DE3703335C2 - Lithotripter with PVDF film as a location element - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft einen Lithotripter mit einem Stoßwel lengenerator zur Erzeugung eines Stoßwellenimpulses, der eine ebene Wellenfront aufweist, und mit einer akustischen Linse, die den Stoßwellenimpuls auf einen Fokuspunkt fokussiert.The invention relates to a lithotripter with a shock wel lengenerator for generating a shock wave pulse, the one plane wavefront, and with an acoustic lens, which focuses the shock wave pulse on a focus point.
Eine solche Einrichtung zur Konkrementzertrümmerung ist bei spielsweise auf der DE-OS 33 28 039 bekannt. Dort ist als Stoßwellenquelle ein Stoßwellenrohr eingesetzt, welches eine elektrische Spule, eine Isolierfolie und eine Kupfermembran umfaßt. Wird auf die Spule ein Stromimpuls gegeben, so werden in der vorgelagerten Membran Wirbelströme erzeugt, die die Membran von der Spule wegschlagen. In dem angrenzenden Über tragungsmedium, z. B. Wasser, bildet sich eine Stoßwelle aus. Diese wird durch eine akustische Linse fokussiert, deren Brenn punkt sich nach einem Einstellvorgang im Konkrement des Pati enten befindet. Als Konkrement kommt beispielsweise ein Nie renstein in Betracht.Such a device for crushing concrement is at known for example on DE-OS 33 28 039. There is as Shock wave source used a shock wave tube, which a electrical coil, an insulating film and a copper membrane includes. If a current pulse is applied to the coil, then creates eddy currents in the upstream membrane, which Knock the membrane away from the coil. In the adjacent over carrier medium, e.g. B. water, a shock wave forms. This is focused by an acoustic lens whose focal point point after an adjustment process in the concretion of the pati ducks. For example, a never comes as a concretion renstein into consideration.
Im Zusammenhang mit Einrichtungen gemäß der DE-OS 33 28 039 ist es aus der DE-OS 35 03 688 bekannt, zwischen der Linse und der Spule einen beispielsweise auf der Basis eines piezo elektrischen Polymers wie PVDF aufgebauten Druckaufnehmer an zuordnen, der Bestandteil einer der Überwachung der Funktion der Stoßwellenquelle dienenden Sicherheitseinrichtung ist.In connection with facilities according to DE-OS 33 28 039 it is known from DE-OS 35 03 688, between the lens and the coil, for example, based on a piezo electrical polymers such as PVDF assign the component of a monitoring function the safety device serving the shock wave source.
Die Ortung des Konkrements hat eine hohe Bedeutung. Je größer die Zielgenauigkeit ist, desto größer ist der therapeutische Erfolg und desto kleiner die Belastung des Patienten. Es ist bekannt, die Ortung mit Röntgengeräten vorzunehmen. Allerdings kann dabei wegen der Strahlenbelastung nicht während der gesam ten Stoßwellenbehandlung die Lage des Steins überprüft werden. Es werden jeweils nur von Zeit zu Zeit Röntgenbilder aufgenom men, um die Lage des Steins zu überprüfen. Für eine kontinu ierliche Überwachung der Steinlage ist man deswegen bereits dazu übergegangen, die Ortung des Konkrements mit Ultraschall vorzunehmen. So zum Beispiel ist aus der DE-PS 34 27 001 ein Ortungs- und Positionierverfahren bekannt, bei dem mittels eines Ultraschall-Schwingers das Konkrement geortet wird, vor gegebene Markierungsmarken gesetzt werden und anschließend eine mechanische Korrelation der Position des Konkrements mit dem Brennpunkt des Stoßwellensystems vorgenommen wird.The location of the concrement is of great importance. The bigger the accuracy is the greater the therapeutic Success and the smaller the burden on the patient. It is known to make the location with X-ray equipment. Indeed can not because of the radiation exposure during the whole shock wave treatment, the position of the stone can be checked. X-rays are only taken from time to time to check the position of the stone. For a continuous You are therefore already monitoring the stone position proceeded to the location of the calculus with ultrasound to make. For example, from DE-PS 34 27 001 Location and positioning method known, in which means an ultrasound transducer the concrement is located given marker marks and then one mechanical correlation of the position of the calculus with the Focal point of the shock wave system is made.
