專利名稱：碎石機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碎石機，該碎石機用來破碎目標(biāo)物、尤其是破碎主要在人軀體中的結(jié)石，該碎石機包括一個脈沖波發(fā)生器、一個超聲-發(fā)射/接收單元、一個連接到該超聲-發(fā)射/接收單元上的計算單元，該脈沖波發(fā)生器用以產(chǎn)生聚焦脈沖波；該超聲-發(fā)射/接收單元帶有一個超聲-傳感器用以將超聲波發(fā)射到軀體中，并接收在脈沖波發(fā)生器的目標(biāo)區(qū)域中反射的超聲波；該計算單元用以計算接收的超聲波。
背景技術(shù)：
至今為止，作為借助聚焦脈沖波分裂在病人軀體中的結(jié)石-例如腎結(jié)石的醫(yī)學(xué)設(shè)備，碎石機廣為流行。由申請人在本行業(yè)中提供此類的碎石機，例如名稱為“Dornier Lithotripter S”或者“Dornier Compact Delta”。在所有這些設(shè)備中，結(jié)石必須在治療之前就定位，由此病人可以借助可移動的躺椅這樣定位使例如病人的腎結(jié)石處于借助碎石機的脈沖波發(fā)生器所產(chǎn)生的脈沖波的焦點處。這種最初的“調(diào)整”、也就是病人的定位一般借助產(chǎn)生圖像的定位裝置完成，比如一個產(chǎn)生圖像的超聲掃描儀或者一臺X射線定位裝置。所述定位裝置除了在ESWL-治療(體外脈沖波碎石術(shù))或者ESWT-治療(體外脈沖波治療)開始之前用來對結(jié)石進行最初的首次定位，還用于在治療過程期間連續(xù)監(jiān)視結(jié)石的位置，以便確保該結(jié)石不在病人體內(nèi)潛行或者移動到其它位置，或者確保病人不在他的躺椅上移動，以致這樣結(jié)石可能不再處于脈沖波的焦點處。對于關(guān)于ESWT和在碎石機中使用的設(shè)備的技術(shù)和醫(yī)學(xué)方面的全面概況可參閱Seinkopff出版社的書“ESWT and Ultrasound Imaging of the MusculosceletalSystem”(Darmstadt，2001，ISBN3-7985-1252-3)。
一般所述的產(chǎn)生圖像的定位裝置也在以下情形使用在治療期間監(jiān)視碎石術(shù)的效果，即目標(biāo)物的破碎。因為一次治療典型地持續(xù)大約30分鐘，由于過高的射線負擔(dān)不能持續(xù)進行X射線照射，而至多持續(xù)3到5分鐘。如果在間隔時間內(nèi)目標(biāo)物例如通過病人的運動而移動，那么直到下一次接受為止控制脈沖波使軀體承受負擔(dān)，而沒有進一步破碎目標(biāo)物，因為該物體不再處于脈沖波焦點處。
在使一臺用超聲掃描儀作為產(chǎn)生圖像的定位裝置的碎石機中，雖然該掃描儀可以持續(xù)使目標(biāo)物可視，但是通常由于圖象質(zhì)量，定位經(jīng)常比在X射線照片中困難得多，使得自身有經(jīng)驗的醫(yī)務(wù)人員在辨認(rèn)目標(biāo)物或者完全評估該目標(biāo)物的破碎度時經(jīng)常有困難。
此外，使用此類產(chǎn)生圖像的定位裝置不僅對于病人的“最初調(diào)整”、而且對于在治療期間的“擊中控制”有以下原則上的缺陷雖然由此允許目標(biāo)物的位置相對于脈沖波焦點進行控制，即純粹的幾何尺寸；可是不允許自身確定脈沖波在目標(biāo)物上的效果。原則性的問題如缺少脈沖波設(shè)備與病人軀體的連接、對于脈沖波例如通過肋骨等的遮蔽，因此可能很晚才識別，也就是當(dāng)在治療期間在目標(biāo)物上絲毫不能看出明顯效果時。
因此，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出專門的超聲方法、尤其是超聲-多普勒方法來進行持續(xù)擊中控制。亦即假定，人軀體里的結(jié)石在擊中時基于脈沖波的脈沖傳播而導(dǎo)致宏觀移動。如果以超聲波射向目標(biāo)物并測量在該同標(biāo)物上反射的超聲波，這些宏觀移動反映在反射波頻率的多普勒移動。根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分的、相應(yīng)配備的碎石機，其中對接收的超聲波的評估裝置包括一個多普勒分析儀，例如從EP0367116B1，EP0548048B1、DE4446192A1可知。這些儀器的共同之處在于，超聲傳感器將超聲波發(fā)射到軀體中，并捕獲從軀體反射回該超聲傳感器的超聲波，其中一個多普勒信號單元從發(fā)射和接收的超聲波產(chǎn)生并計算多普勒信號，其中基本上計算反射信號相對于發(fā)射波的頻移量，由此推測出擊中精度。
上述措施具有不同的缺陷由現(xiàn)有技術(shù)已知，多普勒信號恰巧在它的時間起點附近，即緊接著脈沖波發(fā)射后含有假象。為了避免精確地測量這樣的假象，例如根據(jù)EP0367116B1和EP0548048B1的碎石機具有用于在脈沖波發(fā)生器和多普勒信號單元之間在時間上進行同步化的機構(gòu)，這種機構(gòu)非常費事，并且價格很高。
此外，在強的散射環(huán)境中、比如在多普勒頻譜中的結(jié)石有所謂的反射鏡假象。此外通過雙重反射，散射的移動以相反的方向記錄。這導(dǎo)致一個附加值，其相應(yīng)于在零位線處反射的有用信號。由于過程的短暫性和強的假象，可能非簡單的速度-時間-曲線配屬于該頻譜，并因而一個命中信息配屬于該頻譜。
發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的目的是，提供開始所述類型的碎石機，該碎石機從接收的超聲波確定關(guān)于命中控制和分裂控制的一個信息并得到圖表，在此不執(zhí)行已述的設(shè)備費事的和容易出錯的多普勒分析。
根據(jù)本發(fā)明，該目的在一種根據(jù)此類的碎石機中如下解決超聲傳感器用于發(fā)射脈沖超聲波，計算單元用于確定反射的超聲波之間在時間上相關(guān)的系數(shù)一該反射的超聲波配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖，并發(fā)出配屬的相關(guān)系數(shù)信號。
碎石機的根據(jù)本發(fā)明的設(shè)計利用下述事實反射系統(tǒng)越安靜，相繼接收的“回波”-即反射的超聲波之間的相關(guān)度就越大，而軀體部位也是這種情況，脈沖波發(fā)生器的目標(biāo)區(qū)域以及以脈沖方式發(fā)射的超聲波的反射位于所述軀體部位中。
