DE69013735T2

DE69013735T2 - Mit Ultraschallwellen funktionierendes Stosswellenlithotripsiegerät.

Info

Publication number: DE69013735T2
Application number: DE69013735T
Authority: DE
Inventors: Nobuyuki Iwama; Kiyoshi Okazaki; Hirotsugu Suzuki
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1989-04-07
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1995-06-22
Anticipated expiration: 2010-04-05
Also published as: US5078143A; EP0391378B1; DE69013735D1; EP0391378A3; EP0391378A2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Behandlungsvorrichtung, welche Energiewellen, wie beispielsweise Ultraschallwellen oder Stoßwellen, auf einen Punkt konvergiert, um einen zu behandelnden Objektkörper (nachfolgend mit Ziel bezeichnet) berührungsfrei zu behandeln.
Eine Stoßwellenlithiotripsievorrichtung stellt eine dieser Vorrichtungen dar. In dieser Vorrichtung wird ein piezoelektrischer Wandler von einem Hochspannungsimpulssignal angetrieben, um Hochenergieultraschallwellen von diesem Wandler auf einen Punkt zu konvergieren, so daß eine Stoßwelle erzeugt wird. Daran anschließend wird diese Stoßwelle verwendet, um ein Konkrement, eine Krebszelle usw. aufzulösen.
Die FR-A 2 600 521 offenbart eine vollautomatische Ultraschallbehandlungsvorrichtung, in welcher eine Hochenergieultraschallwelle zum Zerstören eines Konkrementes vollautomatisch erzeugt wird, wenn festgestellt wird, daß der Brennpunkt der Ultraschallwelle mit der Position des Konkrementes übereinstimmt. Es gibt keinen von Hand zu bedienenden Auslöseschalter zum Eingeben einer Auslöseanweisung zum Starten der Erzeugung der Hochenergieultraschallwelle.
Eine in USP 4,617,931 (Dory) offenbarte Ultraschallwellenimpulsvorrichtung stellt ein herkömmliches Beispiel einer Stoßwellenlithotripsievorrichtung dar. Nach diesem Stand der Technik ist neben einem Wandler zur Erzeugung einer Stoßwelle ein zusätzlicher Wandler für Echografie eingebaut. Der Wandler zur Erzeugung einer Stoßwelle wird so lange nicht angetrieben, bis der Brennpunkt des Wandlers auf das Ziel eingestellt ist, und unter Verwendung der Echografie bestätigt ist, daß das Ziel mit dem Brennpunkt des Wandlers übereinstimmt.
Bei dieser vorstehend beschriebenen Vorrichtung wird jedoch in dem Fall, daß eine Bedienungsperson irrtümlicherweise den Schalter zum Erzeugen einer Stoßwelle während dem Positionieren, selbst wenn der Brennpunkt nicht ordnungsgemäß auf dem Ziel ist, betätigt, würde der Wandler so angetrieben, daß eine erzeugte Stoßwelle auf andere Bereiche als das Ziel gelenkt werden könnte. Mit anderen Worten, nach dem Stand der Technik aktiviert und treibt eine Betätigung des Schalters zur Erzeugung einer Stoßwelle immer den piezoelektrischen Wandler bei einer hohen Spannung an.
Anstelle einer Ultraschallwelle wird ebenso eine Entladung in Wasser oder Sprengstoff zum Erzeugen einer Stoßwelle angewendet.
Eine hyperthermische Vorrichtung, eine weitere Behandlungsvorrichtung, welche Ultraschallwellen anwendet, besitzt ebenfalls einen ähnlichen Nachteil. Die hyperthermische Vorrichtung könnte anstelle eines Hochspannungsimpulssignales ein kontinuierliches Wellensignal mit mittlerer Spannung anwenden, um den Wandler zu aktivieren.
Demzufolge ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen berührungsfreien Behandlungsvorrichtungstyp bereitzustellen, welche Energiewellen ausstrahlt, welche auf einen Punkt konvergiert werden sollen, um ein Ziel unter Anwendung der Energiewellen berührungsfrei zu behandeln, und bei dem eine irrtümliche Ausstrahlung der Energiewellen zum Behandeln des Zieles verhindert wird, sogar wenn das Positionieren des Konvergenzpunktes der Energiewellen in Bezug auf das Ziel nicht abgeschlossen ist.
Die Behandlungsvorrichtung vom berührungsfreien Typ nach dieser Erfindung enthält eine Energiequelle zum Erzeugen von Energiewellen, welche in einem vorgegebenen Punkt konvergieren, eine Behandlungseinheit zum Antreiben der Energiequelle bei einer hohen Spannung, um die Energiewellen als Reaktion auf die Betätigung eines Bedienungsteiles zu erzeugen, um damit einen Gegenstand in dem Konvergenzpunkt zu behandeln, und einen Moduswahlschalter zum Setzen des Arbeitsmodus der Behandlungseinheit in einem ersten Modus zum Antreiben der Energiequelle bei einer hohen Spannung als Reaktion auf die Betätigung des Bedienungsteiles oder in einem zweiten Modus zum Verhindern eines Hochspannungsantriebes, selbst dann, wenn eine Betätigung des Bedienungsteils vorliegt.