Weiterhin ist es aus der DE-OS 31 19 295 bekannt, die Ortung des Konkrements mit der Stoßwellenquelle selbst vorzunehmen. Im dort geschilderten System ist die Stoßwellenquelle eine Anord nung aus einer Vielzahl piezoelektrischer Wandlerelemente. Da durch besteht die Möglichkeit, den Stoßwellenimpuls selbst oder dessen im diagnostischen Bereich liegenden Frequenzanteile zur Ortung des Konkrements heranzuziehen. Dieses Verfahren kann allerdings nur bei einer Stoßwellenquelle, deren Stoßwellenim puls mit piezoelektrischen Elementen hervorgerufen wird, ange wendet werden.Furthermore, it is known from DE-OS 31 19 295, the location the concretion with the shock wave source itself. in the system described there, the shock wave source is an arrangement voltage from a variety of piezoelectric transducer elements. There through there is the possibility of the shock wave pulse itself or its frequency components in the diagnostic range to locate the concrement. This procedure can however only with a shock wave source whose shock waves in the pulse with piezoelectric elements is called be applied.
Das Prinzip der sogenannten synthetischen Antenne ist aus den Veröffentlichungen US-PS 4,325,257, Proc. 6th Internat. Symp. Acoustical Holography, Plenum Press, New York (1975), p. 193 ("Digital Computer Simulation Study of a Real-Time Collection, Post-Processing Synthetic Focusing Ultrasound Cardiac Camera") sowie dem Aufsatz "Acoustic Imaging by Wave Field Extrapola tion: Part 11: Practical Aspects" von J. Ridder, A.J. Berkhout und L.F. v.d. Wal bekannt.The principle of the so-called synthetic antenna is from the Publications U.S. Patent 4,325,257, Proc. 6th boarding school Symp. Acoustical Holography, Plenum Press, New York (1975), p. 193 ("Digital Computer Simulation Study of a Real-Time Collection, Post-Processing Synthetic Focusing Ultrasound Cardiac Camera ") and the essay "Acoustic Imaging by Wave Field Extrapola tion: Part 11: Practical Aspects "by J. Ridder, A.J. Berkhout and L.F. v.d. Whale known.
Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lithotripter der ein gangs genannten Art so auszugestalten, daß eine Ultraschall- Ortung des Konkrements unter Verwendung des ausgesandten Stoß wellenimpulses als Ultraschall-Sendesignal unabhängig von der speziellen Ausbildung der Stoßwellenquelle möglich ist.The object of the invention is to provide a lithotripter type mentioned so that an ultrasonic Locating the concrement using the sent shock wave pulse as an ultrasonic transmission signal regardless of special training of the shock wave source is possible.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine PVDF-Folie mit piezoelektrisch aktivierten Bereichen, die ein lineares Ultraschall-Array mit langestreckten Ultraschall-Wand lerelementen bilden, zwischen dem Stoßwellengenerator und der Linse angeordnet ist. This object is achieved in that a PVDF film with piezoelectrically activated areas that a linear ultrasound array with elongated ultrasound wall lerelemente form between the shock wave generator and the Lens is arranged.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung sieht vor, daß eine zweite PVDF-Folie mit piezoelektrisch aktivierten Berei chen, die ein zweites lineares Ultraschall-Array mit lang gestreckten Ultraschall-Wandlerelementen bilden, zwischen dem. Stoßwellengenerator und der Linse angeordnet ist, wobei die beiden linearen Arrays bevorzugt senkrecht aufeinander stehen.An advantageous embodiment of the invention provides that a second PVDF film with piezoelectrically activated area chen, which is a second linear ultrasound array with long stretched ultrasound transducer elements form between the. Shock wave generator and the lens is arranged, the the two linear arrays are preferably perpendicular to one another.
Vorteil des neuen Lithotripters ist es, daß die PVDF-Folie un abhängig von der Bauart der eingesetzten Stoßwellenquelle im Fortpflanzungsweg der Stoßwellenimpulse angeordnet werden kann. Die PVDF-Folie dient lediglich als Empfangsfolie für die im diagnostischen Frequenzbereich von z. B. 3 bis 4 MHz liegenden Frequenzanteile der reflektierten Echos, die beim Auftreffen des Stoßwellenimpulses auf dem Konkrement entstehen.The advantage of the new lithotripter is that the PVDF film un depending on the design of the shock wave source used in the Reproductive path of the shock wave pulses can be arranged. The PVDF film only serves as the receiving film for the im diagnostic frequency range of e.g. B. 3 to 4 MHz Frequency components of the reflected echoes that occur when striking of the shock wave impulse on the calculus.
Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung werden anhand der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels näher erläutert.Further advantages and refinements of the invention are shown in the description of an embodiment explained in more detail.
Die Figur zeigt einen Lithotripter mit einer Linse und vorgela gerter PVDF-Folie als Empfangs-Array zur Ortung.The figure shows a lithotripter with a lens and vorgela PVDF film as a receiving array for location.