對下面的深入考慮進行說明當(dāng)反射系統(tǒng)、例如在要治療的病人腎中的一塊腎結(jié)石從發(fā)射的超聲脈沖到下次發(fā)射的超聲脈沖沒有改變，例如因為沒有脈沖波從脈沖波發(fā)生器中發(fā)射、或者因為這樣的脈沖波雖然發(fā)射但是導(dǎo)致一種“失中”，即偏離了腎結(jié)石，那么這樣理解第一個回波、也就是第一個發(fā)射的超聲脈沖的反射以及第二個回波、也就是第二個發(fā)射的超聲脈沖的反射大體一致。通常將第i個接收的超聲回波的時間曲線稱為ei(t)，并相應(yīng)地將在此之后接收的超聲回波的時間曲線稱作eitk(t)，該后一超聲回波描述第i+k個發(fā)射脈沖的反射，這樣這兩個反射超聲波之間的時間相關(guān)度可以定義為Ki,k=∫T1T2ei(t)ei+k(t)dt(∫T1T2ei2(t)dt)1/2(∫T1T2ei+k2(t)dt)1/2---(1)]]>其中，積分下限T1和積分上限T2確定了時間窗，在其中計算接收的回波信號。T1和T2這樣選擇，即回波來源于碎石機的目標(biāo)區(qū)域。其中時間窗的平均值(T1+T2)/2相應(yīng)于超聲-傳感器和碎石機的目標(biāo)區(qū)域之間的距離。另一方面，(T1-T2)/2確定體積的大小，所述體積為了計算而考慮。
在上述的公式(I)中分母是相關(guān)系數(shù)Ki，k的歸一化。在目前考慮的發(fā)射失中的情形下，其中病人的反射的軀體部位很大程度保持靜態(tài)，超聲回波ei(t)和ei+k(t)相同，這樣它們的相關(guān)度基本上為1。由于在實際中不能完全回避的噪聲，ei(t)和ei+k(t)不精確相同，這樣在實際中Ki，k＜1始終適用。
當(dāng)以一種聚焦脈沖波實現(xiàn)擊中來代替發(fā)射失中時，這種情形就完全改變。這也造成不同的效果，該效果對接收的超聲波的時間曲線產(chǎn)生影響尤其是當(dāng)該結(jié)石部分地或者甚至絕大部分地被破碎時，脈沖波和結(jié)石之間的相互作用機制造成結(jié)石的宏觀移動。在治療剛開始、當(dāng)結(jié)石還沒有很大程度地搗碎時，其它效應(yīng)是主宰，也就是尤其是在有效命中時從結(jié)石噴出碎片以及環(huán)繞結(jié)石出現(xiàn)空穴氣泡。所有這些機制導(dǎo)致在病人軀體內(nèi)的部位發(fā)生動態(tài)移動，在該部位上反射發(fā)射的超聲脈沖并總體地造成如此的影響脈沖波和結(jié)石之間的相互作用越強、以及結(jié)石破碎得越厲害，超聲回波之間的相關(guān)度-該超生回波相應(yīng)于依次發(fā)射的超聲脈沖的反射-就越小。因此從計算單元輸出的相關(guān)系數(shù)信號包含希望得到的關(guān)于發(fā)射的脈沖波和目標(biāo)物之間的相互作用的強度的信息。
從上面使用的與兩個超聲回波ei(t)和ei+k(t)相關(guān)的術(shù)語可以看出，可以使用兩個接收的超聲波來確定時間相關(guān)系數(shù)，該超聲波配屬于不直接相繼發(fā)射、而是通過另外發(fā)射的超聲脈沖隔開的發(fā)射的超聲脈沖。然而最好使計算單元用于依照反射的超聲波來確定相關(guān)系數(shù)，該超聲波直接配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖。在上述術(shù)語中，這相應(yīng)于K＝1的情況，并允許最大程度利用由計算單元接收的信息。在這種情形下可以考慮比如在產(chǎn)生脈沖波后發(fā)射的頭三個超聲脈沖，這樣這三個超聲脈沖在脈沖波發(fā)生器的目標(biāo)區(qū)域中反射，作為回波1到3由超聲傳感器接收，并在計算單元中計算，其中所述計算單元確定第一和第二回波之間的關(guān)系，然后確定第二和第三回波之間的關(guān)系。接著在計算每個相關(guān)系數(shù)時計算單元輸出一個配屬的相關(guān)系數(shù)信號。
關(guān)于對于在相關(guān)系數(shù)中包含的命中信息的再處理有很多可能的措施在根據(jù)本發(fā)明的碎石機的優(yōu)選方案中該碎石機另外具有一個與計算單元相連的顯示機構(gòu)，用來顯示相關(guān)系數(shù)的時間曲線。在坐標(biāo)系統(tǒng)中描繪相關(guān)系數(shù)，該坐標(biāo)系統(tǒng)的橫坐標(biāo)為從發(fā)射最后的脈沖波開始的時間，坐標(biāo)系統(tǒng)的縱坐標(biāo)是求出的相關(guān)系數(shù)。在發(fā)射失中時，該曲線在經(jīng)過兩個相繼出現(xiàn)的脈沖波之間的幾乎全部時間上為大約為1的常數(shù)值。與之相反，在擊中時，由于所述的效應(yīng)，在影響反射的超聲回波的目標(biāo)物中，在相關(guān)系數(shù)的時間曲線上顯示“塌陷”，大約50到100ms后根據(jù)經(jīng)驗破碎物和結(jié)石自己又進入靜止?fàn)顟B(tài)，空穴氣泡在該時間間隔后又消失，這樣相繼出現(xiàn)的超聲回波彼此再次相似。然后相關(guān)系數(shù)在值1的方向再次緩和。操作碎石機的醫(yī)務(wù)人員可以根據(jù)這個根據(jù)本發(fā)明提供的顯示器判斷是否發(fā)射失中或者命中。
附加地或者可替換地，計算單元可以用于當(dāng)發(fā)射脈沖波后相關(guān)系數(shù)的最小值超出一個預(yù)定的第一閾值時就生成一個錯誤信號。也就是從上述對于命中對相關(guān)系數(shù)的影響的解釋得出命中得越好、也就是說在脈沖波和目標(biāo)物之間的相互作用越強，那么相關(guān)系數(shù)的時間曲線就具有越強的塌陷。相應(yīng)于此，在良好的命中時，在相關(guān)系數(shù)中的塌陷就會強烈下落，另外明顯地可以在此識別發(fā)射失中或者“擦邊發(fā)射”在上述的相關(guān)系數(shù)的隨時間分辨的顯示中該相關(guān)系數(shù)的最小值超出第一閾值。在這些情況中所發(fā)出的錯誤信號允許對這些發(fā)射失中信息自動進行再處理，而不需指令醫(yī)務(wù)人員介入。
附加地或可替換地，計算單元可以用于當(dāng)發(fā)射脈沖波后相關(guān)系數(shù)的馳豫時間不超出預(yù)定的第二閾值時發(fā)出一個錯誤信號。命中還表現(xiàn)在由結(jié)石、碎片和空穴氣泡構(gòu)成的系統(tǒng)需要一定的最小時間，以便再次進入靜止?fàn)顟B(tài)，所述最小時間相應(yīng)于相關(guān)系數(shù)的最小馳豫時間、即相應(yīng)于在相關(guān)系數(shù)的時間描繪上的塌陷寬度。尤其在總的治療過程中，為了跟蹤馳豫時間的發(fā)展，可以以連續(xù)顯示的形式示出馳豫時間。隨著有效地加劇搗碎目標(biāo)物，相關(guān)系數(shù)的馳豫時間就會持續(xù)增加。然而如果馳豫時間減少，則強烈指示由于結(jié)石移動(例如病人腎中的腎結(jié)石的移動)或者通過病人自己移動，結(jié)石偏離脈沖波焦點。在此必要時使用屏幕作為顯示機構(gòu)，在該屏幕上顯示由產(chǎn)生圖像的定位裝置所提供的圖像。