Diese Erfindung kann besser verstanden werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den begleitetenden Zeichnungen, in welchen darstellen:
Fig. 1 eine perspektivische Ansicht einer Stoßwellenbehandlungsvorrichtung, welche Ultraschallwellen anwendet, als das erste Ausführungsbeispiel einer Behandlungsvorrichtung des berührungsfreien Typs nach dieser Erfindung;
Fig. 2 ein Blockdiagramm, welches eine Steuerschaltung des ersten Ausführungsbeispieles zeigt;
Fig. 3 ein detailliertes Blockdiagram einer Einheit zum Darstellen einer B-Modus Abbildungseinheit und einer Lithotripsieeinheit in der Steuerschaltung von Fig. 2;
Fig. 4 ein Ablaufdiagramm, welches die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispieles zeigt;
Fig. 5 ein Zeitablaufdiagramm, welches die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispieles zeigt; und
Fig. 6 ein Ablaufdiagramm, welches die Arbeitsweise des zweiten Ausführungsbeispieles zeigt.
Bevorzugte Ausführungsbeispiele einer Behandlungsvorrichtung vom berührungsfreien Typ nach dieser Erfindung werden nun bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen beschrieben. Es wird eine Beschreibung einer Behandlungsvorrichtung, welche eine Stoßwelle anwendet, dargeboten. Fig. 1 zeigt in perspektivischer Ansicht eine Übersicht des ersten Ausführungsbeispieles. Über einem Bett 10, auf dem ein Patient (nicht gezeigt) liegt, ist ein Behandlungsgerät 12 so von einem Stützarm 14 gestützt, daß es sich in jede Richtung oberhalb des Patienten bewegen kann. Es kann auch um die vertikale Normale zum Patienten mittels eines Motors (nicht gezeigt) gekippt werden. Das Behandlungsgerät 12 wird ebenso mittels eines Motors (nicht gezeigt) bewegt und wird an einer geeigneten Stelle in Bezug auf den Patienten positioniert. Wie nachstehend beschrieben wird, weist das Behandlungsgerät 12 Ultraschallwandler, welche die Ultraschallwellen zur Behandlung ausstrahlen und einen Wasserbehälter auf, welcher Wasser als Medium für die Übertragung der Ultraschallwellen von den Wandlem zu dem Patienten beinhaltet.
Eine Bedienungstafel 16 ist vor dem Bhandlungsgerät 12 vorgesehen, um verschiedene Anweisungen zu geben. Die Bedienungstafel 16 Schalter, Skalenscheiben und Tasten, um eine Anweisung zur Bewegung und Drehung des Behandlungsgerätes 12, eine Anweisung zur Wasserzuführung/abführung, eine Anweisung zum Starten einer Behandlung und verschiedene Bedienungsparameter einzugeben. Eine Steuereinheit 18 zum Ausführen der gesamten Steuerung ist neben dem Bett 10 angeordnet. Ein Anzeigeteil 20 ist oben an der Steuereinheit 18 angebracht. Die Bedienungstafel 16, die Wandler des Behandlungsgerätes 12 und der Anzeigeteil 20 sind mit der Steuereinheit 18 verbunden.
Fig. 2 stellt ein Blockdiagramm der Steuereinheit 18 dar. Die Steuereinheit 18 umfaßt eine Lithotripsieeinheit 36, eine B-Modus Abbildungseinheit 38, ein Positionssteuergerät 40 und ein Hauptsteuergerät 42, welches mit den Einheiten 36 und 38 und dem Steuergerät 40 zu verbinden ist. Das Behandlungsgerät 12, welches ebenfalls mit den Einheiten 36 und 38 und dem Steuergerät 40 verbunden ist, weist einen Wasserbehälter 24 auf, bei welchem die äußerste Schicht aus einem gekrümmten starren Teil besteht, der Boden von einer flexiblen Schicht gebildet ist und die Seite die Form eines Faltenbalgs besitzt. Die gekrümmte Fläche hat eine solche vorbestimmte Krümmung, daß der Brennpunkt F an eine spezielle Position auf der Mittelachse gesetzt ist. Eine erste Wandlergruppe 30 ist an dem Wasserbehälter 24 befestigt. Die Wandlergruppe 30 besitzt eine Anzahl von nach einem vorbestimmten Muster angeordneten piezoelektrischen Wandlern, welche dazu dienen, Ultraschallwellen zu erzeugen, welche auf den Brennpunkt F zu konvergieren sind.
