CS270064B1

CS270064B1 - Method of surge generator's spark gap's points regulation for non-invasive lithotrity and device for realization of this method

Info

Publication number: CS270064B1
Application number: CS884771A
Authority: CS
Inventors: Pavel Ing Csc Sunka; Vaclav Rndr Babicky; Zbysek Barta; Jiri Mudr Rndr Csc Benes; Karel Rndr Csc Kolacek; Vaclav Prof Mudr Drsc Kordac; Cestmir Rndr Stuka
Original assignee: Pavel Ing Csc Sunka; Vaclav Rndr Babicky; Zbysek Barta; Jiri Mudr Rndr Csc Benes; Karel Rndr Csc Kolacek; Kordac Vaclav; Cestmir Rndr Stuka
Priority date: 1988-07-01
Filing date: 1988-07-01
Publication date: 1990-06-13
Also published as: EP0349915B1; DE68912424T2; DE68912424D1; CS477188A1; EP0349915A1; JPH02154749A

Abstract

The proper distance of tips (3, 4) of electrodes of an aqueous spark gap of a generator of shock waves for non-invasive lithotrypsis is determined on the basis of measured time intervals required from the moment of starting of charging of the functional capacitor or from the moment of its partial charging up to the moment of discharge of the aqueous spark gap, which time interval has to be for a proper operation within limits of predetermined tmin and tmax.

Description

Vynález в· týká způsobu regulace hrotů Jiskřiště generátoru rázových vln pro nelnvazní lithotrypsii a zařízení к provádění způsobu·The invention relates to a method for controlling spikes of a shock wave generator for non-invasive lithotrypsia and to a device for carrying out the method.

Zařízení pro generování rázové vlny pro lékařské aplikace, to je pro neinvazní odstraňování ledvinových a žlučových kamenů, využívají fokusované rázové vlny. Opakované generace rázové vlny je při tom dosahováno vysokonapětovýml výboji ve vodním Jiskřišti. Odtud se šíří kulová rázová vlna, která se fokusuje do prostoru ohniska odrazem na stěnách reflektoru, tvořeného dutým rotačním elipsiodem. ' 'Shockwave generating devices for medical applications, i.e. for non-invasive removal of kidney and gallstones, use focused shockwaves. The repeated generation of the shock wave is achieved by a high voltage discharge in the water spark gap. From there, a spherical shock wave propagates, which is focused into the focus space by reflection on the reflector walls formed by a hollow rotating ellipse. ''

Dosud známá jiskřiště, popsaná v něm. spisech č. 2635635, 3316337, 3543881 neumožňují kompenzovat opotřebení hrotů elektrod Jiskřiště, ke kterému dochází při průchodu vysokých amplitud impulsního proudu potřebných pro vytvoření rázové vlny. Životnost neregulovatelných Jiskřišf Je proto poměrně nízká. Jiskřiště s nastavitelnými hroty Jsou zpravidla ovládána mechanicky, způsob jejich nastavování Je však empirický a závislý na zkušenostech obsluhy. Většina regulačních metod Je tedy založeny na snímání vzdálenosti či polohy hrotů jiskřiště a může tak zhruba kompenzovat úbytek elektrod. Nemůže však postihnout změnu geometrie povrchu elektrod. Přitom změna geometrie povrchu hrotů významně ovlivňuje rozložení elektrického pole v nej bližším okolí hrotů Jiskřiště a tedy i velikost průrazného napětí.The hitherto known sparks described therein. Nos. 2635635, 3316337, 3543881 do not allow to compensate for the wear of the spark gap electrode tips, which occurs when the high amplitudes of the pulse current required to produce a shock wave pass through. The lifetime of unregulated Sparks is therefore relatively low. Sparks with adjustable tips They are usually controlled mechanically, but the way of adjusting them is empirical and depends on the experience of the operator. Therefore, most control methods are based on sensing the distance or position of the spark gap tips and can roughly compensate for electrode loss. However, it cannot affect the change in the electrode surface geometry. At the same time, the change in the geometry of the tips of the tips significantly affects the distribution of the electric field in the proximity of the spark gap tips and hence the breakdown voltage.

Uvedený nedostatek odstraňuje způsob regulace hrotů jiskřiště generátoru rázových vln pro neinvazní lithotrypsii podle vynálezu. Jeho podstata spočívá v tom, že se měří čas od začátku nabíjení nebo od stavu nabití funkčního kondenzátoru do okamžiku průrazu vodního Jiskřiště· načež se podle zjištěného časového intervalu provede nastavení hrotů Jiskřiště generátoru.This drawback removes the method of regulating the spark gap tips of the non-invasive lithotrypsia generator of the present invention. It is based on the measurement of the time from the start of charging or from the state of charge of the functional capacitor to the point of breakage of the water spark gap.

Podstata zařízení, opatřeného dvěma stavitelnými elektrodami spočívá v tom, že oba hroty elektrod Jsou uloženy v pouzdru, opatřeném výřezy, vymezujícími prostorový úhel, do kterého se šíří rázová vlna, přičemž horní vedení hrotu elektrody Je vytvořeno v· tvaru kužele s vrcholovým úhlem odpovídajícím úhlu rozevření reflektoru. Podle alternativního provedení může být zařízení opatřeno pohyblivým hrotem ve tvaru drátu, proti němuž je umístěno horní vedení hrotu elektrody, vytvořené ve tvaru kužel· s vrcholovým úhlem odpovídajícím úhlu rozevření reflektoru.The principle of a device provided with two adjustable electrodes is that the two electrode tips are housed in a housing provided with cut-outs defining a spatial angle to which the shock wave propagates, the upper guide of the electrode tip being cone-shaped with an apex angle corresponding to an angle opening the reflector. According to an alternative embodiment, the device may be provided with a movable wire-shaped tip against which the upper tip of the electrode tip is formed in the shape of a cone with an apex angle corresponding to the opening angle of the reflector.