馳豫時間的獲取可以以不同的方式進行。比如計算單元可以用于通過將一條高斯曲線匹配于相關(guān)系數(shù)的時間曲線來確定馳豫時間。根據(jù)在實際中出現(xiàn)的曲線這也是合適的使公式1-A exp(-t/TR)的函數(shù)匹配于相關(guān)系數(shù)的時間曲線，其中TR是通過匹配而要獲取的馳豫時間。同樣在一個特別簡單的實施例中也可以將馳豫時間TR經(jīng)過閾值進行定義，即確定為幾個時刻的差值，在該時刻相關(guān)系數(shù)的時間曲線第一次降到低于某一閾值，或者在馳豫階段中然后又上升超過該閾值。
這種類型的曲線匹配(“擬合”)和閾值分析在今天可以由大量的數(shù)據(jù)處理系統(tǒng)很快地準(zhǔn)確無誤地執(zhí)行，這樣脈沖波治療的實時控制借助計算單元成為可能。
在本發(fā)明一個優(yōu)選的改進方案中，根據(jù)本發(fā)明的碎石機可以具有一個與計算單元連接的報警裝置，所述錯誤信號傳送到該報警裝置，其中在此情況下報警裝置輸出光和/或聲音警報是適宜的。因此只要從輸送的錯誤信號發(fā)出相關(guān)系數(shù)的最小值超出第一閾值、或者相關(guān)系數(shù)的馳豫時間未超出第二閾值，這分別表明發(fā)射失中，那么根據(jù)本發(fā)明提供的報警裝置就例如發(fā)出報警音或者接通報警信號燈。
附加地或者可替換地，當(dāng)測得的馳豫時間具有負的趨勢時就觸發(fā)報警。在粉碎時也就會從一個升高的馳豫時間出發(fā)。
附加地或者可替換地，可將脈沖波發(fā)生器與計算單元相連，并用于作為錯誤信號的函數(shù)來終止或者繼續(xù)脈沖波的產(chǎn)生。由此允許當(dāng)目標(biāo)物明顯地不再處在脈沖波焦點時，實現(xiàn)脈沖波發(fā)生器的自動關(guān)閉。因此不依賴于操作碎石機的醫(yī)務(wù)人員的注意力或者反應(yīng)時間，可以避免由于脈沖波-發(fā)射失中而給病人軀體帶來的不必要的負擔(dān)。
上述的閾值的超出或者不超出導(dǎo)致計算單元發(fā)出錯誤信號，該閾值原則上可以在計算單元中預(yù)先調(diào)節(jié)，在此要考慮到不僅脈沖波發(fā)生器(特別是它的功率)中的技術(shù)數(shù)據(jù)而且還有典型病人數(shù)據(jù)。然而該計算單元最好具有調(diào)整第一和/或第二閾值的調(diào)整裝置。然后這些閾值可以在治療開始時即使考慮到出現(xiàn)的信號噪聲也進行單獨調(diào)整。然而閾值還可以自動由信號自身確定。也就是由在脈沖波治療開始之前采樣的信號可以確定相關(guān)系數(shù)的理想曲線、同樣可以確定例如背景噪聲。
在根據(jù)本發(fā)明的碎石機的另一種改進方案中，計算單元可以用于尤其通過求平均值來使相關(guān)系數(shù)的值的曲線平滑化。對于要進行平均的相關(guān)系數(shù)的數(shù)量在此應(yīng)該最好可變地選取。
以這種方式可以避免比如單個“異常測值”導(dǎo)致通過計算單元輸出錯誤信號，該“異常測值”例如在計算相關(guān)系數(shù)時可以通過數(shù)值的假象引起。同樣可以使超聲傳感器和脈沖波源之間進行同步化，以便避免由脈沖波源的運行造成的電磁干擾強烈干擾在這一瞬間接收的回波中的一個，這會導(dǎo)致相關(guān)系數(shù)中的一個異常測值。
此外，計算單元同樣可以用于將相關(guān)系數(shù)的最小值和/或馳豫時間對于多個脈沖波進行平均。在此也要考慮典型碎石機-治療的下面的幾何狀況脈沖波焦點有典型的約4mm的擴展。典型的結(jié)石、比如腎結(jié)石在治療開始時尺寸為5至20mm之間，由于病人的純粹呼吸使該結(jié)石來回移動的幅度可以約為30mm。在這種條件下，脈沖波的發(fā)射通常不考慮病人的每一呼吸狀態(tài)，必然有幾個脈沖波偏離結(jié)石。直接關(guān)于這種類型的脈沖波所測量的相關(guān)系數(shù)最小值如上所述特別大，在極限情形下該相關(guān)系數(shù)為常數(shù)1。相應(yīng)地，直接關(guān)于這種類型的脈沖波所測量的馳豫時間特別短，以致不根據(jù)這兩個參數(shù)中的哪一個為錯誤信號的輸出的基礎(chǔ)，雖然絲毫不對病人產(chǎn)生失調(diào)，但始終開啟報警裝置和/或關(guān)閉脈沖波發(fā)生器。更確切地說，下一脈沖波又將擊中結(jié)石，因為該脈沖波在病人的另一個呼吸狀態(tài)發(fā)射。在根據(jù)本發(fā)明的實施例中對于多個脈沖波的最小值或者馳豫時間進行平均時可以首先在計算單元的首次調(diào)整中比如對5個脈沖波進行求平均，然而為了進一步增強治療效果以下是合適的對于要求平均的脈沖波的數(shù)量在病人治療開始時根據(jù)他的典型呼吸特性和要破碎的結(jié)石的大小等個別調(diào)整。代替平滑或者求平均原則上也可以用其它類型的信號濾波技術(shù)，例如中值濾波。
在實施多普勒分析的這種類型的碎石機中表明，在臨床實驗中大量超聲測量明顯取決于單個病人。因此，計算單元在根據(jù)本發(fā)明的碎石機的一個適宜的改進方案中可以用于使相關(guān)系數(shù)的最小值和/或馳豫時間歸一到一個基準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)曲線的基準(zhǔn)最小值和/或馳豫時間上。如果病人以上述方式在碎石機前如此調(diào)整例如允許借助于產(chǎn)生圖象的定位裝置監(jiān)視-例如使腎結(jié)石精確處于脈沖波焦點，那么這個基準(zhǔn)-相關(guān)系數(shù)曲線最好在治療開始時測繪。在上述曲線顯示時、即連續(xù)描繪比如在脈沖波治療過程中的馳豫時間，然后不是描繪相關(guān)系數(shù)的絕對馳豫時間，而是描繪歸一化的馳豫時間。
在直到現(xiàn)在描述的優(yōu)選方式中，相關(guān)系數(shù)根據(jù)上述公式(1)算出。這導(dǎo)致當(dāng)由目標(biāo)物、碎片以及空穴氣泡構(gòu)成的系統(tǒng)在命中后又回到靜止?fàn)顟B(tài)時，目標(biāo)物的破碎引起在相關(guān)系數(shù)時間曲線的塌陷，相關(guān)系數(shù)根據(jù)特征馳豫時間在值1的方向緩和。然而當(dāng)在發(fā)射第i個超聲脈沖和第(i+k)個超聲脈沖之間、比如結(jié)石由于病人的呼吸運動少許移動時，公式(1)然后還引起相關(guān)系數(shù)的下降。根據(jù)公式(1)進行工作的計算單元然后算出相關(guān)系數(shù)的下降，亦即因為由于目標(biāo)物的移動、接收的第(i+k)個超聲回波的時間曲線ei+k(t)在時間軸相對于第i個超聲回波的曲線ei(t)發(fā)生移動。這一點歸因于，例如在結(jié)石從超聲傳感器稍稍移動開時、第(i+k)個發(fā)射的超聲波在它反射之前一定比第i個波經(jīng)過的路段長，因此第(i+k)個回波也必定經(jīng)過同樣額外的路程。為了消除對于算出的相關(guān)系數(shù)的這種影響，在一個實際的實施例中根據(jù)本發(fā)明的碎石機如此設(shè)置使計算單元用于獲取在反射的超聲波之間的時間上的互相關(guān)函數(shù)，并把該時間上的互相關(guān)函數(shù)的最大值確定為相關(guān)系數(shù)。在這種情況下計算單元基本上根據(jù)下面公式算出相關(guān)系數(shù)Ki,k=maxΔt(∫T1T2ei(t)ei+k(t-Δt)dt)---(2)]]>其中括號中的表達式表示帶有變量Δt的互相關(guān)函數(shù)。