Der Wasserbehälter 24 ist mit Wasser als Medium für die Ultraschallwellenfortpflanzung gefüllt, und sein Boden berührt die Körperoberfläche 22 des Patienten. Die in den Behälter 24 gefüllte Wassermenge kann mittels Dehnen/Schrumpfen des Faltenbalges geändert werden. Das Fortpflanzungsmedium besihränkt sich nicht nur auf Wasser, sondern es können auch andere Medien angewendet werden. Die auf den Brennpunkt F konvergierten Ultraschallwellen werden in eine Stoßwelle umgewandelt, welche dazu benutzt wird, ein Ziel, wie beispielsweise ein Konkrement oder eine Krebszelle an der Position F zu zerkleinern. Der Abstand zwischen der Wandlergruppe 30 und dem Brennpunkt F ist immer gleich. Falls während dem Betrachten einer B-Modus-Echografie (wird nachstehend beschrieben) festgestellt wird, daß ein Konkrement nicht mit dem Brennpunkt F übereinstimmt, sollte der Brennpunkt F mit dem Konkrement in eine gerade Linie gebracht werden durch Verändern der Wassermenge in dem Behälter 24 vermittels einer Pumpe (nicht gezeigt) oder dergleichen, um den Faltenbalg zu dehnen oder zu schrumpfen, und auf diese Weise den Abstand zwischen der Wandlergruppe 30 und der Körperobeffläche 22 des Patienten einzustellen.
Der Wasserbehälter 24 besitzt eine Öffnung in der Mitte der oberen Schicht. Eine Stabsonde 28 zur Gewinnung einer Echografie für das Positionieren wird auf eine wasserdichte Art durch einen Gleitmechanismus 26, welcher einen Motor und einen Kodierer umfaßt, in die Öffnung eingeführt. An der Spitze der Stabsonde 28 ist eine zweite Wandlergruppe 32 mit einer Anzahl von Wandlern zum Gewinnen einer B-Modus-Echografie angeordnet. Ein nach oben gewölbtes System oder ein Sektorsystem oder ein anderes System kann als Abtastsystem der Wandlergruppe 32 angewendet werden. Weiterhin kann ebenso mechanisches Abtasten oder elektrisches Abtasten angewendet werden. Die folgende Beschreibung erfolgt unter Bezugnahme auf den Fall, daß ein elektrisches Sektorabtastsystem angewendet wird. Der Durchmesser der ersten Wandlergruppe 30 sollte wegen der großen Energiemenge, welche für die Behandlung benötigt wird, verhältnismäßig groß sein. Der Durchmesser der zweiten Wandlergruppe 32 sollte bedeutend kleiner sein, um eine Störung der Übertragung der Ultraschallwellen zur Behandlung von der ersten Wandlergruppe 30 aus zu vermeiden. Die Sonde 28 kann auf der Grundlage einer Anweisung von der Bedienungstafel 16 aus mit dem Gleitmechanismus 26 aufwärts und abwärts bewegt werden. Diese Funktion kann immer eine Echografie in der Nähe des Brennpunkts F liefern, selbst wenn der Faltenbalg des Wasserbehälters 24 gedehnt oder geschrumpft ist. Ferner wird ein Zeiger zum Anzeigen der Position des Brennpunktes F auf der Echografie entsprechend dem Abstand zwischen der ersten Wandlergruppe 30 und der zweiten Wandlergruppe 32 dargestellt. Falls ein Konkrement schwierig zu betrachten ist, kann das Behandlungsgerät 12 um die zu dem Patienten senkrecht stehende Achse gedreht werden, um den Schnitt, in welchem eine Echografie gewonnen wird, zu verändern.
Die Lithotripsieeinheit 36 ist mit der ersten Wandlergruppe 30, die B-Modus Abbildungseinheit 38 mit den zweiten Wandlern 32 und das Positionssteuergerät mit dem Gleitmechanismus 26 verbunden. Das Positionssteuergerät 40 treibt den Gleitmechanismus 26 zum Steuern der Stabsonde 28 an, um den Zielkörper als Reaktion auf die Anweisung von der Bedienungstafel 16 in der Mitte der Echografie zu positionieren. Ausgangssignale der Lithotripsieeinheit 36 und der B-Modus Abbildungseinheit 38 werden an den Anzeigeteil 20 geliefert. Das Hauptsteuergerät 42 ist mit einem Positionier-/Behandlungsmoduswähler 44 und einem Behandlungsauslöseschalter 46 verbunden, welcher die Anweisung, eine Ultraschallwelle zur Behandlung zu erzeugen, ausgibt. Der Moduswähler 44 und der Auslöseschalter 46 können entweder in die Bedienungstafel 16 eingebaut sein oder aus einem Fußschalter bestehen.
Fig. 3 zeigt ein detailliertes Blockdiagramm der B-Modus Abbildungseinheit 38 und der Lithotripsieeinheit 36. Die B-Modus Abbildungseinheit 38 führt eine elektrische Sektorabtastung des Behandlungsgerätes 12, im speziellen der zweiten Wandlergruppe 32 an der Spitze der Sonde 28 aus, um eine fächerförmige Echografie bereitzustellen, um den Brennpunkt F der Ultraschallwellen der ersten Wandlergruppe 30 in die Nähe des Ziels zu positionieren.
