DE3833862C2 - - Google Patents
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- DE3833862C2 DE3833862C2 DE19883833862 DE3833862A DE3833862C2 DE 3833862 C2 DE3833862 C2 DE 3833862C2 DE 19883833862 DE19883833862 DE 19883833862 DE 3833862 A DE3833862 A DE 3833862A DE 3833862 C2 DE3833862 C2 DE 3833862C2
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- G—PHYSICS
- G10—MUSICAL INSTRUMENTS; ACOUSTICS
- G10K—SOUND-PRODUCING DEVICES; METHODS OR DEVICES FOR PROTECTING AGAINST, OR FOR DAMPING, NOISE OR OTHER ACOUSTIC WAVES IN GENERAL; ACOUSTICS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G10K15/00—Acoustics not otherwise provided for
- G10K15/04—Sound-producing devices
- G10K15/043—Sound-producing devices producing shock waves
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- Engineering & Computer Science (AREA)
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- Multimedia (AREA)
- Surgical Instruments (AREA)
- Ultra Sonic Daignosis Equipment (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung
fokussierter Stoßwellen nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Solche Geräte sind für die Lithotripsie
geeignet. Unter Stoßwellen werden hier auch schwächere
Druckpulse verstanden, deren Intensität ausreicht,
um in Körpern von Lebewesen Veränderungen zu
verursachen, wie z.B. Bewegung von Steinen oder
Erwärmung von Gewebe.
Aus der DE-OS 35 43 867 ist eine Einrichtung zum räum
lichen Orten und Zerstören von Konkrementen in Körper
höhlen mit Ultraschall bekannt, die zwei
Schallwellenquellen hat. Eine dieser Schallwellen
quellen (B-Scanner) ist nur zum Orten von Konkrementen,
nicht zu ihrer Zerstörung geeignet.
Aus der DE-PS 23 51 247 ist ein Lithotripter mit einer
punktförmigen Stoßwellenquelle und einem Abbildungs
system (einem Reflektor) bekannt. Diese Vorrichtung
bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.
Aus der DE-OS 31 19 295 ist ein Lithotripter mit
flächenhafter Quelle bekannt. Diese ist entweder als
Kugel-Kalotte selbstfokussierend ausgebildet oder
eben. Zur Fokussierung werden dann Abbildungssysteme
wie Reflektoren, Linsen oder elektrische Ansteuerungen
der unterschiedlichen Zonen der Stoßwellenquelle
benötigt.
Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 88 02 995 ist ein
Lithotripter mit zwei Stoßwellenquellen bekannt. Zum
einen werden Stoßwellen extrakorporal erzeugt und
durch die Haut zum Stein geleitet, zum anderen werden
die Stoßwellen am Ende eines Lichtleiters in der Nähe
des Steins erzeugt.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine flexible und viel
seitige Stoßwellenquelle, insbesondere für die Litho
tripsie vorzuschlagen, die die positiven Eigenschaften
der einzelnen, an sich bekannten Stoßwellenquellen
wie hohe Flexibilität und hohe Zertrümmerungsleistung
vereint.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer
Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausge
staltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unter
ansprüchen.
Kern der Erfindung ist die Doppelnutzung des zum Foku
ssieren von Stoßwellen geeigneten Abbildungssystems
durch Stoßwellen, die von zwei verschiedenen Quellen
stammen.
In einer bevorzugten Ausführung ist die zweite Stoß
wellenquelle ein ebener, kreisförmiger Schwinger (z.B.
eine mit Piezokeramikelementen belegte Scheibe). Das
Abbildungssystem ist ein rotationssymmetrischer Körper
mit ebener Rückseite und gekrümmter Vorderseite. Dieser
Körper ist so ausgeführt, daß er für die Punktquelle
als Reflektor und für die flächenhafte Stoßwellenquelle
zusammen mit dem Medium im Reflektor als Linse wirkt,
so daß bei geeigneter Dimensionierung und Materialwahl
beide Quellen einen gemeinsamen objektseitigen Fokus
besitzen. Die zweite Stoßwellenquelle und der
abbildende (die Stoßwellen fokussierende) Körper sind
bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet,
insbesondere hat der Körper eine
rotationsellipsoidförmige Vorderfläche. Die erste
Stoßwellenquelle befindet sich bevorzugt in der
Symmetrieachse der beiden vorgenannten Bauelemente.