在該實施例中，計算單元也將第(i+k)個超聲回波的測量曲線沿時間軸分別推遲數(shù)量Δt，然后形成近似于公式(1)的時間積分。臨時儲存以這種方式對于大量的數(shù)值Δt所算出的相關(guān)系數(shù)，最終將它們的最大值確定為所探求的相關(guān)系數(shù)Ki，k。這種算法已知為互相關(guān)方法，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域、比如在確定血液流動速度輪廓時使用，其中基本上求出給出K的最大值的那個值Δt。關(guān)于這一點，在Steven G.Foster，Paul M.Embree，William D.O’Brien jr.的出版物“FlowVelocity Profile via Time-Domain CorrelationError Analysis and ComputerSimulation”，IEEE Transaction on Ultrasonics，F(xiàn)erroelectrics and Frequency Control，Band37，Nr.2，1990年5月，第164頁、以及在O.Bonnefous和P.Pesque的出版物“Time Domain Formulation of Pulse-Doppler Ultrasound and Blood VelocityEstimation by Cross Correltion”Ultrasonic Imaging 8，1986，第73-85頁中指明。
由可以包含在Δt中的可能的醫(yī)學(xué)信息來看，當(dāng)然也可以采用臨時儲存這些測量參數(shù)。
在所有超聲傳感器的實施方式中適宜的是，超聲-發(fā)射-/接收單元安裝在一個可調(diào)支架上。超聲傳感器就可以獨立于碎石機其它部分來最佳調(diào)整接收的超聲信號，并在最佳位置中確定。尤其可以由此確保超聲-傳感器信號對準(zhǔn)脈沖波焦點?？商鎿Q的是，除了所述的同心掃描引導(dǎo)機構(gòu)，也可以使用所謂的協(xié)調(diào)-傳感器，即集成在脈沖波源中的超聲-傳感器。
在此原則上要遵守以下幾點通過可調(diào)支架只是確定一個路線，發(fā)出的超聲脈沖沿著該路線在PW-方法(脈沖波)中傳播到組織中并產(chǎn)生回波。在同心結(jié)構(gòu)中于是保證脈沖波焦點、即目標(biāo)區(qū)處在該線上。通過已知的裝置、比如一個位移傳感器可以確定傳感器到焦點的距離。根據(jù)超聲脈沖在組織中的已知傳播時間可以由所述距離再定義一個時間窗，該時間窗切出在目標(biāo)區(qū)域中生成的回波的那些部分，該時間窗也就是根據(jù)公式(1)的時間窗(T1，T2)。
在根據(jù)本發(fā)明的碎石機的一個實施例中，可以將超聲-發(fā)射/接收單元作為組成產(chǎn)生圖像的超聲掃描儀的一部分(復(fù)式掃描儀)。在此情況下尤其可以將超聲傳感器和超聲-發(fā)射/接收單元的電子部分同時用于超聲-圖像生成和用于超聲脈沖的測量。
可替換的是，超聲傳感器設(shè)計為低廉的棒式探針，為了比如確保使該超聲傳感器始終對準(zhǔn)脈沖波焦點，在使用該傳感器時借助上述的支架可靈活調(diào)整。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明的碎石機具有一個X射線定位裝置時，這樣的結(jié)構(gòu)尤其適合。在這種情況下，在對病人開始進行定位時以及在大約每3-5分鐘借助于產(chǎn)生圖像的X射線定位裝置進行具體控制時生成圖像，而借助于設(shè)計為棒式探針的超聲傳感器進行連續(xù)命中控制?？梢岳斫獾氖牵谶@種情況下，相關(guān)系數(shù)的顯示可以在為了顯示X射線圖像而使用的顯示機構(gòu)上進行。
此外最好在根據(jù)本發(fā)明的碎石機中使該碎石機包括用來在整個治療過程期間連續(xù)描繪相關(guān)系數(shù)的最小值和/或馳豫時間的裝置。在此也可以是在上面已述的顯示機構(gòu)。因此操作碎石機的醫(yī)務(wù)人員獲得解整個治療進程的全貌。此外本發(fā)明涉及一個用于監(jiān)視目標(biāo)物、尤其最好是在人的軀體內(nèi)的結(jié)石的破碎的總的方法，該方法包括以下步驟將脈沖超聲波發(fā)射到軀體內(nèi)、接收從目標(biāo)物反射的超聲波、計算該接收的超聲波，其特征在于，在發(fā)射超聲波的步驟中發(fā)射脈沖超聲波；包括確定反射的超聲波之間的在時間上相關(guān)的系數(shù)的計算步驟一該反射的超聲脈沖配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖，此外還設(shè)置一個輸出一個配屬的相關(guān)系數(shù)信號的步驟。
如上所述，該方法在其使用碎石機時可以進一步發(fā)展，即另外包括步驟將軀體布置在一個帶有產(chǎn)生聚焦脈沖波的脈沖波發(fā)生器的碎石機中；在產(chǎn)生圖像的定位裝置的顯示機構(gòu)上顯示目標(biāo)物和脈沖波發(fā)生器的焦點；如此調(diào)整軀體，使目標(biāo)物處于脈沖波發(fā)生器的焦點中；在目標(biāo)物的方向發(fā)射脈沖波并確定相關(guān)系數(shù)的最小值和/或弛豫時間；存儲該最小值和/或弛豫時間作為基準(zhǔn)-最小值和/或基準(zhǔn)-弛豫時間，以及包括后面的步驟，將后面測量的相關(guān)系數(shù)的最小值和/或弛豫時間歸一化到基準(zhǔn)-最小值和/或基準(zhǔn)-弛豫時間上。以這種方式，可以實現(xiàn)將相關(guān)系數(shù)的測量的最小值和/或弛豫時間歸一化到用于該病人和用于該結(jié)石的典型的值上。
由上述理由，最好對于在治療過程中的相關(guān)系數(shù)的最小值和/或馳豫時間進行連續(xù)描繪。
