DE3300121A1

DE3300121A1 - METHOD AND DEVICE FOR IMAGING AND THERMALLY TREATING TISSUE BY MEANS OF ULTRASOUND

Info

Publication number: DE3300121A1
Application number: DE19833300121
Authority: DE
Inventors: David H.R. 08540 Princeton N.J. Vilkomerson
Original assignee: Technicare Corp
Current assignee: Technicare Corp
Priority date: 1982-01-07
Filing date: 1983-01-04
Publication date: 1983-07-14
Also published as: GB8300315D0; GB2113099A

Description

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Beschreibungdescription

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der thermischen Behandlung von Gewebe mittels Ultraschall. The present invention relates to the field the thermal treatment of tissue using ultrasound.

Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Anwendungen von Körpergewebe-Vernarbungstechniken, und im einzelnen auf Techniken, die für die Vernarbung von Krampfadern nützlich sind. Ultraschallgewebe-Vernarbungs-Geräte und -Techniken, die sich nicht auf Krampfadern beziehen, sind bereits in der US-PS 3 735 755 und in dem Artikel (Design of Ultrasonic Transducers for Local Hyperthermia), abgedruckt in "Ultrasound in Med. und Bio.,¹ 7:4, 397-402 (1981), beschrieben. Krampfadern sind, ein erhebliches Problem im medizinischen Bereich. Ungefähr 15 % der Gesamtbevölkerung und ungefähr 50 % der Bevölkerung über 50 Jahre leidet an Krampfadern. Zusätzlich zu den durch Krampfadern verursachten kosmetischen Fehlern bedingen diese symptomatischen Schmerz, Geschwüre, Ödeme usw. . Gegenwärtig gibt es keine einfachen, billigen und effektiven Behandlungen für Krampfadern trotz eines großen Bedarfes für derartige Behandlungen. Derartige Adern haben normalerweise einen Durchmesser von 0,5 bis 1,5 cm und liegen lediglich 0,6 bis 1,3 cm unter der Hautoberfläche.The present invention relates particularly to uses of body tissue scarring techniques, and more particularly to techniques useful for scarring varicose veins. Ultrasonic tissue scarring devices and techniques other than varicose veins are already described in US Pat. No. 3,735,755 and in the article (Design of Ultrasonic Transducers for Local Hyperthermia) reprinted in "Ultrasound in Med. And Bio. , ¹ 7: 4, 397-402 (1981) Varicose veins are a significant problem in the medical field, approximately 15% of the total population and approximately 50% of the population over the age of 50 suffers from varicose veins, in addition to the cosmetic ones caused by varicose veins Failures give rise to these symptomatic pain, ulcers, edema, etc. At present, there are no simple, cheap and effective treatments for varicose veins, despite a great need for such treatments 0.6 to 1.3 cm below the surface of the skin.

Seit vielen Jahren wurde vorgeschlagen, daß Ultraschallenergie auf eine Ader gebündelt werden könnte, um diese zu erhitzen, um eine den Blutfluß in der Ader sperrende Narbe zu bilden. Da üblicherweise kein dazwischenliegender Knochen oder Gas die Ultraschallübertragung behindern könnte, sind die Prinzipien dieses Vorschlages genau dieselbei wie ein "Brennglas" ,durch das Sonnenlicht auf einen Intensitätspunkt gebündelt werden kann. Außerhalb des Brennpunktes ist die Energiedichte nicht hoch genug,For many years it has been suggested that ultrasonic energy could be focused on a vein around it heat to form a scar that blocks blood flow in the vein. Since there is usually no intermediate Bone or gas could interfere with ultrasound transmission, the principles of this proposal are precise the same like a "burning glass", through the sunlight an intensity point can be bundled. Outside the focus, the energy density is not high enough,

um das darüberliegende und umgebende Gewebe zu zerstören, ist aber groß genug in dem Brennbereich, um ein Vernarben und Blockieren des Krampfaderflusses zu bewirken. Bei unterbrochenem (Blut-) Fluß verkümmert eine Ader und verschwindet. to destroy the overlying and surrounding tissue, but is large enough in the burn area to cause scarring and to effect blocking the flow of varicose veins. When the (blood) flow is interrupted, a vein atrophies and disappears.