Ein gemeinsamer Brennpunkt und ideale geometrische
Abbildungseigenschaften (keine sphärische Aberration)
liegen vor, wenn Ellipsoidexzentrizität und
objektseitige Brechzahl übereinstimmen. Neben der
(vorzugebenden) Fokuslänge des Systems bestimmt letztere
Bedingung die Auswahl geeigneter Materialen und die
geometrische Form.
Das die Stoßwellen fokussierende Abbildungssystem
besteht - z.B. bei einer Füllung des Reflektors mit
Wasser - bevorzugt aus einem metallischen Material,
mit dem die Doppelwirkung (Linse und Reflektor) erfüllt
werden kann. Das Abbildungssystem ist mit der
flächenhaften Stoßwelle (z.B. dem piezokeramischen
Schwinger oder dem Transducer) bündig verbunden, was
durch Klebung oder Reibschweißen erreicht werden kann.
In der Mitte dieses Körpers befindet sich eine
zentrale, axiale Öffnung, in der z.B. die erste
Stoßwellenquelle (die Elektrode) angeordnet ist. Das
von der Vorderfläche des abbildenden Körpers gebildete
Rotationsellipsoid kann für die Anwendung mit einem
Wasserkissen zur Ankoppelung an den Patientenkörper
abgeschlossen sein.
Der flächenhafte Schwinger kann segmentiert sein.
Diese Segmentierung kann z.B. bei einem piezokera
mischen Transducer aus einzelnen Elementen bestehen
(mosaikartige Ausführung), um den Schwinger vor Zer
störung durch Hochspannungspulse zu schützen. Der
mechanische Abschluß des Piezoschwingers ist dabei
so gewählt, daß möglichst breitbandige akustische Pulse
(Stoßwellen) erzeugt werden.
Der flächenhafte Schwinger kann auch eine dynamische
Fokussierung haben. Dies kann in der segmentierten
Ausführung dadurch erreicht sein, daß die einzelnen
Elemente radial zeitlich versetzt angesteuert werden.
Dadurch besteht die Möglichkeit, verschiedene Foci
der beiden Stoßwellensysteme zu erzielen, den Fokus
zu variieren oder bei nichtidealer Fokussierung durch
das Rotationsellipsoid den Fehler durch elektronische
Ansteuerung zu kompensieren. Der flächenhafte Schwinger
kann auch selbst gekrümmt sein. Dies ist z.B. dann
vorteilhaft, wenn die Ellipsoidexzentrizität und die
objektseitige Brechzahl der Linse verschieden sind,
so daß sie für das eine oder andere Stoßwellensystem
eine nicht-ideale Fokussierung ergibt, die ohne elek
tronische Hilfsmittel korrigiert wird. Dabei ist die
Form des Schwingers entweder konkav oder konvex zu
wählen, je nach dem, ob die Exzentrizität größer oder
kleiner als die Brechzahl ist.
Der die Stoßwellen fokussierende abbildende Körper
kann auch solche Krümmungen haben, daß verschiedene
Foci erreichbar sind. Dies tritt immer dann auf,
wenn die Exzentrizität und die Brechzahl verschieden
sind. Dies kann vorteilhaft genützt werden, falls
in der Anwendung verschiedene Fokuslängen benötigt
werden, was durch unterschiedliche Steinlagen oder
Patientengrößen bedingt sein kann.
Durch die erfindungsgemäße Integration zweier Stoß
wellenquellen unterschiedlicher Eigenschaften mit
separater elektrischer Versorgung in einem Behand
lungssystem sind neue Behandlungsstrategien möglich.
So ergeben sich unter anderem die Möglichkeiten
- a) mit dem Piezosystem im niederenergetischen Bereich und verschiedenen Arbeitszyklen vorzubehandeln oder Ultraschallyse zu betreiben,
- b) durch alternierende Ansteuerung der beiden Quellen oder gezielte zeitliche Versetzung der beiden Pulse die Steinzertrümmerung durch die kombinierte Anwen dung zu verbessern.
Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.
