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Elektrode zur Erzeugung eines hochfrequenten Feldes für die Durchwärmung von Stoffen, insbesondere von biologischen Geweben
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Hohlkörper eingekoppelt wird.
Bei einer derartigen Anordnung gilt für das Behandlungsobjekt die von der klassischen Methode der Kondensatorfeldbehandlung her bekannte Wärmeverteilung nur dann, wenn die Abmessungen des Objektes kleiner als etwa ein ZcLel der Wellenlänge des erregenden Hochfrequenzstromes sind. Sind sie grösser - das ist bei den praktisch vorkommenden Behandlungsfällen bei der Anwendung von dm-undcm-Wellen in der Hochfrequenz-Wnne-Therapie immer der Fall-so stellt das Objekt nicht mehr wie bei der üblichen KondensatorfeHbehandlung ein verlustbehaftetes Dielektrikum im elektrischen Wechselfeld dar, sondern den mit VerL'sr n. behafteten, der elektromagnetischenFeldenergie ausgesetzten Innenleiter eines schwin- genden Topiswelses.
Bei der Entwicklung der Elektrode wurde gefunden, dass im Behandlungsobjekt örtlich unterschiedli- che Wärmeverteilungen erzielt werdende nachdem. ob das Resonanzgebilde - gebildet aus Topfkreis und Behaadlungsobjekt-in (2n-l). --Resonanz oder in n. y-Resonanz erregt wird (n = 1, 2, 3...).
Es zeigte sich :
1. dass im Behandlungsobjekt eine Oberflächenentlastung (geringere Erwärmung des Unterhautfettgewebes im Verhältnis zum angrenzenden Muskelgewebe) eintritt, wenn z. B. durch entsprechende Dimensionierung der Ankopplungsstäbe in der Elektrode erreicht wird, dass sich die Oberfläche bzw. das Unterhautfettgewebe des Behandlungsobjektes im Spannungsminimum bzw. im Strommaximum der schwingenden Hochfrequenzfeldenergie befindet und
2. dass eine bevorzugte Erwärmung des Unterhautfettgewebes eintritt, wenn die Anregungsbedingungen derart geändert werden, z. B. die Ankopplungsstäbe um einen bestimmten Betrag verlängert werden, dass in der Nähe der Oberfläche des Behandlungsobjektes ein Spannungsmaximum bzw. Stromminimum entsteht.
Die Temperaturverteilungen im Unterhautfettgewebe und die in der angrenzenden Muskelschicht sind dann ähnlich derjenigen, die sich der Anwendung der Kondensatorfeldmethode in der Kurzwellentherapie ergibt. In tiefer gelegenen Muskelschichten kann es allerdings auf Grund von stehenden Wellen wieder zu Temperaturerhöhungen kommen.
Im folgenden wird zunächst die Elektrode beschrieben, die im oberflächennahen Gewebe des Behandlungsobjektes ein Spannungsminimumbzw. Strommaximum erzeugt. Die Wärmeverteilung, die sich mit Hilfe einer solchen Elektrode in einem biologischen Objekt ergibt, entspricht etwa-gleiche Wellenlängen vorausgesetzt-derjenigen Wärmeverteilung, die man erhalten würde, wenn man das Objekt zwischen zwei sich gegenüberstehenden elektromagnetischen Strahlern anordnen würde. Diese Wärmeverteilung ist in beiden Fällen umso günstiger, je grösser die benutzte Wellenlänge ist. Ein wesentlicher Vorteil der Elektrode nach der Erfindung besteht daher darin, dass sie ohne Schwierigkeiten auch für die Anregung durch längere dm-Wellen als die in der Praxis der dm-Wellen-Therapie augenblicklich üblichen Wellen (1, 25 dm) bemessen werden kann.
Auf diese Weise wird besonders günstige, bisher nur der Spulenfeldmethode eigene Wärmeverteilung (starke Fettentlastung) erzielt, d. h. das Fettgewebe wird im Verhältnis zum Muskelgewebe nur wenig erwärmt.
Mit der Elektrode nach der Erfindung gelingt es, das Verhältnis zwischen der Temperaturerhöhung im Unterhautfettgewebe und der Temperaturerhöhung im angrenzenden Muskelgewebe bis auf den Wert von 0, 2 herabzusenken. Die Wärmewirkung entspricht damit etwa der Wärmewirkung eines Strahlenfeldes gleicher Frequenz. Da die Strahlenenergie bei der Strahlenfeldmethode jedoch dem Körper nur von einer Seite zugeführt wird-sofern man nicht in umständlicher Weise zwei Strahler verwenden will-ergibt sich ein starker Intensitätsabfall zum Körperinnern hin.
Das Verhältnis der Erwärmung zwischen dem oberflächennahen Fettgewebe und den tiefer gelegenen Muskelgewebe ist aus diesem Grunde ungünstiger als bei der Elektrode nach der Erfindung, mit der das Behandlungsobjekt von zwei Seiten her mit einem gebündelten Energiestrom durchflutet wird und dabei in den tiefer gelegenen Muskelgewebe Warmewirkungen erzielt werden, wie sie mit der Strahlenfeldmethode nicht zu erreichen sind.