Im Prinzip könnten kleine, von Hand gehaltene Geräte in einem schnellen ambulanten Behandlungsverfahren verwendet werden, um die gegenwärtige stationäre Behandlung bei Krampfadern zu ersetzen. Da seit. 1950 Ultraschall-Behandlung als ein geeignetes Verfahren zum Zerstören vorbestimmter Strukturen oder Bereiche des Körpergewebes vorgeschlagen wurden, ist es nicht leicht verständlich, warum derartige Techniken nicht irgendeinen wesentlichen Grad von wirtschaftlichem Erfolg erzielt hätten. Wie in dem Artikel "A Simple Method For Production of Trackless Focal Lesions With Focused Ultrasound: Physical Factors" von P.P. LeIe, abgedruckt in J. Physiol 160,· W - 512 (1962) dargelegt wird, ist die theoretische Grundlage, die hinter derartigen Geräten steht, seit langem verstanden worden. In den darauffolgenden Jahren wurde vorgeschlagen, eine Vielzahl, von Übertragern mit verschiedenen Formen zu verwenden, um Schädigungen zu erzeugen, die dazu geeignet wären, um typische Krampfadern zu blockieren. In den letzten Jahren haben Dr. Rosenberg vom Middlesex Hospital, New Brunswick, New Jersey, und Dr. Welkowitz von dem Rutgers Bio-Engineering Department, New Brunswick, New Jersey, die Verwendung von gebündeltem Ultraschall zumIn principle, small, hand-held devices could be used in a rapid outpatient treatment procedure to replace the current inpatient treatment for varicose veins. Since. 1950 ultrasound treatment as a suitable method for destroying predetermined structures or areas of body tissue have been proposed, it is not easy to understand why such techniques are not of any substantial nature Degree of economic success. As in the article "A Simple Method For Production of Trackless Focal Lesions With Focused Ultrasound: Physical Factors" by P.P. LeIe, reprinted in J. Physiol 160, W-512 (1962), the theoretical basis behind such devices has long been understood been. In the following years it was suggested that a variety of transformers with different shapes to use to create damage that is suitable to block typical varicose veins. In recent years, Dr. Rosenberg from Middlesex Hospital, New Brunswick, New Jersey, and Dr. Welkowitz from the Rutgers Bio-Engineering Department, New Brunswick, New Jersey, the use of focused ultrasound for

Zerstören von Krampfadern untersucht. 30Destroying varicose veins studied. 30th

Die Drs. Rosenberg und Welkowitz schlugen vor, einen schalenförmigen, Blei-Zirkon-Titan-Übertrager von ungefähr 7,2 cm (3 inch.) Radius mit einer Resonanzfrequenz von ungefähr 1,4 MHz mit. ein.-r geeigneten elektronischen ° Treiberschaltung zu verwenden, um einen 50°C-Temperaturanstieg im Fleisch innerhalb von 5 Sekunden zu erzeugen.Drs. Rosenberg and Welkowitz suggested a bowl-shaped, lead-zirconium-titanium transformer of approximately 7.2 cm (3 in.) Radius with a resonance frequency of about 1.4 MHz with. a.-r suitable electronic ° To use driver circuitry to generate a 50 ° C temperature rise in the meat within 5 seconds.

ft « a » · *ft «a» *

Dr. Rosenberg und Dr. Welkowitz haben berechent, daß die Schallintensität beim Brennpunkt in derartigen ExperimentenDr. Rosenberg and Dr. Welkowitz have calculated that they Sound intensity at the focus in such experiments

ρ
bei ungefähr 50 W pro cm lag.ρ
was about 50 W per cm.

Dr. Rosenberg und Dr. Welkowitz haben weiterhin berichtet, daß man annimmt, daß dio gebündelte Schallwelle zum Zerstören von Krampfadern durch Erhitzen und Umwandeln der Prot'einverbindung in deren Endothel fähig ist, und daß dieses Ergebnis ohne unerwünschte Effekte der Tiefenerhitzung oder Oberflächenerhitzung möglich ist. Es wurde berichtet, daß bei Verwenden des oben beschriebenen Übertragers die Tiefe des zerstörten Bereichs 0,5 cm unter der Oberfläche lag und bei einer geeigneten zeitlichenDr. Rosenberg and Dr. Welkowitz also reported that it is believed that the bundled sound wave is destructive of varicose veins by heating and converting the protein compound in their endothelium, and that this result is possible without undesirable effects of deep heating or surface heating. It was reports that using the transducer described above, the depth of the destroyed area is 0.5 cm below the surface lay and at a suitable time

