BESCHRE IBUNG

Technisches Gebiet

Die Erfindung bezieht sich auf ein Therapieverfahren beispielsweise zur Behandlung des Herzens oder der Bauchspeicheldrüse, sowie auf eine Vorrichtung zur Durchfuhrung dieses Verfahrens mit einer Ultraschall¬ quelle, die fokussierte Ultraschallwellen erzeugt.

Stand der Technik

Aus der DE 43 12 264 AI ist eine Therapievorrichtung zur Behandlung von Leiden des Herzens und herznaher Ge¬ fäße bekannt, bei der therapeutische Ultraschallwellen durch thermische Wirkung Gewebeveranderungen hervorru¬ fen. Dabei wird insbesondere eine in den menschlichen Korper durch die Speiserohre einfuhrbare Ultraschall¬ quelle verwendet.

Weiterhin ist es bekannt, zur Behandlung des Herzens Laser zu verwenden, deren Laserpulse insbesondere mit dem Herzrhythmus synchronisiert werden.

Darstellung der Erfindung

Erfmdungsgemaß ist erkannt worden, daß therapeutische Ultraschallwellen, die (lediglich) e ne thermische Wir¬ kung haben, nur sehr begrenzt zur Revaskularisation und

zur Schmerztherapie dienen können. Daruberhmaus ist die Einfuhrung eines Katheders mit der Ultraschallquel¬ le durch die Speiserohre für den Patienten unangenehm.

Andererseits ist der Aufwand, der für einen „Herz"- Laser erforderlich ist, sehr hoch. Weiterhin ist die Behandlung mit einem sogenannten Herz-Katheder, der beim Laser-Einsatz erforderlich ist, für den Patienten nicht ohne Risiko.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Thera- pievorrichtung beispielsweise zur Behandlung des Her¬ zens oder der Bauchspeicheldrüse anzugeben, die mit vergleichsweise geringem apparativen Aufwand und ohne Einfuhrung eines Katheders eine effiziente Revaskulari¬ sation oder Schmerztherapie ermöglicht.

Eine erfindungsgemaße Losung dieser Aufgabe ist im Pa¬ tentanspruch 1 angegeben. Eine Vorrichtung zur Durch¬ fuhrung des erfmdungsgemaßen Verfahrens ist Gegenstand der Ansprüche 2 folgende.

Erfmdungsgemaß wird ein Therapieverfahren vorgeschla¬ gen, das beispielsweise zur Behandlung des Herzens oder beispielsweise der Bauchspeicheldrüse geeignet ist. Das erfindungsgemaße Verfahren ist dabei insbesondere zur Revaskularisation des Herzens geeignet.

Das erfmdungsgemaß vorgeschlagene Verfahren verwendet eine Ultraschallquelle, die fokussierte Ultraschallwel¬ len erzeugt. Bei dem erf dungsgemaßen Therapieverfah-

ren ist die Ultraschallquelle wenigstens eine extrakor- porai angeordnete Stoßwellenquelle.

Erfindungsgemaß ist nämlich erkannt worden, daß mit ei¬ ner Stoß- bzw. Druckwellen erzeugenden Ultraschallquel¬ le, wie sie beispielsweise bereits m der Lithotripsie eingesetzt wird, eine wesentlich effizientere Revasku¬ larisation oder Schmerztherapie erzielt wird als mit einer Ultraschallquelle, die lediglich thermische Wir¬ kungen erzeugt.

Insbesondere ist erfindungsgemaß erkannt worden, daß es - im Gegensatz zu der in der Literatur vertretenen Auf¬ fassung - durchaus möglich ist, eine Reihe von schein¬ bar durch Skelett-Bestandteile, wie Rippen „verdeckten" Organe effizient extrakorporal zu behandeln.

Beispielsweise für die Behandlung des Herzens gibt es ausreichend „Fenster" im Rippenbogen, um das Herz ex¬ trakorporal mit Ultraschallwellen behandeln zu können.

Die erfindungsgemäß eingesetzte Ultraschallquelle(n) kann so ausgebildet sein, wie dies beispielsweise m der EP-B-0 369 177 bzw. der inhaltsgleichen DE 38 35 318 Cl und der in beiden Druckschriften genannten Lite¬ ratur beschrieben ist. Auf diese Druckschriften und die in dieser Druckschrift genannte Literatur wird im übri¬ gen zur Erläuterung aller hier nicht naher beschriebe¬ nen Begriffe ausdrucklich verwiesen.

