EP0258561A1 - Stosswellenquelle, insbesondere für die Lithotripsie - Google Patents
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- G10K9/12—Devices in which sound is produced by vibrating a diaphragm or analogous element, e.g. fog horns, vehicle hooters or buzzers electrically operated
Definitions
- the invention relates to a shock wave source with a line focus transverse to the direction of propagation of the emitted shock wave pulse.
- a shock wave source is, for example, part of a lithotripter for breaking kidney stones.
- a shock wave pulse is introduced into the patient from the outside via a coupling medium. This shock wave pulse is usually focused on the area of the calculus.
- shock wave source with a line focus.
- a shock wave source is known for example from DE-PS 34 17 985, column 4, lines 36 to 50.
- an axial line focus instead of a point-like focal point is described as advantageous.
- a broadening of the focus perpendicular to the direction of propagation of the shock wave with the same pressure amplitude in focus would require an increase in the shock wave energy proportional to the front surface, which leads to a substantial increase in the load on the electrodes generating the shock wave and the patient.
- side effects thus arise, for which the formation of a line focus transverse to the direction of propagation of the shock wave pulse has previously been assessed as disadvantageous.
- shock wave tubes with membrane and flat coil are such.
- B. from DE-OS 33 28 051 ( VPA 83 P 3248) known.
- a flat coil with a concave-spherical surface used in lithotripsy is known from DE-GM 84 13 031.8.
- the invention is based on the idea that a line focus transverse to the direction of propagation is nevertheless advantageous if the shock wave source dispenses with ignition electrodes and thus on expensive replacement parts, and that simultaneous sound reinforcement is provided with concrements in a position transverse to the direction of propagation of the shock wave reduced treatment time, less patient burden and increased profitability.
- the object of the invention is therefore to design a shock wave source of the type mentioned at the outset in such a way that a line focus arises transversely to the direction of propagation using a relatively long-lasting shock wave source without ignition electrodes.
- this object is achieved according to the invention by a membrane known per se and a flat coil known per se for the electromagnetic generation of the shock wave pulse, and by a concave-cylindrical shape of the flat coil.
- this object is achieved according to the invention by a membrane known per se and a flat coil known per se for the electromagnetic generation of the shock wave pulse, and by a concave-cylindrical acoustic lens arranged downstream of this membrane.
- this object is achieved according to the invention by two arranged side by side te shock wave generators with point focus, the main beam directions of which are aligned essentially parallel to one another.
- a shock wave generator 1 is shown, which is followed by a lens 3.
- the shock wave generator 1 is known per se in the prior art. It consists z. B. from a circular coil, which is upstream of a round copper membrane separated by an insulating film. If a high-voltage pulse is applied to the flat coil, the copper membrane is moved suddenly due to electromagnetic forces. A shock wave pulse is generated, which is transmitted to the lens 3 via a coupling medium.
- Such a shock wave generator 1 generally has a point focus.
- the lens 3 is a lens which is ground concavely and cylindrically on both sides and extends somewhat perpendicular to the plane of the paper. It is also possible to design the lens 3 to be concave-cylindrical only on its entry side 3a or on its exit side 3b. Between the lens 3 and the body of a patient P to be treated there is a flow path 5 filled with water, which is delimited by a closing membrane 7. The end membrane 7 lies against the patient 5 without air bubbles. It is important that the lens 3 does not create a point-like focal point, but rather a line focus L which is perpendicular to the central direction of propagation Z.
- the shock wave generator 1 and the lens 3 together form a shock wave source which has the center axis Z.
- the lens 3 can be rotated about the center axis Z. This can be done, for example, with a semicircular tooth ring 9 can be achieved in cooperation with a pinion 11.
- the ring gear 9 is attached to the lens 3 and the pinion 11 to a housing wall of the shock wave source 1, 3. By rotating the pinion 11 along the curved double arrow 13, for. B. by hand, the lens 3 and thus the line focus L is rotated about the center axis Z.
- a carriage 15 is provided, which runs in a groove of the shock wave generator housing and is displaceable in the direction of the double arrow 17, for. B.
- the lens 3 is positioned further away from or closer to the shock wave generator 1. This allows the line focus L to be shifted along the center axis Z.
- the rotation of the line focus L opens up the possibility of tracking the shock wave pulse to the treatment area when it changes its position; it allows particularly sensitive areas to be avoided. It is expedient to insert an orientation of the line focus L in the image system of the associated locating device (not shown).