2 Festlegung eine Fläche von 0,02 cm hatte. Da man herausfand, daß die Tiefe des Brennpunktbereiches ungefähr die gleiche war wie die Tiefe von Oberflächenadern, und da man herausfand, daß die beschädigte Fläche klein war, schlossen Dr. Rosenberg und Dr. Welkowitz, daß ein gebündelter Schallstrahl für die Behandlung von Adern geeignet ist. Nichtsdestoweniger wurden in vorläufigen Studien dieses Systems bei einigen Patienten unregelmäßige Ergebnisse erzielt, wenn die Adern herausgeschnitten wurden und histologisch untersucht wurden. Derartige unregelmäßige bzw. streuende Ergebnisse wurden auf die schwache Kopplung durch die Membrane am vorderen Ende des Übertragers und auf die Verschiebung der übertragerresonanzfrequenz bei dessen Erhitzung aufgrund des hohen Q-Wer.tes des Hauptübertragers zurückgeführt. Derartige schwankende Ergebnisse2 definition had an area of 0.02 cm. Since it was found that the depth of the focal area was approximately the same as the depth of surface veins, and there one found that the damaged area was small, Dr. Rosenberg and Dr. Welkowitz that a bundled beam of sound is suitable for the treatment of veins. Nonetheless, preliminary studies of this system have been used obtained irregular results in some patients when the veins were excised and histologically were examined. Such irregular or scattering results were due to the weak coupling by the Membrane at the front end of the transformer and on the shift of the transformer resonance frequency at its Heating returned due to the high Q value of the main transformer. Such fluctuating results

sind natürliche für eine Therapie nicht hinnehmbar. 30are naturally unacceptable for therapy. 30th

Der Anmelder erkannte, daß viele Nachteile der bekannten Geräte, wie zum Beispiel des oben beschriebenen Gerätes von Rosenberg und Welkowitz, aus der Unfähigkeit derartiger Geräte herrühren, den übertrager in genauer Weise bezüglich des zu behandelnden Gewebes zu positionieren, bevor die eine Zerstörung hervorrufenede Energie in das Gewebe ge-The applicant recognized that there were many disadvantages of the known devices, such as the device described above von Rosenberg and Welkowitz, stemming from the inability of such devices to accurately relate the transmitter of the tissue to be treated before the energy causing the destruction is transferred into the tissue.

schickt wird. Dementsprechend ist es ein vorrangiges Ziel der vorliegenden Erfindung, einen Apparat zu schaffen, der in zuverlässiger Weise Zerstörungen in einer vorgegebenen Zielfläche erzeugt.is sent. Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide an apparatus which reliably generates destruction in a given target area.

Die vorliegende Erfindung schafft ein neues Puls-Echo-Ultraschallsystem für die thermische.Behandlung von Gewebe, das dazu geeignet ist, nacheinander in einer Abbildungsbetriebsart und einer Zerstörungserzeugenden Betriebsart zu arbeiten, wobei das zu behandelnde Gewebe zuerst in der Abbildungsbetriebsart lokalisiert wird und dann in der die Zerstörung erzeugenden therapeutischen Betriebsart durch Betreiben des Ultraschallübertragers bei wesentlich angehobenen Leistungspegeln behandelt wird.The present invention provides a new pulse-echo ultrasound system for the thermal treatment of tissue, which is suitable for this, one after the other in one Imaging mode and a destructive mode to work with the tissue to be treated is localized first in the imaging mode and then in the destructive therapeutic Operating mode is treated by operating the ultrasonic transmitter at significantly increased power levels.

Gemäß eines bevorzugten Ausführungsbeispieles hat ein Hochleistungs-Übertrager mit kurzer Abklingzeit einen Konuswinkel von wenigstens umgefähr 30° und ungefähr 60° in typischen Fällen und wird auf ein ellipsoidförmiges Volumen mit ungefähr 3 mm Durchmesser gebündelt.According to a preferred embodiment, a high power transmitter with a short decay time has one Cone angles of at least about 30 ° and about 60 ° in typical cases and becomes ellipsoidal Volume approximately 3 mm in diameter bundled.