以下將根據(jù)附圖對本發(fā)明的實施例進行說明，附圖示出圖1根據(jù)本發(fā)明的碎石機的主要構(gòu)件的簡化圖示；圖2計算單元的原理圖和該計算單元在根據(jù)本發(fā)明的碎石機中的連接；圖3兩個相繼接收的超聲波回波的示例，該回波在脈沖波發(fā)射失中時在一個靜態(tài)系統(tǒng)上反射；圖4兩個相繼接收的超聲波回波的示例，該回波在脈沖波命中時在處于移動中的一個系統(tǒng)上反射；圖5在脈沖波命中時相關(guān)系數(shù)的時間曲線的示例；圖6用于解釋根據(jù)本發(fā)明方法的主要階段的流程圖；圖7用于解釋根據(jù)圖6的第一主要階段中的基本方法步驟的流程圖；圖8用于解釋根據(jù)圖6的第二主要階段中的基本方法步驟的流程圖；圖9用于解釋根據(jù)圖6的第三主要階段中的基本方法步驟的流程圖；圖10是在脈沖波治療期間的馳豫時間-曲線控制的示例。
具體實施例方式
圖1是根據(jù)本發(fā)明的碎石機10的主要機械組成的原理圖。為了使脈沖波沿病人12的軀體方向發(fā)射到要破碎的結(jié)石18上，將病人12這樣安置在可調(diào)躺椅(圖1中未示出)上使得脈沖波發(fā)生器16的耦合墊14可以壓在病人12軀體的所希望的位置。其中在圖1中圖示情況下，結(jié)石18是病人12的腎20中的一塊腎結(jié)石。病人12借助可調(diào)躺椅如此“調(diào)整”、也就是定位在圖1中由一個十字表示出的脈沖波的焦點處在腎結(jié)石18上，該脈沖波由脈沖波發(fā)生器16一個的脈沖波源22產(chǎn)生，并借助耦合墊14發(fā)射到病人12的軀體中。這種調(diào)整一般借助于產(chǎn)生圖像的定位裝置進行，比如一臺X射線裝置或者一臺超聲掃描儀。
碎石機10的組成以及在治療前病人定位時使用的方法為已知，在此不再詳細說明。
此外，根據(jù)本發(fā)明的碎石機10包括一個超聲傳感器24，該超聲傳感器安裝在一個可調(diào)支架26上。在圖1示例中，支架26以一個有關(guān)節(jié)的臂的形式構(gòu)成，并且超聲傳感器24如此準(zhǔn)確定位到病人12的軀體的所希望的位置上使超聲傳感器24如在圖1中由帶點的線表示地對準(zhǔn)脈沖波焦點。人們把這種布置稱為同心掃描引導(dǎo)。
超聲傳感器24在脈沖波焦點方向以脈沖(脈沖波，PW)形成發(fā)射超聲波，還接收在病人12軀體中、尤其從脈沖波焦點的區(qū)域反射的超聲波。如圖2所示，接收的超聲信號由超聲傳感器24輸送給控制單元28，該控制單元不只作為發(fā)射/接收單元的一部分控制超聲傳感器24的實際工作、比如控制在該傳感器之中包含的壓電元件，以及采集從超聲傳感器24測得的反射超聲信號，該控制單元而且將該反射超聲信號再傳導(dǎo)到后面的電子單元處。比如控制單元28可以將接收的超聲信號進一步傳導(dǎo)到一個圖像處理模塊(在圖2中未示出)，借助該模塊在顯示機構(gòu)30上可以描繪腎結(jié)石的超聲圖像。
與此無關(guān)，在根據(jù)本發(fā)明的碎石機10中控制單元28將接收的超聲信號傳到計算單元32，計算單元32如此設(shè)置它確定在反射的超聲波之間的一個時間相關(guān)系數(shù)，該反射的超聲波配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖，下面根據(jù)圖3和圖4進行說明超聲傳感器24發(fā)射典型頻率約1KHz的超聲脈沖，該超聲脈沖在病人12軀體中反射，也就是該超聲傳感器的發(fā)射根據(jù)超聲傳感器24借助可調(diào)支架26在脈沖波發(fā)生器16的目標(biāo)區(qū)域中進行預(yù)先調(diào)節(jié)。因為脈沖波發(fā)生器16每秒發(fā)射約1個脈沖波，這表明，在兩個脈沖波之間約1000個超聲脈沖發(fā)射到病人12的軀體，相應(yīng)于也接收約1000個超聲回波。接收的超聲回波一般稱為e1，e2，……e1000。圖3純示例表示兩個直接相鄰接收的超聲回波e1(t)和e2(t)隨時間消失的過程，其中要注意的是，計算單元32在每次發(fā)射超聲脈沖時使內(nèi)置計時器返回到0。圖3表示以下情形，其中因為暫時不發(fā)射脈沖波，或者發(fā)射的脈沖波偏離結(jié)石18，所以脈沖波發(fā)生器16的在其中反射所發(fā)射的超聲波的目標(biāo)區(qū)域完全處于靜態(tài)。因此結(jié)石18保持在靜態(tài)，對結(jié)石18根本沒有改變結(jié)構(gòu)或者破碎，在結(jié)石18的鄰近區(qū)域中也不出現(xiàn)空穴氣泡。因此，兩個考察的相鄰超聲回波e1(t)和e2(t)的時間曲線近似一致，這樣根據(jù)上述公式(1)通過在由T1到T2的時間窗對乘積e1(t).e2(t)進行積分所算出的相關(guān)值最大，根據(jù)上述的公式(1)在適當(dāng)?shù)臉?biāo)度下約取值為1。
圖4示出一種情況，其中超聲回波e1還在同樣的靜態(tài)的目標(biāo)區(qū)域上反射，不過這之后結(jié)石18由一個脈沖波直接擊中。如果結(jié)石18處在脈沖波焦點處，使得脈沖波發(fā)射時實現(xiàn)命中，則從結(jié)石18打下小碎片，同時結(jié)石18結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。此外在緊靠著結(jié)石18的區(qū)域中，病人12體內(nèi)的液體高度氣蝕。所有這些過程導(dǎo)致從超聲傳感器24沿結(jié)石18的方向發(fā)射的超聲波在目標(biāo)上反射得越來越大，該目標(biāo)相對于傳感器24不是剛好在回波e1反射前的位置處，而且相對于傳感器24移動。一定的反射區(qū)域、例如結(jié)石18自身相對于上述緊接著的反射已經(jīng)移動，比如從傳感器24離開，這一事實導(dǎo)致信號在時間上的改變，因此造成曲線e2(t)相對于曲線e1(t)的移動。此外由于命中、確定的反射區(qū)域從現(xiàn)在起不再靜止而是在運動，該事實導(dǎo)致出現(xiàn)在反射的回波e2中信號曲線的改變，即信號-時間-函數(shù)的復(fù)雜變化。因為這些運動不對齊，即一些從結(jié)石18打下的碎片具有朝向超聲傳感器24的移動分量，而其它碎片具有相對于超聲傳感器24離開的運動分量，因此關(guān)于返回到超聲傳感器24的反射超聲波e2的頻率不僅出現(xiàn)正的還出現(xiàn)負的多普勒移動。在命中時在緊靠著結(jié)石18的部位造成的增高的氣蝕導(dǎo)致反射物不規(guī)則移動(在病人12的體液中的密度變化或者氣泡)，這同樣造成信號曲線的改變。
當(dāng)結(jié)石18由于周圍組織的彈力完成這種振動運動，結(jié)石18的(尤其當(dāng)至少部分已經(jīng)碎時可能出現(xiàn)的)宏觀移動不僅導(dǎo)致信號曲線在時間上的改變，而且導(dǎo)致信號-時間-函數(shù)的復(fù)雜變化。
因此，參照圖4馬上就能明白，再次根據(jù)上面的公式(1)算出的在時間曲線e1(t)和e2(t)之間的相關(guān)系數(shù)比在圖3所示例子中的很大程度上一致的回波的相關(guān)系數(shù)(該回波在靜態(tài)系統(tǒng)中反射)要小。