Die B-Modus Abbildungseinheit 38 umfaßt einen Multiplexer 51 zum Schalten zwischen Sendung und Empfang der Wandlergruppe 32, einen Sender 52, einen Impulserzeuger 53, welcher ein Niederspannungsimpulssigrial (z.B. 100 V, 7.3 KHz) erzeugt, um die Ultraschallwellen von der Wandlergruppe 32 in einem Dauerzyklus zum Gewinnen einer B- Modus-Echografie zu senden, einen Empfänger 54 zum Empfangen eines Echosignals der Ultraschallwelle, ein Signalverarbeitungsgerät 55, um ein empfangenes Signal einer Helligkeitsmodulation zum Gewinnen einer Echografie zu unterziehen, einen Bildspeicher 56, welcher die von dem Signalverarbeitungsgerät 55 erzeugte Echografieinformation speichert und ein Bildverarbeitungsgerät 57 zum Berechnen der Helligkeit des Bildes um den Zeiger der Echografieinformation herum, welche in dem Bildspeicher 56 gespeichert ist, um den Grad der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung, welcher nachstehend erklärt wird, zu erhalten. In der Echografie befindliche Gegenstände, welche Ultraschall reflektieren, wie beispielsweise Konkremente und Knochen, können die Helligkeit des Bildes erhöhen.
Die Lithotripsieeinheit 36 treibt die erste Wandlergruppe 30 auf dem Wasserbehälter 24 mit einem Hochspannungsimpulssignal an, um die Hochenergieultraschallwellen auf den Brennpunkt F zu konvergieren. Die Ultralschallwellen werden in eine Stoßwelle infolge einer nichtlinearen gegenseitigen Einwirkung zwischen den Ultraschallwellen und dem Medium zum Übertragen der Ullraschallwellen umgewandelt. Die Stoßwelle zerkleinert ein Konkrement. Die Lithotripsieeinheit 36 treibt die erste Wandlergruppe 30 auch mit einem Niederspannungsimpulssignal an, strahlt eine Niederenergieultraschallwelle auf das Ziel und empfängt eine Echoinformation, wie beispielsweise die Wellenform einer Einhüllenden des Echosignals. Mit anderen Worten ueibt die Lithotripsieeinheit 36 die Wandlergruppe 30 nicht nur für den Lithotripsiebetrieb an, sondern auch für einen A-Modus-Betrieb, in welchem die Intensität des Echosignals von einem Konkrement gemessen wird. Die Intensität im A-Modus-Betrieb zeigt an, ob ein ultraschallreflektierender Gegenstand (Konkrement) an dem Brennpunkt F vorliegt, d.h., sie entspricht dem Grad der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung. Die Lithotripsieeinheit 36 weist einen Multiplexer 61 zum Schalten zwischen Sendung und Empfang der ersten Wandlergruppe 30, einen Sender 62, einen Hochspannungsimpulserzeuger 63 (z.B. 4 KV, 500 KHz) zum Senden einer Hochenergieultraschallwelle von der Wandlergruppe 30 aus zum Auflösen eines Konkrementes, einen Niederspannungsimpulserzeuger 64 (z.B. 50 V, 500 KHz) zum Senden einer Niederenergieultraschallwelle von der Wandlergruppe 30 aus, um die A-Modus-Information zu erhalten, einen Empfänger 65, welcher ein Echosignal der Niederenergieultraschallwelle empfängt und einen Signalanalysator 66 auf, welcher die Einhüllende des Signals, welches durch den Empfänger 65 erhalten wird, erfaßt, um die Echoinformation zu gewinnen.
Auf der Grundlage der Signale von dem Moduswahlschalter 44 und dem Auslöseschalter 46 sendet das Hauptsteuergerät 42 ein Auslöseimpulssignal zu den Impulserzeugern 53, 63 und 64, um anzuweisen, die Ultraschallwellen zu senden.
Die Arbeitsweise des ersten Ausführungsbeispieles wird bezugnehmend auf das Ablaufdiagramm in Fig. 4 beschrieben. Wenn die Vorrichtung eingeschaltet wird und zu arbeiten beginnt, setzt das Hauptsteuergerät 42 den Auslöseschalter 46 außer Betrieb, so daß das Erzeugen einer Stoßwelle in Schritt #10 nicht möglich ist. Dies bedeutet, es wird verhindert, daß der Auslöseschalter 46 eingeschaltet wird, selbst wenn er betätigt wird, so daß der Hochspannungsimpulserzeuger 63 keinesfalls die Hochspannungsimpulauslösung empfängt, und die Hochenergieultraschallwellen von der Wandlergruppe 30 nicht erzeugt werden können. Deshalb ist es möglich, eine Fehlbedienung des Auslöseschalters 46 auszuschließen, wodurch ausgeschlosser wird, daß gesunde Teile des Patienten zerkleinert werden.