- FIG. 2 shows a second embodiment of a shock wave source.
- a flat coil 22 is applied to a flat coil support 20, the surface of which is concave-cylindrical.
- the flat coil 22 is preferably designed according to one of the shapes shown in FIGS. 3 to 5.
- a membrane 24 is arranged separated from an insulating film.
- the membrane 24 is pressed against the edge of the flat coil carrier 20 by a clamping flange 26.
- a shock wave source in which the focusing device is integrated.
- a shock wave pulse is generated directly, which collects in a line focus L, that is to say perpendicularly to the paper plane.
- FIGS. 3 to 5 show suitable shapes for a flat coil 23A, 23B, 23C, such as either as a flat coil for generating a shock wave pulse with a rectangular cross section in connection with a concave-cylindrical lens according to FIG. 1, or directly as a rectangular flat coil 2, which is curved in a concave-cylindrical manner according to FIG. 3 shows a single spiral, which has a rectangular spiral path.
- Fig. 4 shows an elliptical spiral shape.
- Fig. 5 shows two square spirals, which are arranged side by side and thereby form a rectangular coil, because the two square spirals are preferably electrically connected in parallel.
- FIG. 6 shows an exploded view of a shock wave source with its essential elements for further illustration.
- a membrane 34 is arranged in front of a coil carrier 30 with a glued-on rectangular flat coil 33, which is again made in two parts here - separated by an insulating film (not shown).
- the membrane 34 is pressed against the coil carrier 30 in the assembled state by a clamping flange 36.
- An elongated lens 38 with a concave-cylindrical shape is arranged behind the clamping flange 36.
- the shock wave source here also has a center axis Z, about which it can be rotated along a curved double arrow 13.
- shock wave sources shown can not only be used in the field of lithotripsy, but can also be used in medicine wherever widened shock wave radiation is important.
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Abstract
Die Stoßwellenquelle umfaßt nach einer ersten Ausführungsform einen Stoßwellengenerator (1) mit nachfolgender akustischer Linse (3) oder nach einer zweiten Ausführungsform einen Flachspulenträger (20) mit vorgeformter Flachspule (22). In der ersten Ausführungsform dient die Linse (3) als fokussierendes Element. Sie ist konkav-zylindrisch geformt, so daß kein Brennpunkt entsteht, sondern ein Linienfokus (L). In der zweiten Ausführungsform ist die Flachspule (22) konkav-zylindrisch geformt, so daß der erzeugte Stoßwellenimpuls in einem Linienfokus (L) zusammengeführt wird. Die Stoßwellenquelle ist bevorzugt jeweils um ihre Zentrumsachse (Z) drehbar. Vorteil der Stoßwellenquelle ist der Linienfokus (L) quer zur Ausbreitungsrichtung, mit welchem länglich ausgedehnte Konkremente effektiv zerstört werden können. Dabei ist die Lebensdauer des Stoßwellengenerators (1) trotz verbreiterter Fokuszone nicht nachteilig beeinflußt, und die dem Patienten zugeführte Ultraschalleistung ist unkritisch.
Description
- Die Erfindung betrifft eine Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des ausgesandten Stoßwellenimpulses.
- Eine Stoßwellenquelle ist auf medizinischem Gebiet beispielsweise Bestandteil eines Lithotripters zur Zertrümmerung von Nierensteinen. Zu diesem Zweck wird von außen über ein Koppelmedium ein Stoßwellenimpuls in den Patienten eingeleitet. Dieser Stoßwellenimpuls wird in der Regel auf den Bereich des Konkrementes fokussiert.
- Bei länglichen oder nebeneinanderligenden Konkrementen kann es nützlich sein, eine Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus zur Verfügung zu haben. Eine solche Stoßwellenquelle ist beispielsweise aus der DE-PS 34 17 985, Spalte 4, Zeilen 36 bis 50, bekannt. Dort wird als vorteilhaft die Verwendung eines axialen Linienfokus anstelle eines punktförmigen Brennpunktes beschrieben. Weiterhin wird dort ausgesagt, daß eine Fokusverbreiterung senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Stoßwelle bei gleicher Druckamplitude im Fokus eine Erhöhung der Stoßwellenenergie proportional zur Frontfläche erfordern würde, was zu einer wesentlichen Erhöhung der Belastung der die Stoßwelle erzeugenden Elektroden und des Patienten führt. Bei der dort eingesetzten Stoßwellenquelle unter Zuhilfenahme von Zündelelektroden entstehen also Nebeneffekte, deretwegen die Ausbildung eines Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des Stoßwellenimpulses bisher als nachteilig bewertet wurde.