計算單元32依次算出e1和e2之間、e2和e3之間、e3和e4之間等的相關(guān)系數(shù)，該相關(guān)系數(shù)根據(jù)上述機制在脈沖波命中結(jié)石18的情形下依次變小。根據(jù)本經(jīng)驗在如此命中之后，碎片和結(jié)石18自身在典型地50至100ms后再次靜止下來，空穴氣泡在這段時間后同樣消失，這樣相繼出現(xiàn)的回波ei、ei+1再次相似，因此由計算單元32算出的相關(guān)系數(shù)再次在它的最大值1的方向緩和，即上升。如上已述，尤其以下述事實為前提相關(guān)系數(shù)的曲線由公式1-A exp(-t/TR)函數(shù)描繪，根據(jù)每種情形該曲線至少部分相似于高斯曲線。
將因此所期待的相關(guān)系數(shù)K的曲線作為時間函數(shù)在圖5中描繪?？梢钥吹剑缟纤鲈趫D的開始和結(jié)束處相關(guān)系數(shù)值約K＝1，以及在圖的中間K-曲線上明顯的“塌陷”。這個塌陷通過兩個特征參數(shù)描述，它們既可以獨立也可以結(jié)合起來考慮用于判斷脈沖波命中一方面是，一個良好的命中要使值K落在預(yù)定的閾值下面，該閾值在圖5中由一條水平虛線表示。另一方面，一般在脈沖波治療時確定馳豫時間TR、即到由結(jié)石18和沖擊下來的碎片構(gòu)成的系統(tǒng)再次進入靜止?fàn)顟B(tài)過去的時間用于表示命中的尺度。因此相應(yīng)于馳豫時間TR的K-曲線的寬度也可以作為命中的尺度。因此計算單元32用于當(dāng)相關(guān)系數(shù)的最小值超出一個預(yù)定的第一閾值和/或當(dāng)相關(guān)系數(shù)的馳豫時間TR不超出預(yù)定的第二閾值時產(chǎn)生錯誤信號。也就是以下面為前提發(fā)射失中或者脈沖波在結(jié)石18旁邊擦邊發(fā)射充其量導(dǎo)致在K-曲線上特別窄的塌陷；反之，脈沖波擊中結(jié)石18越準(zhǔn)確則馳豫時間TR越大。
如圖2所示，由計算單元32所產(chǎn)生的錯誤信號送到脈沖波發(fā)生器16和報警裝置34。脈沖波發(fā)生器16可以在發(fā)射失中情形下必要時自動停止。以這種方式特別完全并有效地避免由脈沖波發(fā)射失中而造成對病人12軀體的不必要的負擔(dān)，而不需要醫(yī)務(wù)人員的介入。
當(dāng)所輸入的錯誤信號推測出發(fā)射失中時，報警裝置34可以發(fā)出聲或光的警報。在這種情況下，醫(yī)務(wù)人員可以人工關(guān)閉脈沖波發(fā)生器16或者采取其它措施，比如重新調(diào)整病人12。
隨后依照圖6到10對用根據(jù)本發(fā)明碎石機10可實施的根據(jù)本發(fā)明的方法的主要步驟進行說明。
如圖6所示，啟動根據(jù)本發(fā)明的碎石機后，根據(jù)本發(fā)明的方法基本上包括三個階段，也就是具有在實際治療之前預(yù)先校準(zhǔn)碎石機的步驟的第一階段S10；緊接著是階段S20，其中在治療期間以若干個方法步驟來確定關(guān)系重大的馳豫時間TR；以及另一階段S30，其中以若干方法步驟采取作為在階段S20中算出的關(guān)系重大的馳豫時間TR的函數(shù)的相應(yīng)的措施。在此已經(jīng)表明，為簡單起見僅以采集的馳豫時間TR作為基礎(chǔ)用于命中控制，然而當(dāng)然也可以由計算單元32僅考慮根據(jù)圖5的相關(guān)系數(shù)K的最小值或者所述兩個參數(shù)的一種組合來產(chǎn)生錯誤信號。
隨后，依照圖7對第一階段S10中的主要步驟進行說明首先在步驟S11中進行上面已述并且在現(xiàn)有技術(shù)中已知的、借助碎石機10的可調(diào)躺椅對病人的調(diào)整。在由產(chǎn)生圖像的定位裝置監(jiān)視的調(diào)整結(jié)束后病人12如此定位使結(jié)石18處于脈沖波焦點處。
緊接著在步驟S12中開始由超聲傳感器24發(fā)射超聲波以及借助脈沖波發(fā)生器16發(fā)射初次脈沖波。
隨后在步驟S13中計算單元32依據(jù)反射的超聲回波以上述方式確定相關(guān)系數(shù)的曲線，該曲線隨后在步驟S14在顯示機構(gòu)上相應(yīng)于圖5進行顯示。在此，在顯示機構(gòu)30上也可以顯示擬合曲線，該擬合曲線由計算單元32匹配(“擬合”)于K-曲線中的塌陷。
該相關(guān)系數(shù)曲線在步驟S15中由醫(yī)務(wù)人員如此進行鑒定，它是否命中或發(fā)射失中。在步驟S12中的脈沖波的第一次發(fā)射時通常可以得出命中，因為在步驟S11之后結(jié)石18在任一情形都處于脈沖波焦點中，并且因為可以在“測試-脈沖波”發(fā)射之前要求病人12短時間屏住呼吸，這樣不會由于呼吸運動而發(fā)生對于結(jié)石18的發(fā)射失中。在進行相關(guān)系數(shù)曲線是否命中或者發(fā)射失中的如此鑒定時，此外重要的是分別確定每一個信號噪聲、即波動，該波動本身在超聲波在靜止?fàn)顟B(tài)的病人12處反射時、在不發(fā)射脈沖波的情況下出現(xiàn)。
如果在步驟15中確定未命中，則返回到步驟S11。反之如果確定命中，則在步驟16中將測得的相關(guān)系數(shù)曲線作為基準(zhǔn)-相關(guān)系數(shù)曲線儲存到計算單元32的存儲器32a中。而后借助該基準(zhǔn)-相關(guān)系數(shù)曲線在步驟S17中確定上面討論的閾值，超出該閾值或者不超出該閾值導(dǎo)致計算單元32輸出一個錯誤信號。此外在步驟S17中將在基準(zhǔn)-相關(guān)系數(shù)曲線中確定的馳豫時間TR作為基準(zhǔn)-馳豫時間儲存在存儲器32a中。
隨后在步驟S18中初始化，即使計數(shù)參數(shù)Z復(fù)位，其含義將隨后依照圖8說明。
圖8表示在根據(jù)圖6的第二階段S20中的主要步驟，該步驟用來確定關(guān)系重要的馳豫時間TR。
首先在步驟21中，計數(shù)參數(shù)Z增加，即增高1。而后在步驟S22中從脈沖波發(fā)生器16發(fā)出一個脈沖波，在步驟S23中確定相關(guān)系數(shù)曲線，而后在步驟S24中在顯示機構(gòu)30上顯示，以及一個必要時的匹配的擬合曲線。
在隨后的步驟S25中借助擬合的高斯曲線(當(dāng)然也可以是其它擬合曲線或者計算方法，該曲線或方法在數(shù)據(jù)評估領(lǐng)域原理上已經(jīng)知道)確定當(dāng)前的相關(guān)系數(shù)曲線的馳豫時間TR。在步驟S26中該馳豫時間TR借助于除以在步驟S17中根據(jù)圖7求出的基準(zhǔn)-馳豫時間折算為歸一化的馳豫時間TR，其隨后在步驟S27儲存在計算單元32中，例如存儲在已述的存儲器32a中或者在分開的用來接納測量值的存儲器中。