In Schritt #12 wird begonnen, dem Impulserzeuger 53 den B-Modus-Auslöseimpuls mit dem Dauerzyklus (der Flammzyklus) zuzuführen, und die diesem Zyklus entsprechenden Ultralschallwellen werden von der Wandlergruppe 32 zum Gewinnen einer Echografie aus gesandt. Das Echosignal der Ultraschallwelle tritt in das Signalverarbeitungsgerät 55 ein, um eine Echografie bereitzustellen. Im Anschluß daran, während eingeschaltet ist, wird die Echografie in dem Anzeigeteil 20 angezeigt. Das Hauptsteuergerät 42 zeigt auf der Grundlage des Abstandes R zwischen dem geometrischen Mittelpunkt der ersten Wandlergruppe 30 und dem Brennpunkt F und des Abstandes M zwischen dem geometrischen Mittelpunkt der ersten Wandlergruppe 30 und der zweiten Wandlergruppe 32 in der Echografie einen Zeiger an dem Brennpunkt F an.
Eine Bedienungsperson bedient den Moduswahlschalter 44 zum Setzen eines Positionierungsmodus. Der Positionierungsmodus kann nach einer vorbestimmten Zeitspanne vom Beginn des Arbeitsablaufes an automatisch gesetzt werden. Im Anschluß daran, falls das Setzen der Positionierungsmodus in Schritt #14 erfaßt wird, wird damit begonnen, daß ein vorbestimmter Niederspannungsauslöseimpuls an den Niederspannungsimpulserzeuger 64 geliefert wird, und eine Niederenergieultraschallwelle wird von der Wandlergruppe 30 für den A-Modus-Betrieb in Schritt #16 ausgesandt. Das Echosignal von der Niederenergieultraschallwelle wird in den Signalanalysator 66 über den Multiplexer 61 und den Empfänger 65 eingegeben. Der Analysator 66 erfaßt die Einhüllende des Echosignals und mißt die Intensität (Scheitelwert) von dem Echosignal. Durch diesen Prozeß ist es möglich, den Grad der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung zu erhalten. Ein Diagramm des Grades der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung in Bezug auf die Zeit wird zusammen mit der Echografie auf dem Anzeigeteil 20 angezeigt. Während die Vorrichtung eingeschaltet ist, wird die erste Wandlergruppe 30 für den A-Modus-Betrieb angetrieben, und das Diagramm, welches den Grad der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung zeigt, wird angezeigt. Es ist möglich, den Grad der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung auf der Grundlage der Ausgabe aus dem Bildverarbeitungsgerät 57 anzuzeigen.
In Bezug auf die Echografie, den Zeiger und das Diagramm des Grades der Brennpunkt- Konkrementübereinstimmung stellt eine Bedienungsperson die Positionen des Behandlungsgerätes 12 und der Stabsonde 28 zum Scharfstellen des Ziels, wie beispielsweise eines Konkrements, auf den Punkt F ein.
Nach Scharfstellen wählt die Bedienungsperson eine Behandlungsmodus mit dem Moduswahlschalter 44. Falls ein Setzen des Behandlungsmodus in Schritt #18 erfaßt wird, wird die Betätigung des Auslöseschalters 46 zum Erzeugen einer Stoßwelle in Schritt #20 zugelassen. Mit anderen Worten, so lange der Brennpunkt eingestellt wird und so lange bis der Lithotripsiemodus gewählt ist, kann die Stoßwelle jederzeit mittels des Auslöseschalters 46 angetrieben werden. Dieser Prozeß erfordert nicht nur, daß der Auslöseschalter 46 betätigt wird, sondern auch, daß der Modus für eine Lithotripsie gewählt wird, bevor die Stoßwelle erzeugt wird. Folglich können Fehler einer Behandlung normaler Teile durch irrtümliches Bedienen des Auslöseschalters 46 ausgeschlossen werden. In der Behandlungsmodus ist die Position des Behandlungsgeräts 12 festgelegt.
Der Auslöseschalter 46 ist in Schritt #22 eingeschaltet. In Schritt #24 wird bestimmt, ob sich der Grad der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung über dem vorbestimmten Niveau, welches auf der Intensität von dem Echosignal, welche aus der Einhüllendeninformation gemessen wird, beruht, befindet oder nicht. Falls sich der Grad der Übereinstimmung über dem vorbestimmten Niveau befindet, wird ein Hochspannungsauslöseimpuls zu dem Hochspannungsimpulserzeuger 63 geliefert, und die Wandlergruppe 30 erzeugt Hochenergieultraschallwellen. Diese Ultraschallwellen, welche in dem Punkt F konvergieren und in eine Stoßwelle umgewandelt werden, werden angewandt, den Zielkörper am Punkt F, wie beispielsweise ein Konkrement, zu zerkleinern. Deshalb wird, selbst wenn der Auslöseschalter 46 eingeschaltet ist, die Stoßwelle nicht ohne Bedingungen erzeugt, sondern sie wird nur dann erzeugt, wenn die Brennpunkt-Konkrementübereinstimmungsquote über der vorbestimmten Quote ist, wodurch die Behandlungssicherheit verbessert wird. Falls durch die Echografie bestätigt wird, daß die Zertrümmerung abgeschlossen ist, schaltet die Bedienungsperson den Auslöseschalter 46 aus. Andererseits, falls die Zertrümmerung noch nicht abgeschlossen ist, bleibt der Schalter 46 eingeschaltet.