In der Figur ist eine elektrodynamische Stoßwellenquelle 1 dargestellt. Die Stoßwellenquelle 1 umfaßt eine elektrische Spule 3, vor der, durch eine Isolierfolie 5 getrennt, eine Kupfermembran 7 angeordnet ist. Die Spule 3 kann mit einem Spannungsimpuls U beaufschlagt werden. An die Kupfermembran 7 schließt sich eine Wasservorlaufstrecke 9 an. In der Wasser vorlaufstrecke 9 befindet sich als Fokussierungseinrichtung eine Linse 11. Die Wasservorlaufstrecke 9 wird von einer Ankoppelmembran 13 abgeschlossen. Ein zylindrisches Rohrteil 15, welches an der einen Stirnseite von der Stoßwellenquelle 1 und an der anderen Stirnseite von der Ankoppelmembran 13 abge schlossen ist, bildet ein Gehäuse. Dies ist mit der Koppel flüssigkeit Wasser gefüllt. An electrodynamic shock wave source 1 is shown in the figure. The shock wave source 1 comprises an electrical coil 3 , in front of which, separated by an insulating film 5 , a copper membrane 7 is arranged. A voltage pulse U can be applied to the coil 3 . A water inlet section 9 connects to the copper membrane 7 . A lens 11 is located in the water flow path 9 as a focusing device. The water supply section 9 is closed by a coupling membrane 13 . A cylindrical tube part 15 , which is closed on one end of the shock wave source 1 and on the other end of the coupling membrane 13 , forms a housing. This is filled with the coupling liquid water.
Die Ankoppelmembran 13 wird an die Hautoberfläche eines Patien ten 17 angelegt. Die Stoßwellenquelle 1 wird dabei so positio niert, daß der Fokus F der Linse 11 mit der Lage des zu zer störenden Konkrements 19, z. B. eines Nierensteins, zusammen fällt. In Ausbreitungsrichtung gesehen vor der Linse 11 befin det sich eine erste PVDF-Folie 30. Die PVDF-Folie 30 ist senk recht zur Zentralachse 25, die vom Stoßwellengenerator 1 und der Linse 11 gebildet wird, ausgerichtet.The coupling membrane 13 is applied to the skin surface of a patient th 17 . The shock wave source 1 is positio ned so that the focus F of the lens 11 with the location of the disruptive concrement 19 , z. B. a kidney stone, coincides. When viewed in the direction of propagation, a first PVDF film 30 is located in front of the lens 11 . The PVDF film 30 is perpendicular to the central axis 25 , which is formed by the shock wave generator 1 and the lens 11 , aligned.
Die PVDF-Folie 30 ist mit piezoelektrisch aktivierten Bereichen versehen, die ein lineares Ultraschall-Array mit langgestreck ten Ultraschall-Wandlerelementen bilden. Die Längsachsen aller parallelen Wandlerelemente stehen z. B. senkrecht auf der Pa pierebene. Es ist zweckmäßig, eine zweite PVDF-Folie 32 mit piezoelektrisch aktivierten Bereichen vorzusehen, die ein zwei tes lineares Ultraschall-Array mit ebenfalls langgestreckten Ultraschall-Wandlerelementen bilden. Dabei sollten die beiden linearen Arrays senkrecht aufeinander stehen. Die zweite PVDF- Folie 32 ist zweckmäßigerweise eng benachbart und parallel zur ersten PVDF-Folie 30 anzuordnen.The PVDF film 30 is provided with piezoelectrically activated areas which form a linear ultrasound array with elongated ultrasound transducer elements. The longitudinal axes of all parallel transducer elements are e.g. B. perpendicular to the Pa pierplane. It is expedient to provide a second PVDF film 32 with piezoelectrically activated areas which form a second linear ultrasound array with likewise elongated ultrasound transducer elements. The two linear arrays should be perpendicular to each other. The second PVDF film 32 is expediently to be arranged closely adjacent and parallel to the first PVDF film 30 .