然后在步驟S28中檢驗計數(shù)參數(shù)Z是否達到一個預(yù)定的值，其中在圖8中示例值Z＝5。如果不是此種情況則在計算單元32中執(zhí)行的程序返回到步驟S21，其中計數(shù)參數(shù)Z增加，隨后測量一個其它相關(guān)系數(shù)曲線。然而如果在步驟S28的檢驗得出計數(shù)參數(shù)Z達到預(yù)定值，在這里Z＝5，這意味著5個過去的相關(guān)系數(shù)曲線的馳豫時間臨時儲存在計算單元32中，于是程序繼續(xù)前進到一個步驟S29，其中對這5個臨時存儲的馳豫時間求平均。在步驟S29中算出的最后5個相關(guān)系數(shù)曲線的馳豫時間的平均值同樣可以在計算單元32中臨時儲存在在所述的存儲器中。
在步驟S29a中將最后算出的平均值補充地進行連續(xù)顯示，該顯示連續(xù)表示在總的治療過程中測量的馳豫時間，以便跟蹤馳豫時間的發(fā)展。最好可以在顯示機構(gòu)30上表示這一連續(xù)顯示，然而也可以是分開的屏幕。在圖10中說明了一個這樣連續(xù)顯示的例子，下面將進一步解釋。
圖9表示根據(jù)圖6的第3階段S30的主要步驟和措施，所述措施可以在根據(jù)本發(fā)明的方法的構(gòu)思內(nèi)在借助根據(jù)本發(fā)明的碎石機10進行碎石治療中、作為在步驟S29中算出的平均值的函數(shù)來進行在步驟S31中，由在計算單元32中執(zhí)行的程序檢驗在步驟S29算出的平均值是否比預(yù)定的閾值大。如上所述，大的馳豫時間值表明命中，反之，小的馳豫時間值典型地用于發(fā)射失中。相應(yīng)于此在步驟S31中正的檢驗結(jié)果表明，結(jié)石18顯然處于脈沖波焦點處，因此形成命中。相應(yīng)于此在計算單元32中執(zhí)行的程序在這種情況下經(jīng)過步驟S32(其中計數(shù)參數(shù)Z又復(fù)位為0)返回到步驟S21，即重新開始對于五個歸一化的馳豫時間的測量和隨后根據(jù)圖8的求平均。
但是如果在步驟S31中查驗到負的結(jié)果，即最后5個相關(guān)系數(shù)曲線的平均后的馳豫時間過小，表明可能發(fā)射失中，則計算單元32輸出約定的錯誤信號，程序分支到步驟S33，其中觸發(fā)所述報警裝置34，以及最后到步驟S34，其中脈沖波發(fā)生器16終止，以便避免由錯誤發(fā)射給病人12的軀體帶來不必要的負擔(dān)。
圖10示例地表示在脈沖波治療期間在顯示機構(gòu)30上的曲線控制顯示。在圖10中可看出一個坐標(biāo)系統(tǒng)，指定其橫坐標(biāo)為發(fā)射的脈沖波的數(shù)量，其縱坐標(biāo)為分別緊接著每一個脈沖波算出的絕對或者歸一化的馳豫時間TR。可以看到從脈沖波治療開始到臨近結(jié)束相應(yīng)于緩慢上升的馳豫時間TR的一條曲線。在曲線上的唯一的“塌陷”表明由病人12或者在病人內(nèi)的結(jié)石18的移動造成的發(fā)射失中，該發(fā)射失中可由病人新的定位隨即校正。圖10中的水平虛線代表閾值的數(shù)量，沒有超出該閾值的部分觸發(fā)報警裝置。人們知道，曲線中間的局部塌陷略微未超出該閾值，因此將引起報警。
可以理解的是，在圖6至10中僅說明根據(jù)本發(fā)明的方法的主要步驟，很多事先的、事后的或者插入的步驟都是可能的，它們原則上在碎石方法的領(lǐng)域中已知。同樣可以理解的是，為了識別發(fā)射失中，如上已經(jīng)提到-代替馳豫時間或者另外也可以考慮相關(guān)系數(shù)的最小值(參照圖5)。因為在圖5中描述的命中導(dǎo)致深且同時寬的塌陷，因此也可以以數(shù)值確定在K曲線的“塌陷”中包含的面積，作為用于命中或者發(fā)射失中的度量。此外可理解的不僅是在步驟S28中所說的數(shù)Z＝5純粹為便于理解的例子。特別地，該數(shù)值也可以在根據(jù)圖6中的階段S10的預(yù)調(diào)范圍內(nèi)由醫(yī)務(wù)人員單獨輸入，例如在圖7中的步驟S17中。這樣例如在帶有一個可能小結(jié)石18(該結(jié)石很容易通過脈沖波產(chǎn)生失中)同時重呼吸導(dǎo)致相應(yīng)結(jié)石18的強烈移動的病人12要比在另一個帶有大結(jié)石18且呼吸平緩的病人12(該結(jié)石因此經(jīng)常命中)對于較大數(shù)量的脈沖波以及馳豫時間進行求平均。當(dāng)然也可以不進行每一次的平均，相應(yīng)Z＝1。
也可以理解的是，基準(zhǔn)-馳豫時間的獲取(步驟S17)以及以后借助該基準(zhǔn)馳豫時間對測量的馳豫時間的歸一化(步驟S26)也可以不發(fā)生，這樣在脈沖波治療期間的進程控制中，在顯示機構(gòu)20上顯示測量的馳豫時間的絕對值并相應(yīng)進行計算。
鑒于依照圖1僅示意性的表示碎石機10，可以理解的是，該碎石機可以具有現(xiàn)有技術(shù)中已知的大量的其它組件，例如一個X射線定位裝置或者一個產(chǎn)生圖像的超聲掃描儀。
附圖標(biāo)記一覽表10碎石機12病人14耦合墊16脈沖波發(fā)生器18結(jié)石(腎結(jié)石)20腎22脈沖波源24超聲傳感器26可調(diào)支架28控制單元30顯示機構(gòu)32計算單元32a存儲器34報警裝置
權(quán)利要求
1.一種用來破碎一個目標(biāo)物(18)—特別是破碎主要是在人的軀體中的結(jié)石的碎石機(10)，它包括-一個產(chǎn)生聚焦脈沖波的脈沖波發(fā)生器(16)-帶有一個將超聲波發(fā)射到軀體中并接收在脈沖波發(fā)生器(16)的目標(biāo)區(qū)域中反射的超聲波的超聲傳感器(24)的一個超聲-發(fā)射/接收單元-一個連接到該超聲-發(fā)射/接收單元上的用于計算接收到的超聲波的計算單元(32)，其特征在于，超聲傳感器(24)用于發(fā)射脈沖超聲波，計算單元(32)用于確定反射的超聲波之間在時間上相關(guān)的系數(shù)(K)一該反射的超聲波配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖，該計算單元并發(fā)出相關(guān)系數(shù)信號。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)設(shè)用于依照反射的超聲波來確定相關(guān)系數(shù)(K)，該反射的超聲波直接配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的碎石機(10)，其特征在于，該碎石機另外具有與計算單元(32)相連的用于顯示相關(guān)系數(shù)(K)隨時間的變化的顯示機構(gòu)(30)。