In Schritt #28 wird bestimmt, ob der Auslöseschalter 46 ausgeschaltet ist oder nicht. Falls sich der Grad der Übereinstimmung nicht über dem vorbestimmten Niveau in Schritt #24 befindet, wird bei dem Ablauf der Schritt #26 weggelassen und es wird der Unterscheidungsschritt #28 ausgeführt. Falls in Schritt #28 erfaßt wird, daß der Auslöseschalter 46 ausgeschaltet ist, wird der Arbeitsablauf beendet. Falls in Schritt #28 erfaßt wird, daß der Schalter 46 eingeschaltet ist, kehrt der Ablauf zum Schritt #24 zum Bestimmen des Anpassungsgrades zurück.
Fig. 5 zeigt ein Zeitablaufdiagram des vorher erwähnten Arbeitsablaufes. Zunächst, während eingeschaltet ist, hält das Haupsteuergerät 42 die Lieferung des B-Modus-Auslöseimpulssignales an den Impulserzeuger 53 aufrecht. Daran anschließend wird für jedes Einzelbild auf der Grundlage der Helligkeit des Bereiches um das Konkrement herum von einer Echografie der Grad der Konkrement-Brennpunktübereinstimmung bestimmt. Der Positionierungsmodus wird anschließend daran ausgewählt und das Hauptsteuergerät 42 beginnt einen Niederspannungsauslöseimpuls an den Impulserzeuger 64 zu senden. Im Anschluß daran wird der Grad der Konkrement-Brennpunktübereinstimmung entsprechend der Einhüllendeninformation des empfangenen Echosignales erfaßt. Schließlich wird in dem Positionierungsmodus verhindert, daß der Auslöseschalter 46 eingeschaltet wird. Im Lithotripsiemodus liefert das Hauptsteuergerät 42 einen Hochspannungsauslöseimpuls an den Impulserzeuger 63, so lange der Auslöseschalter 46 eingeschaltet ist, und sich der Grad der Konkrement-Brennpunktübereinstimmung über dem vorbestimmten Niveau, welches in Fig. 5 durch eine abwechselnd lang und kurz gestrichelte Linie gezeigt ist, befindet.
Wie vorangehend beschrieben, gibt es in dem ersten Ausführungsbeispiel einen Positionierungsmodus und einen Lithotripsiemodus als Arbeitsablaufmodus. Da der Positionierungsmodus den Auslöseschalter 46 unwirksam macht, eingeschaltet zu werden, um eine Stoßwelle zu erzeugen, ist es möglich, eine fehlbedienungsbedingte Behandlung von gesunden Teilen auszuschließen. Ebenso wird im Positionierungsmodus der Wandler zum Erhalten der A-Modus-Information mittels einer Niederspannung aktiviert, und die Intensität des Echosignales wird zum genauen Positionieren des Wandlers erfaßt. Überdies kann die Lithotripsiesicherheit durch Erzeugen einer Stoßwelle nur dann verbessert werden, falls das Ziel beim Lithotripsiemodus im Brennpunkt liegt.
Das zweite Ausführungsbeispiel wird nun beschrieben. Die detaillierte Beschreibung des Blockdiagramms der Steuerschaltung wird jedoch weggelassen, weil das zweite Ausführungsbeispiel denselben Aufbau wie das erste Ausführungsbeispiel besitzt. Fig. 6 zeigt ein Ablaufdiagramm des Arbeitsablaufes des zweiten Ausführungsbeispieles. Im Positionierungsmodus läuft derselbe Prozeß wie im ersten Ausführungsbeispiel ab. Der Lithotripsiemodus wird in Schritt #18 gewählt, und der Auslöseschalter 46 wird, wie im ersten Ausführungsbeispiel, freigegeben, um in Schritt #20 eingeschaltet zu werden.