Eine Wärmesenke, wie zum Beispiel ein Wasserbeutel, wird zwischen dem Übertrager und der Haut vorgesehen, um die Wärme von dem Oberflächengewebe zu absorbieren. In einem anderen Ausführungsbeispiel sind sowohl A-Schirmbilddarstellungen als auch B-Schirmbilddarstellungen vorgesehen, um in der abbildenden Betriebsweise verwendet zu werden.A heat sink, such as a water bag, is provided between the transducer and the skin to protect the Absorb heat from the surface tissue. In another embodiment, both are A-screen displays and B-screen displays are intended to be used in the imaging mode.

Das bevorzugte Verfahren dieser Erfindung besteht daher aus dem Abbilden des Gewebes in der Nähe des speziellenThe preferred method of this invention, therefore, consists of imaging the tissue in the vicinity of the particular one

Gewebes, das behandelt werden soll, mittels eines Pulsen Tissue to be treated by means of pulsing

^ou Echo-Ultraschallabbildungssystems mit einem Ultraschall-Übertrager, der mit einem physiologisch hinnehmbaren Leistungspegel betrieben wird. Wenn einmal der zu behandelnde Abschnitt des Gewebes lokalisiert ist, wird vorzugsweise eine A-Schirmbilddarstellung benutzt, um sicherzugehen, daß das Gewebe direkt unter der Brennpunktfläche des abbildenden Systemes gelegen ist. ^ou echo ultrasound imaging system with an ultrasound transmitter that is operated with a physiologically acceptable power level. Once the portion of tissue to be treated is located, an A-screen display is preferably used to ensure that the tissue is located directly below the focal area of the imaging system.

Die Lage des Abbildungssystemes relativ zu dem zu behandelnden Gewebeteil wird beibehalten, während die Übertragerleistung auf Pegf1 angehoben wird, bei denen die Behandlung ausgeführt vird. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel werden derartige Anstiege der Übertragerleistung durch Betreiben des Übertragers mit wesentlich höheren Amplituden bewirkt. Nach der Behandlung wird der übertrager wiederum mit physiologisch hinnehmbaren Leistungspegeln betrieben, um den behandelten Teil des Gewebes vorzugsweise unter Verwendung der B-Schirrabilddarstellung für diesen Zweck abzubilden. Demgemäß erleichtern das System und das Verfahren der vorliegenden Erfindung das genaue Anwenden von Hochleistungs-Ultraschall-Energie auf den Teil des Körpergewebes, der behandelt werden muß.The position of the imaging system relative to the tissue part to be treated is maintained while the transducer output is maintained is raised to Pegf1 on which the treatment is carried out. In the preferred embodiment such increases in the transformer power are caused by operating the transformer at significantly higher levels Causes amplitudes. After treatment, the transmitter will again be using physiologically acceptable power levels operated to the treated portion of the tissue preferably using the B-screen display map for this purpose. Accordingly, the system and method of the present invention facilitate this applying high-powered ultrasound energy precisely to the part of the body tissue that needs to be treated.

Die Verwendung eines Hochleistungs-Übertragers mit kurzer Abklingzeit zu diesem Zweck erlaubt eine passende Auflösung des zu behandelnden Gewebeteils, und erlaubt das Umschalten des gleichen Übertragers in dessen Hochleistungs-Therapie-Betriebsweise um eine die Zerstörung bewirkende Energie aufzubringen.The use of a high performance transformer with a short The decay time for this purpose allows the tissue part to be treated to be appropriately disintegrated and allows switching of the same transformer in its high-performance therapy mode of operation to cause the destruction To raise energy.

Demgemäß ist es ein wichtiges Ziel der vorliegenden Erfindung, ein verbessertes Verfahren und ein verbessertes Gerät für die thermische Behandlung von Gewebe mittels eines externen Puls-Echo-Ultraschallsystems zu schaffen.Accordingly, it is an important object of the present invention to provide an improved method and an improved one To create a device for the thermal treatment of tissue by means of an external pulse-echo ultrasound system.

Nachfolgend wird unter Bezug auf die Zeichnung ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung näherA preferred exemplary embodiment of the invention is described in greater detail below with reference to the drawing

beschrieben.
30described.
30th

Die einzige Figur 1 ist ein Blockdiagramm des bevorzugten Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung.The sole Figure 1 is a block diagram of the preferred embodiment of the present invention.

