Erfindung gezeigt. Bei dieser Ausführungsform wird in dem zweiten
Koppelbalgbereich 13 anstelle eines Faltenbalgs eine andere
Form eingesetzt. Da die Rückreflektion
aus diesen Bereichen in den Transducer 6 nur sehr gering
ist, kommt es hier nicht zu Störungen.
Die Form ist daher hier nicht mehr so entscheidend. In 2 ist
beispielhaft ein Kegelstumpf vorgesehen. Vorzugsweise hat auch dieses
Material eine gewisse Eigensteifigkeit.
-
Eine
weitere Ausführungsform
eines Koppelbalgs 1 ist in 3 gezeigt.
Hier verlaufen die Linien schräg
entlang der Oberfläche
des Koppelbalgs. Die Linien können
hierbei gerade, kurvenförmig
oder auch schraubenlinienförmig
sein.
-
Der
zweite Koppelbalgbereich 13 ist spiegelsymmetrisch zu dem
ersten Koppelbalgbereich 12 ausgebildet. Stattdessen kann
der zweite Koppelbalgbereich 12 auch wie in 2 durch
eine andere Form ersetzt sein oder auch eine andere Faltenkonfiguration
aufweisen.
-
In 4a und 4b sind
Schnitte durch die Koppelbälge 1 aus
den 1 bis 3 gezeigt, wobei die Schnitte
parallel zu der Ankoppelfläche 4 und beabstandet
von dieser dargestellt sind. Wie in 4a zu
erkennen, hat der Koppelbalg 1 im Schnitt beispielsweise
eine zickzackförmige
Struktur, die auch sägezahnförmig ausgebildet
sein könnte.
Auch kann er wie in 4b gezeigt, eine wellenförmige Struktur
haben. Auch wenn die in 4 dargestellten Falten
periodisch sind, können
auch nicht periodische Faltenmuster vorgesehen sein. Auch müssen die
Falten 2 nicht über
den gesamten Umfang des Koppelbalgs 1 vorliegen.
-
In 5a und 5b ist
schematisch ein Stoßwellen-Therapiekopf
gezeigt, der neben dem Koppelbalg 1 auch noch eine akustische
Stoßwellenquelle 8 umfasst,
die eine fokussierte Stoßwelle
abgibt. Die Fokussierung kann beispielsweise durch eine Linse, einen
Spiegel oder einen selbstfokussierenden Transducer gegeben sein.
Die Stoßwellenquelle
ist auf einen Fokus F im Bereich des Mediums 9 fokussiert.
Wie in 5a und 5b zu
erkennen, liegen die Fokalpositionen F jeweils verschieden tief. Dies
wird durch die Deformation des Koppelbalgs 1 erreicht.
Während
der Koppelbalg 1 in 5a gestreckt
ist, ist er in 5b gestaucht, so dass die Stoßwellenquelle 8 näher an die
Ankoppelfläche 4 und
somit an das Medium 9 heranrückt. Dadurch wird auch der
Fokus F weiter nach innen in das Medium verschoben.
-
Die
Deformation des Koppelbalgs wird durch verschiedene Befüllungsgrade
erreicht. Ein Füllmittel ist
beispielsweise Wasser. Befindet sich mehr Füllmittel in dem Koppelbalg,
so wird der Abstand von der Stoswwellenquelle zu dem Medium 9 vergrößert und
umgekehrt.
-
Innerhalb
des Koppelbalgs 1 ist (s. 5a und 5b)
der Ultraschalltransducer 6 vorgesehen, mit dem der Fokusbereich
zur Positionierung der Stoßwellenquelle 8 mit
einem Ultraschallbildgebungsverfahren zur Diagnose bzw. Justage
der Stoßwellenquelle 8 dargestellt
werden kann.
-
Ein
schematisch in den 5a und 5b dargestellter
Stoßwellenkopf
kann zusammen mit einem bekannten Stoßwellen-Therapiegerät verwendet
werden. Ein solches Gerät
weist beispielsweise eine entsprechende Auswerte- und Ansteuerelektronik
für den
Stoßwellenkopf
auf. Darüber
hinaus sind Anzeigen, ein oder mehrere Bildschirme zur Darstellung
der gewonnenen Bilder sowie Eingabe- und Steuereinrichtungen möglich. Auch
eine Liege oder ein Sitz oder ähnliches,
mit der die Position des Patienten fixiert werden kann, kann Bestandteil
des Stoßwellentherapiegeräts sein.