Im zweiten Ausführungsbeispiel wird anschließend daran in Schritt #32 bestimmt, ob irgendeine Anweisung, das Behandlungsgerät 12 zu bewegen, eingegeben ist. Die Anweisung umfaßt sowohl eine Bewegungsanweisung von der Bedienungstafel 16, als auch eine Anweisung zum Bewegen des Bettes 10. Falls eine Anweisung empfangen wird, wird der Auslöseschalter unwirksam gemacht, in Schritt #34 eingeschaltet zu werden, und der Ablauf startet wieder bei Schritt #18. Deswegen wird, falls eine Neupositionierung des Behandlungsgerätes 12 im Lithotripsiemodus notwendig ist, der Positionierungsmodus automatisch angewendet, um auszuschließen, daß eine Stoßwelle erzeugt wird. In der Tat gibt es viele Möglichkeiten, durch die eine Konkrement aus dem Brennpunkt geraten kann, wie beispielsweise infolge einer Bewegung des Patienten. Die Vorrichtung sollte im Arbeitsablauf mehrmals neu positioniert werden (Bewegen des Behandlungsgerätes 12 und des Bettes 10). Der andere Bereich neben dem Zielkörper wird zerlegt werden und wird den Patienten verletzen, falls der Auslöseschalter während dieser Zeit noch immer eingeschaltet ist. Nach diesem Ausführungsbeispiel bewirkt jedoch ein Eingeben einer Positionieranweisung, daß der Auslöseschalter 46 unwirksam gemacht wird, und daß der Arbeitsablaufmodus in den Positionierungsmodus zurückkehrt. Deshalb wird kein wie vorher erwähnter Unfall beim Patienten auftreten, und die Bedienung der Vorrichtung wird weniger kompliziert.
Falls bestimmt wird, daß in Schritt #32 keine Bewegungsanweisung empfangen ist, wird gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel in Schritt #22 erfaßt, ob der Auslöseschalter 46 eingeschaltet ist. Falls in Schritt #24 erfaßt wird, daß der Grad der Brennpunkt-Konkrementübereinstimmung das vorbestimmte Niveau überschreitet, wird in Schritt #26 ein Hochspannungsauslöseimpuls im Impulserzeuger 63 erzeugt. Im Anschluß daran strahlt die Wandlergruppe 30 eine Hochenergieultraschallwelle aus, so daß eine Stoßwelle erzeugt wird, die angewendet wird, um ein Konkrement zu zerkleinern.
Wie vorangehend bei dem zweiten Ausführungsbeispiel beschrieben, beendet eine Bewegungsanweisung des Behandlungsgerätes automatisch den Lithotripsiemodus und die Stoßwellenerzeugung und wechselt den Modus auf den Positionierungsmodus. Mit anderen Worten, falls es infolge der Bewegung des Patienten notwendig ist, das Behandlungsgerät neu zu positionieren, um es auf ein Konkrement scharf einzustellen, wird der Lithotripsiemodus automatisch entsprechend einer Bewegungsanweisung des Behandlungsgerätes ausgeschaltet. Deshalb ist es nicht notwendig, den Auslöseschalter auszuschalten oder den Moduswahlschalter zu bedienen. Folglich ist schnelle Lithotripsie sichergestellt.
Die vorangehende Beschreibung erfolgte in Bezug auf eine Stoßwellenlithotripsievorrichtung, welche eine Ultraschallwelle anwendet. Diese Erfindung kann ebenso für eine andere berührungsfreie Lithotripsievorrichtung als die, welche eine Stoßwelle anwendet, verwendet werden; zum Beispiel kann diese Erfindung für eine hyperthermische Vorrichtung verwendet werden. Das Ausführungsbeispiel dieser hyperthermischen Vorrichtung kann auf einfache Weise durch Ersetzen des Hochspannungsimpulsgenerators 63 (Fig. 3) bei dem vorher erwähnten Ausführungsbeispiel durch einen Erzeuger von kontinuierlichen Wellen mittlerer Spannung (z.B. 1 KV, 500 KHz) verwirklicht werden.
Wie vorangehend beschrieben, fokussiert und strahlt eine gemäß dieser Erfindung berührungsfreie Lithotripsievorrichtung Energiewellen auf den für die Lithotripsie bereitliegenden Zielkörper. Diese hat einen Positionierungsmodus und einen Lithotripsiemodus als Arbeitsablaufmodi, welche mittels eines Wahlschalters ausgewählt werden. Im Positionierungsmodus wird ausgeschlossen, daß die Energiewelle für eine Lithotripsie erzeugt wird. Deshalb ist es, selbst wenn sich das Ziel außerhalb des Brennpunktes, in dem die Energiewellen konvergieren, befindet und der Auslöseschalter irrtümlicherweise aktiviert wird, möglich, ein Behandeln der gesunden, außerhalb des Ziels liegende Teile auszuschließen. Ebenso wechselt in dem Fall, daß eine neue Positionierung des Brennpunktes der Vorrichtung erforderlich ist, infolge einer Bewegung des Patienten, welche im Lithotripsiemodus das Ziel aus dem Brennpunkt bringt, der Betriebsmodus wieder automatisch zum Positionierungsmodus, wenn der Vorgang zur neuen Positionierung beginnt. Da verhindert wird, daß Energiewellen erzeugt werden, ist es nur notwendig, den Vorgang zur neuen Positionierung des Brennpunktes auszuführen, und es ist keine Betätigung zum Wählen eines Modus erforderlich, wodurch ausgezeichnete Bedienungseigenschaften zur Verfügung stehen.