Im Hinblick auf die nachfolgende Beschreibung wird der Fachmann erkennen, daß die beschriebenen Materialien und Verfahren verändert werden könnten, ohne vom Grund-In view of the following description, those skilled in the art will recognize that the materials described and procedures could be changed without

gedanken der vorliegenden Erfingung, der durch die beiliegenden Ansprüche festgelegt ist, abzuweichen.thoughts of the present invention by the enclosed Claims is set to vary.

Die vorliegende Erfindung schafft ein neues Verfahren zum Abbilden und thermischen Behandeln von ausgewählten Körpergeweben mittels Ultraschall, und, genauer gesagt, schafft ein neues Verfahren zum Behandeln von Krampfadern. Ein Gewebe 100 in der Nähe einer Krampfader 102, die unter der Haut 103 liegt, wird von einem Ultraschall-Abbildungssystem, wie zum Beispiel dem diagrammartig in Fig.. 1 dargestellten Ultraschall-Abbildungssystem dargestellt. In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Ultraschall-Abbildungssystem ein Puls-Echo-Abbildungssystem mit einem Hochleistungs-Übertrager 201 mit kurzer Abklingzeit, einem Pulser 203 mit niedriger Leistung und einer Abbildungseinrichtung, wie zum Beispiel einem A-Schirmbilddarstellungssystem 207 (Schirmbilddarstellung von Amplitude zu Entfernung) und/oder einem 5-Schirmbilddarstellungssystem 205 (Darstellung von Entfernung zu Azimut). Dem Fachmann ist klar, daß das A- und B-Darstellungssystem zu einem einzigen Abbildungssystem zum gleichzeitigen Darstellen auf vorbestimmten Abbildungszeilen kombiniert werden kann. In diesem Fall können die Abbildungssysteme 205 und 207 zu einer einzigen Einheit kombiniert werden. Um die vom Übertrager 201 auf den zu behandelnden Aderabschnitt ausgesendete Ultraschallstrahlung zu bündeln, sollte eine Ultraschallinse 209 zwischengeordnet werden, um den Ultraschall auf die Ader mit einem Konuswinkel von wenigstens 30 , vorzugsweise aber mehr als 60° zu bündeln. Zwischen der Linse 209 und der Haut 103 liegt eine Wärmesenke 211, die ein Wasserbeutel sein kann, der die Wärme von der Gewebeoberfläche während der die Zerstörung erzeugenden Hochleistungsbetriebsart abzieht.The present invention provides a new method for imaging and thermally treating selected Body tissues using ultrasound, and, more specifically, creates a new method of treating varicose veins. A tissue 100 near a varicose vein 102 underlying the skin 103 is examined by an ultrasound imaging system, such as the ultrasound imaging system illustrated diagrammatically in FIG. In the preferred embodiment, the ultrasound imaging system is a pulse-echo imaging system with a high power transmitter 201 with a short decay time, a pulser 203 with low power and a Imaging device such as an A-screen display system 207 (amplitude versus distance screen display) and / or a 5 screen display system 205 (representation of distance to azimuth). It will be understood by those skilled in the art that the A and B display systems can be combined into a single imaging system for simultaneous display on predetermined image lines. In this case, the Imaging systems 205 and 207 can be combined into a single unit. To the from the transformer 201 to the To bundle the ultrasonic radiation emitted to be treated vein section, an ultrasonic lens 209 be interposed to apply the ultrasound to the vein with a cone angle of at least 30, preferably but to bundle more than 60 °. Between the lens 209 and the skin 103 is a heat sink 211, which is a Can be a water bag that removes heat from the tissue surface during the high-power mode of operation that causes the destruction withdraws.

Der Fachmann erkennt, daß eine gute akustische Kopplung zwischen dem übertrager 201, der Linse 209, der Wärmesenke 211 und dem darunterliegenden Körpergewebe 100 während des Abbildens und des Erzeugens der Zerstörung hergestellt werden sollte.Those skilled in the art will recognize that there is a good acoustic coupling between the transmitter 201, the lens 209, the heat sink 211 and the underlying body tissue 100 should be made during imaging and creating the destruction.

