DE4011108A1 - Stosswellenfokussierungslinse - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von Stoßwellen in den Körpern vom Patienten, insbesondere einen Lithotripter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Stoßwellen sind hier auch Druckwellen verstanden, deren Intensität für eine therapeutische Wirkung im Körper ausreicht.

Zur extrakorporalen Steinzerkleinerung ist es bekannt (DE-OS 37 39 392), ein ebenes Stoßwellenfeld durch eine Linse auf den Stein zu fokussieren. Die Brechkraft der dabei verwendeten Linse ist rotationssymmetrisch, so daß eine ebene akustische Wellenfront durch die Linse auf einen Punkt fokussiert wird. Die geringe laterale Ausdehnung des Brennpunkts erfordert eine relativ genaue Ortung und Justierung des Steines in diesem Brennpunkt. Die Atem­ beweglichkeit des Steines und Justagefehler können dazu führen, daß der Stein nicht getroffen wird, so daß mehrere Stoßwellenapplikationen oder neue Justierungen notwendig werden.

Aufgabe der Eerfindung ist es, eine solche Vorrichtung dahingehend zu verbes­ sern, daß die Trefferwahrscheinlichkeit auch bei ungenauer Justierung erhöht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Linse auf, die ein nahezu ebenes akustisches Wellenfeld in einen Linienfokus oder in einen Fokus abbildet, dessen Lateraldimensionen unterschiedlich sind. Das heißt, die Ausdehnung des Fokus ist in einer Lateraldimension (z. B. in der Höhe) größer als in der dazu senkrechten Richtung (z. B. in der Breite). Durch die strichförmige Fokus­ sierung ist die Ausdehnung des Fokus, also in einer bestimmten Richtung ver­ größert, wodurch die Justierung des Fokus auf einen Stein in dieser Richtung wesentlich unkritischer wird. Ein Grund für eine verminderte Treffsicherheit kann die Atemmitbewegung der Humankonkremente sein. Mit der Erfindung ist es möglich, die lange Achse des Fokusfeldes in Richtung der Atemver­ schiebungsachse, das heißt in der Regel in die Längsachse des Patienten, zu positionieren.

Das Prinzip der Erfindung besteht in der Fokussierung eines ebenen akusti­ schen Wellenfelds durch eine nichtrotationssymmetrische Linse, im Grenzfall durch das eindimensionale Analogen zu einer Kugellinse, einer sogenannten Zylinderlinse. Diese Linse ist nur in einer Dimension gekrümmt.

Im Regelfall, wenn die brechenden Flächen sphärisch ausgeführt sind, ergibt sich die Brennweite der Linse näherungsweise zu

mit
f = Brennweite,
n = akustischer Brechungsindex des Linsenmaterials,
R₁, R₂ = Krümmungsradien der vorderen und der hinteren Linsenseite.

Dabei sind alle Kombinationen von Krümmungsradien erlaubt, also von einer bikonvexen über eine plankonvexe, eine konkavkonvexe, eine plankonkave bis zu einer bikonkaven Linse.

Die Brechkraft ergibt sich dann im betrachteten Spezialfall nach obiger Formel in Abhängigkeit davon, ob das Medium eine höhere Schallgeschwindigkeit (z. B. Polystyrol) oder eine geringere Schallgeschwindigkeit (z. B. Silikonkau­ tschuk) als das Umgebungsmedium, in der Regel Wasser, hat.

Die Erfindung wird an Hand von vier Figuren näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung,

Fig. 2, 3 und 4 erfindungsgemäß verwendete Linsen.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Stoßwellenquelle S, die ein nahezu ebenes akustisches Wellenfeld aussendet. Dieses gelangt auf die Linse L und wird von dieser auf den Brennpunkt F fokussiert. Da erfindungsgemäß die Linse L in den beiden Lateraldimensionen unterschiedliche Brechkräfte hat, ist der Brennpunkt nicht kreisförmig, sondern hat die Form eines Ovals. In dieser Ausführung ist seine Ausdehnung in der Höhe größer als die in der Breite.

Fig. 2 zeigt unterschiedliche Linsen, die für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden können. Möglich ist die Verwendung von

• a) bikonvexen Linsen,
• b) plankonvexen Linsen,
• c) konkavkonvexen Sammellinsen,
• d) bikonkaven Linsen,
• e) plankonkaven Linsen und
• f) konkavkonvexen Zerstreuungslinsen.

Ob eine Linse als Sammel- oder als Zerstreulinse wirkt, hängt von den Brech­ zahlen des Linsenmaterials und des umgebenden Materials ab.

Fig. 3 zeigt die Linse L und die Zylinderlinse Z in jeweils drei zueinander senk­ recht stehenden Blickrichtungen. Zu erkennen ist, daß die Linse L in einer Richtung eine stärkere Krümmung aufweist, als in der dazu senkrechten Rich­ tung. Die Zylinderlinse Z weist nur in einer Richtung eine Krümmung auf, in der anderen Richtung ist sie eben (Krümmungsradius = ∞). Während die Linse L einen ovalen Brennfleck erzeugt, erzeugt die Zylinderlinse Z aus einem ebenen akustischen Wellenfeld eine Linie.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen eignen sich neben der Zerkleinerung von Konkrementen, wie Gallen- oder Nierensteinen, auch für andere Human­ applikationen, wie z. B. die Implantatlockerung mit Stoßwellen oder die Be­ handlung von Knochen. Gerade bei diesen Anwendungen kann ein nicht­ rotationssymmetrischer Fokus günstiger sein als ein kreisförmiger. Zur Be­ handlung langgestreckter Objekte, wie Knochen, eignen sich eine Zylinder­ linse Z besonders.

Fig. 4 zeigt eine Kombination aus einer sphärischen Linse L und einer Zylin­ derlinse Z, deren ebene Grenzflächen jeweils aneinanderliegen.

Claims (4)

1. Vorrichtung zur Einleitung von Stoßwellen in den Körper von Patienten, insbesondere Lithotripter, wobei im wesentlichen ebene Stoßwellen erzeugt und durch eine Linse (L) fokussiert werden, gekennzeichnet durch die Verwendung einer akustischen Linse (L), deren Brechkraft nicht rotationssymmetrisch ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse eine Zylinderlinse (Z) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brechkraft in einer Lateraldimension doppelt so groß ist wie in der dazu senkrechten Lateraldimension.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kombination aus einer Zylinderlinse (Z) und einer sphärischen Linse (L) vorgesehen ist.