Insbesondere kann die Stoßwellenquelle eine elektroma¬ gnetische Quelle mit wenigstens einer Spule aufweisen,

wie dies in der vorstehend genannten DE 38 35 318 Cl beschrieben ist. Die Spule bzw. Spulen sind bevorzugt auf der Mantelflache eines Zylinders oder eines Kegels angeordnet und beispielsweise als Zylinderspulen ausge¬ bildet.

Bei dieser Spulenkonfiguration ist (wenigstens) em Re¬ flektor vorgesehen, der die annähernd senkrecht zur Achse der Spuleneinheit abgestrahlten Ultraschallwellen reflektiert. Dieser Reflektor kann - hierzu wird eben¬ falls auf DE 38 35 318 Cl verwiesen - eine parabolische Kontur haben und die Stoßwellenquelle umgeben.

Soll em vergrößerter Fokusbereich realisiert werden, so kann anstelle eines Reflektors mit paraboloider Kon¬ tur auch em Reflektor verwendet werden, der in wenig¬ stens einem Schnitt eine ellipsoide Form hat oder der als Konus mit „geraden" Schnitten ausgebildet ist.

Im Hinblick darauf, daß beispielsweise bei der Behand¬ lung des Herzens die „Emschallung" der Ultraschallwel¬ len durch „Fenster" im Rippenbogen erfolgen muß, ist es jedoch vorteilhaft, wenn der Reflektor nicht rotations¬ symmetrisch ist:

Insbesondere kann die Flache des Reflektors, durch die der Schall austritt, eine längliche Form haben. Die „längere" Achse der Schallaustntts-Flache wird dann „parallel" zum Verlauf der Rippen angeordnet.

Zusätzlich oder alternativ kann das Koppelkissen, das zwischen Ultraschallquelle und Korper angeordnet ist,

eine längliche Form haben, so daß die Emkoppelung der Schallwellen durch „Fenster" im Rippenbogen unterstutzt wird.

Die Emschallung durch „Knochen-freie" Fenster im Rip¬ penbogen wird dadurch unterstutzt, daß wenigstens zwei extrakorporal angeordnete Ultraschallquellen vorgesehen sind, wobei (wenigstens) eine der (wenigstens) zwei Ul- traschallquellen em Linear-Ultraschallschwmger ist.

Bevorzugt ist ferner wenigstens eine Ortungseinrichtung vorgesehen, die insbesondere eine Ultraschallquelle integriert ist.

Die Ortungseinrichtung kann eine Ultraschall-Ortungs- emrichtung oder eine Rontgen-Ortungsemrichtung sein.

Weiterhin ist es bevorzugt, wenn em Sensor vorgesehen ist, der die Herztätigkeit erfaßt, und dessen Ausgangs¬ signal an eine Steuereinheit angelegt ist.

Um Bewegungs-Artefakte zu vermeiden, ist es von Vor¬ teil, wenn die Steuereinheit den Aufbau des Bildes der Ortungsemrichtung mit der von dem Sensor erfaßten Herztätigkeit korreliert. Die Korrelation kann insbe¬ sondere mit der R-Zacke erfolgen.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung korre¬ liert die Steuereinheit die Auslosung von Stoßwellen mit der Herztätigkeit.

Kurze Beschreibung der Zeichnung

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausfuh- rungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung naher beschrieben, deren einzige Figur einen Querschnitt durch eine erfindungsgemaße Stoßwellenquelle und eine Steuereinheit zeigt.

In der Figur ist eine bevorzugt verwendete Stoßwellen¬ quelle im Querschnitt sowie die zur Steuerung der Sto߬ wellenquelle verwendete Steuereinheit dargestellt.

Die Stoßwellenquelle weist eine Schallerzeugungsemheit 1 für das Therapiewellenfeld auf, deren Abstrahlflache 1 ^λ bei dem gezeigten Ausfuhrungsbeispiel die Form eines Zylinders hat. Koaxial zur Achse 2 der Stoßwellenquel¬ le, die mit der Achse der zylinderformigen Abstrahlfla¬ che l zusammenfallt, ist ein Reflektor 3 angeordnet.