Die Figur zeigt eine Vorrichtung zum Zerkleinern von
Steinen im Körper eines Patienten P. Die Vorrichtung
ist gegenüber dem Patientenkörper so angeordnet, daß
der zweite Brennpunkt (F 2) mit dem Ort des Steins
im Patienten P zusammenfällt. Die Vorrichtung enthält
eine erste Stoßwellenquelle, hier die Elektrode E,
deren Funke, der eine Stoßwelle erzeugt, im Brennpunkt
F 1 eines abbildenden Körpers K liegt. Der Körper K
hat eine rotationselliptische Symmetrie und leitet
alle in seinem Brennpunkt F 1 erzeugten Stoßwellen
durch Reflexion an seiner Vorderseite in den zweiten
Brennpunkt. Dies ist durch die Wellennormale N 1 in
der Figur angedeutet. Die Vorrichtung enthält eine
zweite Stoßwellenquelle, hier den piezokeramischen
Schwinger S. Diese Stoßwellenquelle ist hier rotations
symmetrisch und eben ausgeführt. Die vom Schwinger S
erzeugten Stoßwellen laufen durch den abbildenden
Körper K, dessen vordere Grenzfläche hier die Stoß
wellen zum Brennpunkt F 2 ablenkt. Eine beispielhafte
Stoßwelle ist durch die Normale N 2 dargestellt. Nicht
gezeigt sind die Komponenten der elektrischen Strom-
und Spannungsversorgung für die beiden Stoßwellenquel
len E und S, wobei eine oder beide der Quellen auch
starke Ultraschallsender sein können.
Nicht gezeigt sind auch die Komponenten zur Einleitung
der Stoßwellen in den Patientenkörper, sowie
Ausführungen mit konkav oder konvex gekrümmten flächi
gen Stoßwellenquellen. Der Form der Stoßwellenquellen
entspricht jeweils die Hinterseite des abbildenden,
die Stoßwellen fokussierenden Körpers.
Claims (8)
1. Vorrichtung zur Erzeugung fokussierter Stoß
wellen, mit einer ersten punktförmigen
Stoßwellenquelle und einem Abbildungssystem
zum Fokussieren der Stoßwellen, dadurch
gekennzeichnet, daß eine zweite, flächenhafte
Stoßwellenquelle vorgesehen ist und daß das
Abbildungssystem auch die von der zweiten
Stoßwellenquelle erzeugten Stoßwellen
fokussiert.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet
durch einen hinter der ersten Stoßwellenquelle
(Elektrode E) angeordneten ebenen kreisförmigen
Schwinger (S) als zweite Stoßwellenquelle
und einen rotationssymmetrischen Körper (K)
mit ebener Rückseite und gekrümmter Vorder
seite als Stoßwellen fokussierendes
Abbildungssystem, wobei der Körper (K) für
die Punktquelle als Reflektor und für den
ebenen Schwinger (S) als Linse wirkt.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder Anspruch 2,
dadurch gekennzeichnet, daß das
Stoßwellen fokussierende Abbildungssystem
aus einem metallischen Material besteht.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 oder 3,
dadurch gekennzeichnet, daß der Schwinger (S)
segmentiert ist.
5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Stoßwellenquelle aus Einzelelementen
aufgebaut ist, die elektronisch zweitversetzt
angesteuert werden können.
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite Stoßwellenquelle (S) in ihrer Ober
fläche gekrümmt ist und daß das die Stoßwellen
fokussierende Abbildungssystem (Körper K)
an seiner Rückseite der Kontur der zweiten
Stoßwellenquelle entspricht.
7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch solche Krüm
mungen des Abbildungssystems, daß die von
beiden Stoßwellenquellen abgestrahlten Wellen
auf verschiedene Foci (F 2) gelenkt werden.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die
Vorderfläche des Abbildungssystems (Körper K)
Rotationssymmetrie hat, insbesondere als
Rotationsellipsoid ausgebildet ist, und daß
die erste Stoßwellenquelle (Elektrode E) in
der Symmetrieachse des Abbildungssystems (K)
angeordnet ist.
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- 1989-08-18 EP EP89115234A patent/EP0362529A1/de not_active Withdrawn
- 1989-09-08 JP JP1234561A patent/JPH02174839A/ja active Pending
Also Published As
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