- Sogenannte Stoßwellenrohre mit Membran und Flachspule sind z. B. aus der DE-OS 33 28 051 (= VPA 83 P 3248) bekannt. Eine in der Lithotripsie eingesetzte Flachspule mit konkav-sphärischer Oberfläche ist aus dem DE-GM 84 13 031.8 bekannt.
- Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß ein Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung dennoch vorteilhaft ist, wenn bei der Stoßwellenquelle auf Zündelektroden und damit auf kostspieligen Ersatzbedart verzichtet wird, sowie davon, daß bei einer Lage von Konkrementen quer zur Ausbreitungsrichtung der Stoßwelle eine simultane Beschallung zu verkürzter Behandlungsdauer, geringer Patientenbelastung und erhöhter Wirtschaftlichkeit führt.
- Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Stoßwellenquelle der eingangs genannten Art so auszubilden, daß ein Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung entsteht unter Verwendung einer relativ langlebigen Stoßwellenquelle ohne Zündelektroden.
- In einer ersten Ausführungsform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine an sich bekannte Membran und eine an sich bekannte Flachspule zur elektromagnetischen Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine konkav-zylindrische Formgebung der Flachspule.
- In einer zweiten Ausführungsform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch eine an sich bekannte Membran und eine an sich bekannte Flachspule zur elektromagnetischen Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine dieser Membran nachgeordneten konkav-zylindrisch geformte akustische Linse.
- In einer dritten Ausführungsform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch zwei nebeneinander angeordne te Stoßwellengeneratoren mit Punktfokus, deren Hauptstrahlrichtungen im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
- Zu den bekannten Vorteilen des Linienfokus, wie z. B. größerer Wirkungsbereich, kommen bei einer solchermaßen ausgestatteten Stoßwellenquelle die Vorteile hinzu, die sich durch Weglassen der Zündelektroden ergeben. Dies ist insbesondere für die Lithotripsie, z. B. von Nierensteinen, von Bedeutung. Die Flachspule kann mit einem Spannungsimpuls beaufschlagt werden, welcher nur geringfügig größer ist als im Falles eines Punktfokus. So z. B. haben Versuche gezeigt, daß eine Spannungserhöhung von 15 kV im Falle des Punktfokus auf 19 kV für einen Linienfokus bei Verwendung einer konkav-zylindrischen Linse ausreichend ist, um die -6 dB-Fokuszone des Punktfokus von 8 mm auf ca. 40 mm beim Linienfokus zu vergrößern. Durch diese verhältnismäßig kleine Spannungserhöhung treten keine Nachteile bezüglich der Lebensdauer der Flachspule auf, und die Belastung des Patienten mit Stoßwellenenergie bleibt weiterhin unkritisch. Die Effektivität des Lithotripters wird aber wesentlich gesteigert, so daß eine geringere Behandlungsdauer erforderlich ist.
- Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
- Fig. 1 eine Stoßwellenquelle für die Nierenstein-Lithotripsie mit beidseitig konkav-zylindrisch geformter Linse im Querschnitt,
- Fig. 2 eine Stoßwellenquelle mit konkav-zylindrisch geformter Flachspule im Querschnitt,
- Fig. 3 eine rechteckförmige Flachspule in der Aufsicht,
- Fig. 4 eine elliptisch gestaltete Flachspule in der Aufsicht,
- Fig. 5 eine Flachspule mit zwei nebeneinander angeordneten quadratischen Spiralen in der Aufsicht und
- Fig. 6 eine Explosionszeichnung einer rechteckförmigen Stoßwellenquelle mit konkav-zylindrischer Linse.
- In Fig. 1 ist ein Stoßwellengenerator 1 gezeigt, dem eine Linse 3 nachgeordnet ist. Der Stoßwellengenerator 1 ist an sich im Stand der Technik bekannt. Er besteht z. B. aus einer kreisförmigen Spule, welcher durch eine Isolierfolie getrennt eine runde Kupfermembran vorgelagert ist. Wird an die Flachspule ein Hochspannungsimpuls gelegt, so wird die Kupfermembran aufgrund elektromagnetischer Kräfte schlagartig fortbewegt. Es entsteht ein Stoßwellenimpuls, welcher über ein Koppelmedium zu der Linse 3 übertragen wird. Ein solcher Stoßwellengenerator 1 hat im allgemeinen einen punktförmigen Fokus.