Bei Krampfaderanwendungen ist es vorzuziehen, eine Linse 209 zu verwenden, die den Ultraschall auf eine Brennpunktfläche bündelt, die ein ellipsoidartiges Volumen von ungefähr 3 mm Durchmesser hat, das in einer Tiefe von ungefähr 0,6 bis ungefähr 1,3 cm unter der Hautoberfläche liegt. Geeignete Ultraschallinsen für diesen Anwendungsfall sind üblicherweise beschichtet, um Mehrfach" reflexionen zu verhindern, die anderenfalls den AufbauFor varicose vein applications it is preferable to have a lens 209 to use, which focuses the ultrasound on a focal surface, which is an ellipsoid-like volume about 3 mm in diameter, that at a depth from about 0.6 to about 1.3 cm below the surface of the skin lies. Suitable ultrasonic lenses for this application are usually coated to provide multiple " to prevent reflections that would otherwise build up

¹^ einer derartigen Brennfläche negativ beeinflussen würden. ¹ ^ would negatively affect such a focal surface.

Beim Durchführen der bevorzugten Krampfaderbehandlung wird das Abbildungssystem positioniert, um den Abschnitt 102a der Ader 102, die behandelt werden soll, zu lokalisieren und abzubilden. Dieser Teil des Vorgehens wird bei dem mittels des Schalters 113 in die Abbildungsbetriebsart geschalteten System ausgeführt. Mittels des Schalters 215 kann die B- und/oder A-Abbildungsweise während dieser Phase des Vorgehens ausgeführt werden. In jedem Fall enthalten diese Abbildungssysteme Anzeigen . 219 oder 221 mit"Indizes bzw. Anzeigen 223a-b oder 225 ab, die die Brennfläche des Übertragers darstellen. Vorzugsweise wird zu diesem Zeitpunkt die A-Schirmbilddarstellung in Kombination mit der B-Schirmbilddarstellung verwendet',In performing the preferred varicose vein treatment, the imaging system is positioned around the section 102a to locate and map the vein 102 to be treated. This part of the process will in the system switched to the imaging mode by the switch 113. Using the Switch 215 may perform the B and / or A mapping during this phase of the procedure. In in any case, these imaging systems contain advertisements. 219 or 221 with "indices or displays 223a-b or 225 from, which represent the focal surface of the transformer. Preferably, the A-screen display is used at this time used in combination with the B screen display ',

um sicherzustellen, daß die Ubertragerlinsenanordnungto ensure that the transformer lens assembly

genau fokussiert bzw. gebündelt ist, so daß die Brennpunktfläche exakt mit dem Abschnitt 102a der zu behandelnden Ader übereinstimmt. Wenn eine derartige Abbildung ausgeführt worden ist, und die Ausrichtung der übertragerlinsen-35 is precisely focused or bundled so that the focal area exactly with the portion 102a of the to be treated Wire matches. When such imaging has been carried out, and the alignment of the relay lens 35

anordnung bezüglich des Aderabschnittes sichergestellt ist, kann der Schalter 213 umgelegt werden, um das Gerät in dessen eine Zerstörung hervorrufenden Betriebsweise oderarrangement with respect to the wire section is ensured, the switch 213 can be thrown to the device in its destructive mode of operation or

Hochleistungsbetriebsweise zu bringen (angedeutet durch die gestrichelte Linie der Lage des Schalters 213). In dieser Betriebsweise betreibt der Hochleistungspulser den übertrager 201 mit einem physiologisch nicht hinnehmbaren Leistungspegel, so daß thermisches Vernarben des Gewebes in der Brennfläche auftreten wird. Der Betrag der Leistung, der nötig ist, um das Gewebe in einer gegebenen Fläche zu zerstören, hängt vom Volumen der Brennfläche und der Minimumtemperatur ab, bei der thermisches Vernarben des gegebenen Gewebes wahrscheinlich auftreten wird. In den meisten Fällen wird bei Erwärmung des ellipsoidartigen Volumens der Brennpunktfläche von 37°C auf 6O⁰C ein derartiges Vernarben endgültig auftreten.Bring high-performance mode of operation (indicated by the dashed line of the position of switch 213). In this mode of operation, the high-power pulser operates the transmitter 201 at a physiologically unacceptable power level, so that thermal scarring of the tissue in the focal area will occur. The amount of power required to destroy the tissue in a given area depends on the volume of the focal area and the minimum temperature at which thermal scarring of the given tissue is likely to occur. In most cases, the volume of the ellipsoidal focus area of 37 ° C to 6O ⁰ C, such scarring is finally occur on heating.