Claims

1. Ultraschallbehandlungsvorrichtung, enthaltend:

eine erste Ultraschallerzeugungseinrichtung (30) zum Erzeugen von Ultraschallwellen und zum Konvergieren der Ultraschallwellen auf einen vorbestimmten Punkt,

eine Einrichtung (44) zum selektiven Setzen des Arbeitsmodus der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung (30) entweder auf einen ersten Modus oder einen zweiten Modus; und

eine Behandlungseinrichtung (18) mit einem Bedienungsteil (46), welcher von einer Bedienungsperson von Hand betätigt wird, zum Anweisen des Betriebs der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung (30) bei einem ersten Niveau, zum Betreiben der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung (30) bei dem ersten Niveau als Reaktion auf eine Betätigung des Bedienungsteils (46), um einen Gegenstand an dem vorbestimmten Punkt im ersten Modus zu behandeln, und zum Verhindern, daß die erste Ultraschallerzeugungseinrichtung (30) bei dem ersten Niveau angetrieben wird, wenn die Betätigung des Bedienungsteiles (46) im zweiten Modus erfolgt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist:

eine Einrichtung (24) zum Einstellen der Position der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung (30) in Bezug auf den Gegenstand; und

eine Einrichtung (42) zum Unwirksammachen der Betätigung des Bedienungsteils (46), falls die Einstelleinrichtung (24) während dem ersten Modus betätigt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie

ferner aufweist:

eine Einrichtung (42) zum Wechseln des Arbeitsmodus in den zweiten Modus, falls die Einstelleinrichtung (24) während des ersten Modus betätigt wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie ferner aufweist:

eine zweite Ultraschallerzeugungseinrichtung (32) zum Erzeugen von Ultraschallwellen zum Abtasten einer vorbestimmten Ebene des Gegenstandes;

eine Einrichtung (38) zum Erhalten einer Echografie aus einem Echo der Ultraschallwellen, welche von der zweiten Ultraschallerzeugungseinrichtung erzeugt wurden;

eine Einrichtung (55) zum Erfassen eines Echos, welches von den von der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung erzeugten Ultraschallwellen erhalten wurde, wenn die erste Ultraschallerzeugungseinrichtung von einem Impulssignal mit einem zweiten Niveau, welches niedriger ist als das erste Niveau, angetrieben wird;

eine Anzeigeeinrichtung (20) zum Anzeigen der Echografie und des Ausgangsignals der Echoerfassungseinrichtung; und

eine Einrichtung (42) zum Antreiben der Echografieerhaltungseinrichtung, der Echoerfassungseinrichtung und der Anzeigeeinrichtung entweder im ersten oder im zweiten Modus.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungseinrichtung aufweist:

eine Einrichtung (66) zum Erfassen der Helligkeit eines Teiles des Bildes in der Echografie, welches den vorbestimmten Punkt beinhaltet; und

eine Einrichtung (42) zum Antreiben der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung als Reaktion auf die Betätigung des Bedienungsteils nur dann, wenn die von der Helligkeitserfassungseinrichtung erfaßte Heiligkeit größer als ein vorbestimmter Wert im ersten Modus ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungseinrichtung eine Einrichtung (42) aufweist zum Betreiben der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung als Reaktion auf die Betätigung des Bedienungsteils nur dann, wenn die Ausgabe der Einrichtung zum Erfassen eines Echos größer als ein vorbestimmter Wert im ersten Modus ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Ultraschallerzeugungseinrichtung (30) eine erste Gruppe von piezoelektrischen Wandlern, welche nach einem vorbestimmten Muster auf einer gekrümmten Oberfläche angeordnet sind, aufweist, und die zweite Ultraschallerzeugungseinrichtung (32) eine zweite Gruppe von piezoelektrischen Wandlern aufweist, welche im wesentlichen in der Mitte und vor der ersten Gruppe von piezoelektrischen Wandlern angeordnet sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 4, 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Echografieerhaltungseinrichtung eine Einrichtung (42) aufweist zum Darstellen eines Zeigers in der Echografie, welcher den vorbestimmten Punkt entsprechend der Entfernung zwischen der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung und der zweiten Ultraschalierzeugungseinrichtung anzeigt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstelleinrichtung eine Einrichtung zum Festhalten der Position der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung im ersten Modus aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungseinrichtung (18) eine Einrichtung (42) aufweist zum Betreiben der ersten Ultraschallerzeugungsernrichtung mit einem Impulssignal bei dem ersten Niveau, wodurch der Gegenstand mit einer Stoßwelle behandelt wird.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Behandlungseinrichtung (18) eine Einrichtung (42) aufweist zum Betreiben der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung mit einem fortlaufenden Wellensignal bei dem ersten Niveau, wodurch der Gegenstand auf eine hyperthermische Art und Weise behandelt wird.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß im ersten Modus die Einstelleinrichtung freigegeben und die Behandlungseinrichtung unwirksam gemacht ist, und im zweiten Modus die Position der ersten Ultraschallerzeugungseinrichtung in Beziig auf den Gegenstand festgelegt und die Behandlungseinrichtung freigegeben ist.