4.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)用于當(dāng)在發(fā)射一個脈沖波之后相關(guān)系數(shù)(K)的最小值超出預(yù)定的第一閾值時發(fā)出一個錯誤信號。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)用于當(dāng)在發(fā)射一個脈沖波之后相關(guān)系數(shù)(K)的弛豫時間(TR)不超出一個預(yù)定的第二閾值時發(fā)出一個錯誤信號。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)用于通過一條擬合曲線、比如一條高斯曲線或者公式1-A exp(-t/TR)的一條曲線將該弛豫時間(TR)匹配于相關(guān)系數(shù)(K)的時間的變化來確定。
7.根據(jù)權(quán)利要求4至6之一所述的碎石機(10)，其特征在于，該碎石機具有與計算單元(32)相連的報警裝置(34)，所述錯誤信號傳輸?shù)皆搱缶b置(34)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的碎石機(10)，其特征在于，報警裝置(34)發(fā)出光的和/或聲的警報。
9.根據(jù)權(quán)利要求4至8之一所述的碎石機(10)，其特征在于，脈沖波發(fā)生器(16)與計算單元(32)相連，并用于作為錯誤信號的功能來終止或者繼續(xù)脈沖波的產(chǎn)生。
10.根據(jù)權(quán)利要求4至9之一所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)具有調(diào)整第一和/或第二閾值的調(diào)整機構(gòu)。
11.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)另外用于對相關(guān)系數(shù)(K)的值的曲線進行尤其通過求平均的平滑處理。
12.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，此外，計算單元(32)另外用于將相關(guān)系數(shù)(K)的最小值和/或弛豫時間(TR)對于多個脈沖波求平均。
13.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)另外用于將相關(guān)系數(shù)(K)的最小值和/或弛豫時間(TR)歸一化到一個基準(zhǔn)相關(guān)系數(shù)曲線的基準(zhǔn)-最小值和/或基準(zhǔn)-弛豫時間(TR)上。
14.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，計算單元(32)用于獲取反射的超聲波之間時間上的互相關(guān)函數(shù)，并且將時間上的互相關(guān)函數(shù)的最大值作為確定相關(guān)系數(shù)。
15.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，超聲-發(fā)射/接收單元的超聲傳感器(24)安裝在一個可調(diào)支架(26)上。
16.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，超聲-發(fā)射/接收單元是產(chǎn)生圖像的超聲掃描儀的一部分。
17.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，超聲傳感器(24)是探針。
18.根據(jù)前述權(quán)利要求17所述的碎石機(10)，其特征在于，該碎石機另外具有X射線定位裝置。
19.根據(jù)前述權(quán)利要求之一所述的碎石機(10)，其特征在于，該碎石機包括在整個治療過程中對相關(guān)系數(shù)的最小值和/或弛豫時間(TR)連續(xù)描繪的裝置。
20.一個目標(biāo)物(18)、特別是主要在人軀體中的一塊結(jié)石的進行破碎的監(jiān)視方法，該方法包括以下步驟-將超聲波發(fā)射到軀體中，-接收在目標(biāo)物(18)處反射的超聲波，并-計算該接收的超聲波，其特征在于，在發(fā)射超聲波的步驟中發(fā)射脈沖超聲波；計算步驟包括確定反射的超聲波之間在時間上相關(guān)的系數(shù)(K)—該反射的超聲波配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖；還設(shè)置輸出一個配屬的相關(guān)系數(shù)信號的一個步驟。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，還包括以下步驟-將軀體安置在帶有一個用于產(chǎn)生聚焦脈沖波的脈沖波發(fā)生器(16)的碎石機(10)中，-在一個產(chǎn)生圖像的定位裝置的顯示機構(gòu)(30)上顯示目標(biāo)物和脈沖波發(fā)生器(16)的焦點，-如此調(diào)整軀體，使目標(biāo)物(18)處于脈沖波發(fā)生器(16)的焦點中，-沿目標(biāo)物的方向發(fā)射脈沖波并確定相關(guān)系數(shù)(K)的最小值和/或弛豫時間(TR)，-將該最小值或弛豫時間(TR)作為基準(zhǔn)-最小值或基準(zhǔn)-弛豫時間發(fā)射脈沖波，以及后面的步驟-將一個后面測量的相關(guān)系數(shù)(K)的最小值和/或弛豫時間(TR)歸一化到基準(zhǔn)-最小值和/或基準(zhǔn)-弛豫時間上。
22.根據(jù)權(quán)利要求20或21的方法，其特征在于其它在整個治療過程中對相關(guān)系數(shù)(K)的最小值和/或弛豫時間(TR)連續(xù)描繪的步驟。
全文摘要
在一個其用來破碎目標(biāo)物(18)－特別是破碎主要在人的軀體中的結(jié)石的碎石機(10)中，包括一個脈沖波發(fā)生器(16)、一個超聲－發(fā)射/接收單元、連接到該超聲－發(fā)射/接收單元上的一個計算單元(32)，脈沖波發(fā)生器(16)用以產(chǎn)生聚焦脈沖波；超聲－發(fā)射/接收單元帶有一個超聲－傳感器(24)，該傳感器用以將超聲波發(fā)射到軀體中，并接收在脈沖波發(fā)生器(16)的一個目標(biāo)區(qū)域中反射的超聲波；計算單元(32)用以計算接收的超聲波，建議如下超聲傳感器(24)用于發(fā)射脈沖超聲波，計算單元(32)用于確定反射的超聲波之間在時間上相關(guān)的系數(shù)(K)－所述反射的超聲波配屬于相繼發(fā)射的超聲脈沖，并發(fā)出配屬的相關(guān)系數(shù)信號。此外本發(fā)明還涉及一種比如在使用一個這種類型的碎石機(10)時監(jiān)視一個目標(biāo)物(18)的破碎的方法。
文檔編號A61B17/225GK1647774SQ20041002831
公開日2005年8月3日 申請日期2004年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2004年1月28日
發(fā)明者C·博里斯 申請人:多恩尼爾醫(yī)療技術(shù)有限責(zé)任公司