Trifft ein Stoßwellenimpuls auf das Konkrement 19 oder evtl. auf eine Luftblase, so werden Echos reflektiert, die im Bereich zwischen ca. 3 bis 4 MHz für eine diagnostische Ultraschall-Or tung genutzt werden. Das auf der ersten PVDF-Folie 30 gebildete Ultraschall-Array arbeitet nach dem Prinzip der synthetischen Antenne, wie es beispielsweise aus den eingangs genannten Ver öffentlichungen bekannt ist. Die aus dem Ultraschall-Sendeim puls (Stoß) resultierenden Echos werden von den Ultraschall- Wandlerelementen des linearen Ultraschall-Arrays empfangen. Die hochfrequenten Echosignale werden in einem Speicher abgelegt. Anschließend werden die Echosignale synthetisch mit Verzöge rungszeiten belegt, die einem schräggestellten, geschwenkten Empfangsstrahl für ebene Wellen entsprechen. Dieser schrägge stellte Empfangsstrahl wird auf der Patientenseite der Linse 11 in einem Fokuspunkt F2 gesammelt. Ist eine Achse senkrecht zur Hauptachse 25 durch unterschiedliche, linear von x abhängige zeitliche Belegung der Echoinformation der einzelnen Wandler elemente und Verschieben des Zentrums der aktiven Apertur, 59 daß das Zentrum auf der Verbindungsgeraden zwischen dem Fokus F2 und dem Zentrum C der Linse 11 zu liegen kommt, kann der Fokus F2 in der Papierebene um den Fokus F der Linse 11 herum in dem Bereich variiert werden, der noch ausreichend stark von der Stoßwelle "beleuchtet" wurde. Auf diese Weise entsteht ein elektronischer Sektorscan mit dem Drehpunkt in der Linsenmitte C. Auch eine dynamische Empfangsfokussierung ist möglich. Ent sprechend wird mit dem von der zweiten PVDF-Folie 32 gebildeten zweiten Ultraschall-Array vorgegangen, dessen Abtastebene senkrecht auf der Papierebene steht. Auf diese Weise kann aus einem einzigen Stoßwellenimpuls eine räumliche Übersicht über die Lage des Konkrements 19 im Vergleich zum Brennpunkt F der Linse 11 gewonnen werden.If a shock wave impulse hits the concrement 19 or possibly an air bubble, echoes are reflected which are used in the range between approx. 3 to 4 MHz for a diagnostic ultrasound device. The ultrasound array formed on the first PVDF film 30 works on the principle of the synthetic antenna, as is known, for example, from the publications mentioned at the beginning. The echoes resulting from the ultrasound transmission pulse (shock) are received by the ultrasound transducer elements of the linear ultrasound array. The high-frequency echo signals are stored in a memory. Then the echo signals are synthetically assigned delay times that correspond to an inclined, swiveled receiving beam for plane waves. This inclined received beam is collected on the patient side of the lens 11 in a focus point F2. Is an axis perpendicular to the main axis 25 by different, linearly dependent on x time allocation of the echo information of the individual transducer elements and shifting the center of the active aperture, 59 that the center to lie on the connecting line between the focus F2 and the center C of the lens 11 comes, the focus F2 can be varied in the paper plane around the focus F of the lens 11 in the area that was still "illuminated" sufficiently strongly by the shock wave. In this way, an electronic sector scan is created with the pivot point in the center of the lens C. Dynamic reception focusing is also possible. Accordingly, the second ultrasonic array formed by the second PVDF film 32 is used, the scanning plane of which is perpendicular to the paper plane. In this way, a spatial overview of the position of the calculus 19 in comparison to the focal point F of the lens 11 can be obtained from a single shock wave pulse.
Vorliegend erfolgt die Bildgabe zwar nach dem bekannten Prin zip der synthetischen Antenne. Wichtig ist aber das Zusammen wirken der genannten Bauteile mit ebenen, gekippten und ver schobenen Wellen sowie die Wirkung der Linse 11.In the present case, the imaging takes place according to the known principle of the synthetic antenna. What is important, however, is the interaction of the components mentioned with flat, tilted and displaced ver shafts, and the effect of the lens 11 .
Vorteil dieser Einrichtung ist es, daß der Stoßwellenimpuls selbst zur Ultraschall-Ortung des Konkrements 19 und zu dessen Lageüberwachung herangezogen wird. Dies kann bei geeigneter An ordnung der PVDF-Folie 30 unabhängig von der Bauart der Stoß wellenquelle 1 geschehen. Damit wird automatisch eine Überwa chung des Schallzuganges erreicht. Das Stoß-Echo enthält auch Information über den Therapieerfolg. Auch der Stoßfokus wird abgebildet.The advantage of this device is that the shock wave pulse itself is used for ultrasound location of the concrement 19 and for monitoring its position. This can be done with a suitable arrangement of the PVDF film 30 regardless of the type of shock wave source 1 . This automatically monitors the sound access. The shock echo also contains information about the success of the therapy. The impact focus is also shown.
Vorzugsweise sind die Folien 30, 32 um die Zentralachse 25 ver drehbar, so daß ein größeres Volumen erreicht wird.Preferably, the foils 30 , 32 are rotatable about the central axis 25 , so that a larger volume is achieved.
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1987
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE3703335A1 (en) | 1988-08-18 |
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