- Die Linse 3 ist vorliegend eine beidseitig konkav-zylindrisch geschliffene Linse, die sich um einiges senkrecht zur Papierebene erstreckt. Es ist auch möglich, die Linse 3 lediglich an ihrer Eintrittsseite 3a oder an ihrer Austrittsseite 3b konkav-zylindrisch auszubilden. Zwischen der Linse 3 und dem Körper eines zu behandelnden Patienten P befindet sich eine mit Wasser gefüllte Vorlaufstrecke 5, welche von einer Abschlußmembran 7 begrenzt ist. Die Abschlußmembran 7 liegt dabei luftblasenfrei an dem Patienten 5 an. Wichtig ist, daß durch die Linse 3 kein punktförmiger Brennpunkt entsteht, sondern ein Linienfokus L, welcher senkrecht zur zentralen Ausbreitungsrichtung Z verläuft.
- Der Stoßwellengenerator 1 und die Linse 3 bilden zusammen eine Stoßwellenquelle, welche die Zentrumsachse Z aufweist. Um eine Lageänderung des Linienfokus L zu erreichen ist die Linse 3 um die Zentrumsachse Z drehbar. Dieses kann beispielsweise durch einen Halbrunden Zahn kranz 9 im Zusammenspiel mit einem Ritzel 11 erreicht werden. Der Zahnkranz 9 ist dabei an der Linse 3 und das Ritzel 11 an einer Gehäusewand der Stoßwellenquelle 1, 3 befestigt. Durch Drehen des Ritzels 11 entlang dem gekrümmten Doppelpfeil 13, z. B. von Hand, wird die Linse 3 und damit auch der Linienfokus L um die Zentrumsachse Z gedreht. Weiterhin ist ein Schlitten 15 vorgesehen, welcher in einer Nut des Stoßwellengeneratorgehäuses verläuft und in Richtung des Doppelpfeils 17 verschiebbar ist, z. B. ebenfalls von Hand. Durch Verschieben des Schlittens 15 wird die Linse 3 weiter weg vom oder näher zum Stoßwellengenerator 1 positioniert. Dadurch läßt sich der Linienfokus L entlang der Zentrumsachse Z verschieben. Die Drehung des Linienfokus L eröffnet die Möglichkeit, den Stoßwellenimpuls jeweils auf das Behandlungsgebiet nachzuführen, wenn dieses seine Lage verändert; sie gestattet es, besonders empfindliche Zonen zu meiden. Dabei ist es zweckmäßig, eine Orientierung des Linienfokus L im Bildsystem der zugehörigen Ortungseinrichtung (nicht gezeigt) einzublenden.
- In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Stoßwellenquelle dargestellt. Auf einem Flachspulenträger 20 ist eine Flachspule 22 aufgebracht, deren Oberfläche konkav-zylindrisch ausgebildet ist. Die Flachspule 22 ist dabei vorzugsweise nach einer der in den Fig. 3 bis 5 bezeigten Formen ausgeführt. Vor der Flachspule 22 ist von einer Isolierfolie getrennt eine Membran 24 angeordnet. Die Membran 24 ist durch einen Spannflansch 26 an den Flachspulenträger 20 randseitig angedrückt. In diesem Fall liegt eine Stoßwellenquelle vor, in welche die Fokussierungseinrichtung integriert ist. Beim Wegschlagen der Membran 24 aufgrund der bereits erwähnten elektromagnetischen Kraftwirkung bei Anlegen eines Spannungsimpulses wird direkt ein Stoßwellenimpuls erzeugt, welcher sich in einem Linienfokus L sammelt, also senkrecht zur Papierebene. Auch hier ist es zweckmäßig, die Stoßwellenquelle um ihre Zentrumsachse Z drehbar auszubilden, um sich der Behandlungssituation anzupassen und um besonders emplfindliche Zonen im Patienten zu meiden.