Die Grösse des Behandlungsraumes der verschiedenen Elektroden kann freizugigst nach Bedarf gewählt werden. Die optimale Abstimmung der Elektrode auf die Frequenz des hochfrequenten Betriebsstromes, sowie die Anpassung an den Wellenwiderstand der Energieleitung gewinnt man durch bekannte Transfomationsglieder, die gleichzeitig die Verbindung zwischen der Elektrode und der Energieleitung bilden, z. B. eine geeignet dimensionierte Verdickung des Endes des Innenleiters der Energieleitung auf eine Län-
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der der Fusspunktwiderstand der Elektroden gemessen werden kann, vorgenommen werden.
Für die Elektrode erster Art ergibt sich im Fusspunkt ein Widerstandsverlauf, der dem eines Reihenresonanzkreises entspricht, für die Elektrode zweiter Art ergibt sich dagegen ein Verlauf, der dem eines
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Parallelresonanzkreises entspricht.
Die Elektrode zweiter Art unterscheidet sich von der soeben beschriebenen nur durch eine andere Dimensionierung, z. B. durch Verlängerung der Koppelstäbe um einen bestimmten Betrag und entspricht somit äusserlich der Elektrode erster Art. Ferner erfordert sie anders dimensionierte Transformationsglieder zwischen Elektrode und Speisekabel. Das Verhältnis zwischen der Temperaturerhöhung im Unterhautfettgewebe und in der angrenzenden Muskelschicht beträgt etwa 5 : 1 gegenüber 10-20 : 1 bei der Kondensatorfeldmethode in der Kurzwellentherapie.
Die erfindungsgemässen Elektroden haben gegenüber dem Dipolstrahler, dessen räumliche Abmessungen immer in einem bestimmten eng begrenzten Verhältnis zur Wellenlänge des Generatorstromes stehen müssen, den weiteren Vorteil, dass man in der Dimensionierung der Elektroden für verschieden grosse Behandlungsobjekte praktisch nicht behindert ist.
Ausführungsbeispiele und weitere Erläuterungen zum Gegenstand der Erfindung werden nachfolgend an Hand der beigefügten Figuren gegeben. Übereinstimmende Bauelemente der dargestellten verschiedenen Elektrodenformen sind in den Figuren durch gleiche Bezugszeichen gekennzeichnet.
In der Fig. 1 ist in perspektivischer Darstellung eine Behandlungselektrode nach der Erfindung für medizinische Zwecke dargestellt, die aus einem beidseitig geschlossenen metallischen Hohlzylinder 2 besteht, dessen Längswand 3 eine Öffnung 4 aufweist. Parallel zu den beiden Stirnflächen 5,6 sind über kurze elektrisch leitende Verbindungsstäbe 7, 8 zwei Kondensatorplatten 9, 10 angeordnet. Eine konzentrische Energieleitung 11 ist auf der der Öffnung 4 gegenüberliegenden Seite in den Hohlzylinder 2 eingeführt. An dem Aussenleiter und an dem Innenleiter der Energieleitung 11 sind je ein parallel zur Längswand 4 des Hohlzylinders 2 orientierter Stab 12,13 zur transformatorischen Ankopplung der Elektrode an die Energieleitung 11 angeschlossen. Die Länge dieser beiden Stäbe bestimmt z.
B. die unterschiedliche
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Man kann den Abstand der Kondensatorplatten 9,10 auch einstellbar machen, um dadurch mit einer Elektrode verschieden grosse Behandlungsobjekte optimal erfassen zu können. In diesem Falle sind allerdings Mittel erforderlich, welche die mit der Abstandsvariation der Kondensatorplatten 9,10 eintretende Verstimmung der Behandlungselektrode wieder auszugleichen gestatten. Ein solches Mittel kann z. B. nach der Schnittdarstellung Fig. la aus einer von der Energieleitung 11 abzweigenden konzentrischen Stichleitung 11a mit veränderbarem Kurzschlusssteg 11b bestehen.
Gemäss Fig. 2 können die Kondensatorplatten 9,10 entfallen. In diesem Falle üben die Stirnflächen 5,6 des Zylinders 2 die kapazitive Wirkung der Anordnung aus. Eine in der Figur von der Elektrode losgelöst dargestellteisolierende, entsprecnend der Öffnung 4 geformte Abdeckplatte 14, soll verhindern, dass der Patient mit elektrisch leitenden Teilen der Elektrode in Berührung kommt, und dient gleichzeitig als Stützfläche für den Patienten.
In der Fig. 3 ist eine Elektrode von kastenförmigen Aufbau dargestellt, die insbesondere zur Behandlung
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wahlweise die eine oder die andere Wärmeverteilung erreichen kann. Um dem behandelnden Arzt die dazu erforderliche Einstellarbeit zu ersparen und um die Konstruktion der Elektrode möglichst einfach zu halten, empfiehlt es sich jedoch zwei besondere Elektroden vorzusehen, die wahlweise an die Energieleitung des Hochfrequenzgenerators, anzuschliessen sind.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Elektrode zur Erzeugung eines hochfrequenten Feldes für die Durchwärmung von Stoffen, insbesondere von biologischen Geweben, bestehend aus einem äusseren hohlkörperartigen mit einer Öffnung versehenem Leitergebilde und aus inneren Leiterteilen sowie zwei Stromzuführungsanschlüssen, dadurch gekennzeichnet, dass der Elektrodenaufbau so dimensioniert ist, dass er für die vorgesehene Frequenz des erregenden Hochfrequenzstromes als Topfkreis wirkt und auf diese Frequenz abgestimmt ist und dass die Öffnung des äusseren Leitergebildes derart angeordnet ist, dass das Behandlungsobjekt zwischen als Kapazitäten wirkendeelektrodenteileeinführbarist.