-Das System mit zwei Betriebsweise gemäß der vorliegenden Erfindung wird teilweise durch die Verwendung eines Hochleistungs-übertragers mit kurzer Abklingzeit ermöglicht Zur Behandlung von Krampfadern ist es gegenwärtig wünschenswert, wenigstens einen Übertrager mit einer Abkling- Zeitkonstante auf 20 dB von nicht mehr als 3 Mikrosekunden vorzusehen, der dazu fähig ist, 1 Watt akustischer Leistung zu erzeugen.-The system with two modes of operation according to the present The invention is made possible in part by the use of a high power transmitter with a short decay time For the treatment of varicose veins, it is currently desirable to have at least one transmitter with a decay Provide a 20 dB time constant of no more than 3 microseconds capable of producing 1 watt of acoustic power to create.

Gegenwärtig wird angenommen, daß eine Abkling-Zeitkonstante von mehr als 3 Mikrosekunden nicht ausreicht, um einen Auflösungsgrad zu erreichen, der eine wirksame Darstellung der zu behandelnden Ader erlaubt. Andererseits sollte die Verwendung eines Übertragers mit einer akustischen Leistung von weniger als 1 Watt vermieden werden, da man annimmt, daß derartige Übertrager nicht das Gewebe in der Brennfläche Ln schneller Weise aufheizen, ohne einen nicht hinnehmbaren irad von darauffolgender Erhitzung und Beschadigur.g des umliegenden Gewebes zu erzeugen.It is currently believed that a decay time constant of more than 3 microseconds is not sufficient to achieve a degree of resolution that is effective Representation of the core to be treated allowed. On the other hand, using a transformer with a acoustic power of less than 1 watt can be avoided, since it is assumed that such transducers are not heat the tissue in the focal area Ln faster, without an unacceptable irad of subsequent Heating up and damaging the surrounding tissue produce.

Nach dem Ausführen der Gewebeschädigung wird der Schalter vorzugsweise in die Abbildungs-Betriebsart umgeschaltet,After the tissue damage has been carried out, the switch is preferably switched to the imaging mode,

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um die Art der während der Hochleistungs-Betriebsweise erzeugten Schädigung zu überprüfen. Zu diesem Zweck ist die Verwendung eines B-Sehirmbilddarstellungssystemes gegenwärtig aufgrund der systembedingten Überlegenheit dieses Systemes für diesen Zweck bevorzugt.to the type of during the high-performance operation to check the damage generated. For this purpose a B-screen display system is used currently preferred for this purpose due to the inherent superiority of this system.

Ein Fachmann erkennt, daß verschiedene Veränderungen der oben beschriebenen Übertrager-Linsen-Anordnung ausgeführt werden können, vorausgesetzt, daß die oben genannten Betriebseigenschaften aufrecht erhalten werden. Zum Beispiel kann anstelle eines mit einer Linse gekoppelten flachen Übertragers ein gekrümmter Übertrager vorgesehen sein (wobei die Ultraschallinse weggelassen wird), so lange der übertrager die Anforderungen an die Leistung und an die Abklingzeit, wie sie oben diskutiert wurden, erfüllt. Während in ähnlicher Weise Konuswinkel von über 60° bevorzugt sind, so können auch einstellbare Konuswinkel zur Gewebebehandlung in verschiedenen Tiefen verwendet werden, vorausgesetzt, daß bei jeder Einstellung der Konuswinkel groß genug ist, um sicherzustellen, daß eine. Beschädigung des über dem zu behandelnden Gewebe liegenden Gewebes nicht auftritt.One skilled in the art will recognize that various changes have been made to the transmitter-lens arrangement described above provided that the above operating characteristics are maintained. For example Instead of a flat transducer coupled to a lens, a curved transducer can be provided (omitting the ultrasonic lens) as long as the transmitter meets the performance requirements and at the cooldown as discussed above, met. While similarly cone angles of about 60 ° are preferred, adjustable cone angles can also be used for tissue treatment at different depths provided that at each adjustment the cone angle is large enough to ensure that a. Damage to the tissue overlying the tissue to be treated does not occur.