- In den Figuren 3 bis 5 sind geeignete Formen für eine Flachspule 23A, 23B, 23C angegeben, wie sie entweder als ebene Spule zur Erzeugung eines Stoßwellenimpulses mit rechteckförmigem Querschnitt in Verbindung mit einer konkav-zylindrischen Linse gemäß Fig. 1 oder aber direkt als rechteckförmige Flachspule, welche gemäß Fig. 2 konkav-zylindrisch gekrümmt ist, zu verwenden ist. Fig. 3 zeigt dabei eine einzige Spirale, die einen rechteckförmigen Spiralgang aufweist. Fig. 4 zeigt eine elliptische Spiralform. Fig. 5 zeigt zwei quadratische Spirallen, die nebeneinander angeordnet sind und dabei eine rechteckförmige Spule ergeben, denn die beiden quadratischen Spiralen sind vorzugsweise elektrisch parallel geschaltet.
- Fig. 6 zeigt zur weiteren Veranschaulichung eine Explosionsdarstellung einer Stoßwellenquelle mit ihren wesentlichen Elementen. Einem Spulenträger 30 mit aufgeklebter rechteckiger Flachspule 33, die hier wieder zweiteilig ausgeführt ist, ist - durch eine Isolierfolie (nicht gezeigt) getrennt - eine Membran 34 vorgelagert. Die Membran 34 wird von einem Spannflansch 36 in zusammengesetztem Zustand gegen den Spulenträger 30 gedrückt. Hinter dem Spannflansch 36 ist eine langgestreckte Linse 38 mit konkav-zylindrischer Form angeordnet. Zwischen der Linse 38 und dem Patienten (nicht gezeigt) befindet sich eine elastische Abschlußmembran 40. Die Stoßwellenquelle weist auch hier eine Zentrumsachse Z auf, um welche sie entlang eines gekrümmten Doppelpfeiles 13 drehbar ist. Durch Drehen kann der Linienfokus, der quer zur Ausbreitungsrichtung Z gebildet wird, der Geometrie des zu zerstörenden Konkrements im Patienten angepaßt werden.
- Die gezeigten Stoßwellenquellen lassen sich nicht nur auf dem Gebiet der Lithotripsie einsetzen, sondern sind in der Medizin auch überall dort verwendbar, wo es auf eine verbreiterte Stoßwellen-Einstrahlung ankommt.
Claims (11)
1. Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des ausgesandten Stoßwellenimpulses, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Membran (24) und eine an sich bekannte Flachspule (22) zur elektromagnetischen Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine konkav-zylindrische Formgebung der Flachspule (22) (Fig. 2).
2. Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des ausgesandten Stoßwellenimpulses, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Membran und eine an sich bekannte Flachspule zur elektromagnetischen Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine dieser Membran nachgeordneten konkav-zylindrisch geformte akustische Linse (3) (Fig. 1).
3. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23B) eine elliptische Form aufweist (Fig. 4).
4. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23A, 23C, 33) eine rechteckförmige Gestalt aufweist (Fig. 3).
5. Stoßwellenquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23C, 33) aus zwei elektrisch parallel geschalteten, nebeneinander angeordneten Spiralen besteht (Fig. 5, 6).
6. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (38) an ihrer Eintritts- und an ihrer Austrittsseite (3a, 3b) konkav-zylindrisch geformt ist.
7. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23, 33) eben ausgebildet ist.
8. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie um ihre Zentrumsachse (Z) drehbar ist (Fig. 1, 6).
9. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (3) um ihre Zentrumsachse (Z) drehbar ist (Fig. 1).
10. Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des ausgesandten Stoßwellenimpulses, gekennzeichnet durch zwei nebeneinander angeordnete Stoßwellengeneratoren (1) mit Punktfokus, deren Hauptstrahlrichtungen im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
11. Stoßwellenquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stoßwellengenerator (1) eine Membran und eine Flachspule umfaßt.
Applications Claiming Priority (2)
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DE3622828 | 1986-07-08 | ||
DE3622828 | 1986-07-08 |
Publications (1)
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EP0258561A1 true EP0258561A1 (de) | 1988-03-09 |
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EP87109244A Withdrawn EP0258561A1 (de) | 1986-07-08 | 1987-06-26 | Stosswellenquelle, insbesondere für die Lithotripsie |
Country Status (2)
Country | Link |
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JP (1) | JPS6320076A (de) |
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Inventor name: NASER, GEORG, DIPL.-ING. (FH) Inventor name: REICHENBERGER, HELMUT, DR. DIPL.-PHYS. |