Der Reflektor 3 kann rotationssymmetrisch sein, wobei seine Innenflache in jedem Schnitt die Form einer Para¬ bel hat. Ferner ist es möglich, Reflektoren zu verwen¬ den, die in beiden Hauptschnitten unterschiedliche For¬ men haben:

So ist es möglich, daß beide Hauptschnitte zwar die Form von Parabeln haben, daß sich aber die Parabeln un¬ terscheiden. Ferner ist es möglich, daß em Haupt¬ schnitt die Form einer Parabel, der andere aber die

Form einer Ellipse hat, so daß sich em länglicher Fo¬ kusbereich ergibt, der beispielsweise bei der Therapie des Herzens aufgrund der Einstrahlungsbedingungen durch den von den Rippen freigelassenen Raum besonders vor¬ teilhaft ist.

Da die Schallerzeugungsemheit 1 - wie nachfolgend noch erläutert werden wird - zylindrische Wellenfronten 4 erzeugt, die sich in Radialπchtung 5 von der Schaller¬ zeugungsemheit 1 wegbewegen, ergeben sich nach Refle¬ xion an dem Reflektor 3 mit insbesondere paraboloider Innenkontur fokussierte Wellenfelder 7 mit dem Apertur¬ winkel α, die im Fokuspunkt F (genauer gesagt „Fokusbe¬ reich") zusammenlaufen und dort Leistungsdichten erzeu¬ gen, die therapeutisch wirksam sind.

Die Parabel 6, die in dem dargestellten Schnitt des Re¬ flektors 3 des gezeigten Ausfuhrungsbeispiels vorliegt, ist durch die folgende Gleichung gegeben:

y ² = 2px

wobei p der Abstand des Brennpunktes F vom Koordinaten- ursprung ist; die Lage des verwendeten Koordinatensy¬ stems ist der Figur zu entnehmen.

Ausdrücklich soll darauf hingewiesen werden, daß bei sehr hohen Amplituden der akustischen Therapiewellen deren Ausbreitungsverhalten vom linearen Ausbreitungs-

verhalten abweichen kann, so daß sich Veränderungen der Fokusgeometrie ergeben können; diese Veränderungen der Fokusgeometrie können durch entsprechende Anpassung der Reflektorflache, beispielsweise durch geringfügige Ab¬ weichungen von der Parabelform kompensiert werden.

Ebenso können gezielte Änderungen des fokussierten The- rapiewellenfeldes durch definierte Abweichungen von der Parabelform bis hin zur Ellipsenform und/oder durch ei¬ ne entsprechende Änderung des Reflexionsverhaltens der Oberflache erreicht werden.

Je nachdem, ob man eine Reflexion der Welle mit oder ohne Phasenumkehr anstrebt, wählt man em Material für den Reflektor, das akustisch harter bzw. akustisch wei¬ cher ist als die Koppelflussigkeit. Im Fall der Erzeu¬ gung von vorwiegend positiven Druckpulsen wird vorteil- hafterweise eine Quelle, die positive Druckpulse er¬ zeugt, und em akustisch harter Reflektor verwendet. Je nach therapeutischer Zielsetzung können "jedoch andere Quellen/Reflektorkombmationen sinnvoll sein.

Bei der Auswahl des Reflektormateπals ist ferner dar¬ auf zu achten, daß außer den bereits genannten Eigen¬ schaften die Ausbreitungsgeschwindigkeit für transver¬ sale Oberflachenwellen kleiner oder nur geringfügig großer als die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Thera¬ pieweilen m der Koppelflussigkeit ist.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist ferner innerhalb der zylindrischen Abstrahlflache 1 ' der Schallerzeugungsemheit eine Ultraschallortungsemrich- tung 11, z.B. in Form eines Ultraschall-B-Bild-Gerats, angeordnet, die zur Darstellung der Fokuszone F im Kor¬ per eines Lebewesens 10 dient.

Weiterhin ist ohne Beschränkung des allgemeinen Erfin¬ dungsgedankens die Schallerzeugungseinheit exemplarisch als elektromagnetisches System dargestellt, das inner¬ halb der Abstrahlflache 1 eine Spule 1" aufweist, die insbesondere eine Zylinderspule sein kann.