Ebenso wird der Fachmann erkennen, daß in Übereinstimmung mit der vorliegenden Erfindung verschiedenste Abbildungssysteme verwendet werden können, wie zum Beispiel. Sektorabtastungs- oder Linearverschiebungs-Systeme, und daß derartige Geräte geeignet sein werden, vorausgesetzt, daß der Auflösungsgrad eines derartigen Systems ausreicht,Likewise, those skilled in the art will recognize that various imaging systems in accordance with the present invention can be used such as. Sector scanning or linear translation systems, and that such devices will be suitable provided that the degree of resolution of such a system is sufficient

⁰^ um Gewebeabschnitte darzustellen, die nicht größer, sondern vorzugsweise um einiges kleiner sind als die effektive Schädigungsgröße, die während der Hochleistungs-Betriebsweise erzeugt wird. ⁰ ^ to show tissue sections that are not larger, but preferably somewhat smaller than the effective damage size that is generated during high-performance operation.

Wie oben dargelegt wurde, schafft die vorliegende Erfindung ein hervorragendes Verfahren und Gerät zum selektiven Vernarben von internen Körpergewebeteilen,As set forth above, the present invention provides an excellent method and apparatus for selective scarring of internal body tissues,

1 wie zum Beispiel Krampfadern. Die Verwendung eines Systemes mit zwei Betriebsarten erhöht die Wahrscheinlichkeit, daß ein genaues Anwenden der die Schädigung erzeugenden Energie die therapeutischen Ergebnisse hervor-1 such as varicose veins. Using a system with two modes of operation increases the likelihood of that precise application of the energy producing the damage will produce therapeutic results.

5 bringt.5 brings.

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Englewood, Colorado 80112, V.St.A.

Method and device for imaging and thermal treatment of tissue by means of ultrasound

Claims

ί 1.) Process for the thermal treatment of tissue, characterized by the following process steps;

a) imaging the tissue (100) in the vicinity of the tissue (102) to be treated by means of a pulse-echo ultrasound imaging system, which includes an ultrasonic transducer (201) operated at a physiologically acceptable frequency and amplitude;

b) Positioning the imaging system around the part (102) find and map the tissue to be treated; and

c) at Maintained! the location of the imaging system Increase the power level at which the transmitter

(201) is operated to thermally treat the tissue part (102).

2. The method according to claim 1, characterized in that the treatment is thermal scarring that takes place sufficiently close to a varicose vein (102).

3. The method of claim 1, further characterized by the step of again Operating the transducer (201) at a physiologically acceptable amplitude to the treated portion (102) of the To map tissue (100).

4. The method according to claim 3, characterized in that the image of the scanned Part (102) is displayed as a B-screen display.

5. The method according to claim 4, characterized in that the image of the part (102) of the tissue to be treated (100) as an A-screen display is displayed to ensure that the ultrasound is focused on the part (102) of the tissue (100) to be treated .

6. The method according to claim 5, characterized in that g e k e η η -

shows that during the positioning process step the part (102) of the webbing (100) into the focal surface of the imaging system is brought.

7. Pulse-echo Ultraschallsyste ι ^ O for the thermal treatment predetermined tissue, boiled, is used to mark the following features:

a) A transmission device (201) for generating and bundling ultrasound in a predetermined focal surface, which is remote from the transmitter device (201);

b) an imaging device (205, 207) for displaying

of images corresponding to echoes of the ultrasound generated by the transmitter device (201); and
5

C-) a pulser device (203,227) for operating the Transmission device; (201) optionally at a first, physiologically acceptable imaging amplitude and at a second, physialogically unacceptable amplitude that is sufficient to generate a thermal Effect treatment of the tissue (102) in the focal surface.

8. Apparatus according to claim 7, characterized in that g e k e η η -

shows that the transmitter device (201) includes a transmitter (201) and a lens (209).

9. Apparatus according to claim 7, characterized in that the focal surface is a generally

² ^ ellipsoidal volume about 3 mm in diameter.

10. Apparatus according to claim 7, characterized in that the cone angle from the focal surface

^ 5 to the transmitter device (201) is at least approximately 30 °.

11. Apparatus according to claim 7, characterized in that the transmission device (201) has a

Contains high power transformer (201) with a short decay time.

12. Apparatus according to claim 11, characterized in that the transmitter (201) in operation through the pulser (203) at a physiologically acceptable level a decay time constant of less than approximately 3 microseconds to 20 dB.

Device according to Claim 11, characterized in that the transmitter (201) is operated to produce at least 1 watt of acoustic power.

14. Apparatus according to claim 7, further characterized by a heat sink device (211), which is arranged between the transmitter device (201) and the tissue (100), un: heat from the surface of the tissue to absorb.

15. Apparatus according to claim 14, characterized g e. k e η η draws that the heat sink device (211) contains a water bag (211).