Es können selbstverständlich zur Schallerzeugung auch andere Elemente, beispielsweise piezoelektrische Quel¬ len Zylinderform verwendet werden.

Für die Einkoppelung akustischer Wellen in Korper von Lebewesen ist es vorteilhaft, die Wellen bereits in ei¬ nem Medium mit gewebeahnlichen akustischen Eigenschaf¬ ten zu erzeugen, um die Reflexionsverluste gering zu halten. Derartige Medien sind beispielsweise Wasser, Ole oder andere Flüssigkeiten, deren akustischen Impe¬ danzen δ*c (Dichte * Schallgeschwindigkeit) der Impe¬ danz von lebendem Gewebe im Einkoppelbereich der Thera¬ piewelle nahekommt.

Weiterhin ist der Reflektor 3 von einer schalldurchlas- sigen, akustisch angepaßten Membran 9 abgeschlossen. In dem von dem Reflektor 3 und der Membran 9 gebildeten Raum 8 befindet sich eine Koppelflüssigkeit, so daß sich em flexibles Kissen ergibt, das unter Vermeidung

von Gasemschlussen akustisch an den Korper 10 angekop¬ pelt wird.

Die Therapiewellen 4 breiten sich - wie bereits be¬ schrieben - zunächst radial bezüglich der Rotationsach¬ se 2 des Systems aus, und werden anschließend vom Re¬ flektor 3 zum Fokuspunkt F reflektiert. Der akustische Reflektor besitzt dabei die vorstehend beschriebene Form und besteht aus einem Material mit einem hohen Re- flexionsgrad in Bezug auf die Koppelflussigkeit 8.

Das akustische fokussierte Wellenfeld 7 wird über die Membran 9 in den Korper 10 eingekoppelt und mit Hilfe der Ultraschall-Ortungsemheit 11 auf das therapeuti¬ sche Zielgebiet 12, beispielsweise em menschliches Herz ausgerichtet, das einer Revaskularisation unterzo¬ gen werden soll.

Die Ultraschallsonde 11 ist zur Optimierung der Bild- qualitat des Ultraschallbildes längs der Achse 2 m Pfeilrichtung verschiebbar angeordnet, so daß sie wahl¬ weise bis an den Korper herangeschoben oder aber zur Vermeidung von Abschattungen des Therapiewellenfeldes zurückgezogen werden kann. Em entsprechender Positi- onsmelder sorgt dafür, daß der Fokuspunkt des Therapie¬ feldes kontinuierlich im Ultraschallbild dargestellt wird. Weiterhin ist die Ultraschallsonde um die Achse 2 drehbar angeordnet, so daß das Ultraschallbild wahlwei¬ se verschiedene Schnittebenen zur Darstellung bringt.

Die Therapieeinheit besitzt neben den notwendigen Ver- sorgungsanschlussen für die Therapiequelle und die Ul-

traschallsonde Anschlüsse 14 für einen Volumenausgleich des Koppelkissens durch Zu- bzw. Ableitung geeignet präparierter Koppelflussigkeiten, so daß eine akustisch gunstige Anlegung der Membran 9 an den Korper 10 mög¬ lich wird. Die entsprechenden Versorgungsgerate wie Pumpen, Steuereinheiten, Entgasungsvorrichtungen usw. sind nicht dargestellt.

Ferner ist einer Steuereinheit 15 vorgesehen, an die u.a. das Ausgangssignal der Ortungseinrichtung 11 ange¬ legt ist. Ferner ist an die Steuereinheit 15 das Aus- gangssignal eines Sensors 16 angelegt, der die Herztä¬ tigkeit erfaßt.

Die Steuereinheit 15 kann beispielsweise den Aufbau des Bildes der Ortungseinrichtung 11 mit der von dem Sensor 16 erfaßten Herztätigkeit und insbesondere mit der R- Zacke korrelieren. Ferner kann die Steuereinheit die Auslosung von Stoßwellen mit der Herztätigkeit korre¬ lieren.

Vorstehend ist die Erfindung anhand eines Ausfuhrungs- beispiels ohne Beschrankung des allgemeinen Erfindungs¬ gedankens und der allgemeinen Anwendbarkeit der Erfin¬ dung beschrieben worden.