Základní výhoda způsobu a zařízení podle vynálezu spočívá v prodloužení životnosti Jiskřiště na několikanásobek stávající Životnosti, v záruce dobré reprodukovatelnosti Jednotlivých rázů a tím zvýšení efektivnosti léčby. Jiskřiště s nastavitelnými hroty může být opatřeno snímačem Jejich vzájemné polohy, vlastní regulační Jednotkou a akčním Členem, například elektromechanickým převodníkem pro nastavování hrotů jiskřiště. Pokud je údaj z čidla, kontrolujícího polohu hrotů jiskřiště, vyveden na displej, je možno regulovat polohu hrotů i ručně.The main advantage of the method and apparatus according to the invention lies in the prolongation of the spark gap lifetime to several times the existing lifetime, in the guarantee of good reproducibility of the individual impacts and thus an increase in the treatment efficiency. The spark gap with adjustable spikes can be provided with their relative position sensor, its own control unit and an actuator, for example an electromechanical converter for adjusting the spark gap tips. If the data from the sensor controlling the position of the spark gap points is brought to the display, it is possible to regulate the position of the points manually.

Způsob a zařízení podle vynálezu jsou dále blíže popsány na průběhu napětí na Jiskřlšti dle obr. 1, příkladu a dvou konstrukčních variantách, znázorněných na obr. 2 a 3 na připojených výkresech.The method and apparatus according to the invention are described in more detail below on the voltage waveform of the spark gap according to FIG. 1, the example and the two constructional variants shown in FIGS. 2 and 3 in the accompanying drawings.

Na obr. 1 je graficky znázorněn průběh napětí na JiskřiŠU rázových vln в vyznačením časových intervalů použitých к regulaci, kde U značí napětí na Jiskřlšti, t čas v ms.Fig. 1 is a graphical representation of the voltage waveform on the shock wave spark gap, indicating the time intervals used for control, where U denotes the spark gap voltage, t time in ms.

Jak Je patrno z obr. 1, napětí se po impulsním nabití funkčního kondenzátoru na něm pomalu snižuje svodem před odpor vody v jiskřlšti. Pokud Je doba mezi počátkem nabíjení a průrazem Jiskřiště kratší než » nastal výboj dřív než byl funkční kondensátor dostatečně nabit a je třeba zvětšit vzdálenost elektrod. Pokud je naopak doba mezi počátkem impulsního nabíjení a průrazem vodního Jiskřiště větší než 1_тдх» odpovídající přípustné variabilitě výbojového napětí U, eventuálně к výboji vůbec nedojde, je třeba vzdálenost elektrod zkrátit.As can be seen from FIG. 1, the voltage decreases slowly after the impulse charge of the functional capacitor, before the water resistance in the spark gap. If the time between the start of charging and the spark gap breakdown is shorter than »the discharge occurred before the functional capacitor was sufficiently charged and the electrode spacing should be increased. If, on the other hand, the time between the start of the impulse charging and the breakthrough of the water spark gap is greater than 1 _тдх »corresponding to the permissible variability of the discharge voltage U, eventually there is no discharge at all, the electrode gap must be shortened.

Způsob regulace Je proto takový xThe control method is therefore x

Při začátku nabíjení funkčního kondenzátoru, nebo při jiném definovaném stavu nabíjení funkčního kondenzátoru, se začne měřit čas, který uplyne do okamžiku průrazu vodního jiskříště nebo Jiného okamžiku spojeného definovaně s průrazem vodního Jiskřiště. Tento časový údaj je použit pro řízení vzdálenosti elektrod. Při krátké době mezi počátkem nabíjení a průrazem, kdy nedojde к plnému nabití funkčního kondenzátoru. Je hroty elektrod potřeba oddálit. Při dlouhé době mezi počátkem nabíjení a průrazem Jiskřiště, kdy dochází již к čáetečnému vybití funkčníhoAt the start of the charging of the functional capacitor, or at any other defined charging state of the functional capacitor, the time elapses until the time of the breakthrough of the water spark or at another point associated with the breakthrough of the water spark. This time is used to control the electrode spacing. With a short time between charging start and breakdown, when the functional capacitor is not fully charged. The electrode tips need to be removed. At a long time between the start of charging and the spark gap, when the functional discharge

CS 27ooó4 B1 kondensátoru· je nutno vzdálenost hrotů zvětšit.CS 27ooó4 B1 of the capacitor · the distance between the tips must be increased.

PříkladExample

Při ověřovacích zkouškách zařízení byl změřen minimální čas t^j 4o ms a maximální čas l 3oo ms. Až do 12o expozice rázové vlny nevybočil změřený čas z rozmezí t , až t . max ^{r J J J} min maxDuring the validation tests of the device, a minimum time t 4 of 40 ms and a maximum time of 1300 ms were measured. The measured time did not deviate from the t to t range up to 12o of the shock wave exposure. max ^{r JJJ} min max

Poté bylo nastavení vzdálenosti elektrod o o,2 mm. Další regulace byla poté provedena až po 3o rázech.Thereafter, the electrode gap was adjusted by 0.2 mm. Further regulation was then performed after 3o shocks.

Ověřovací zkoušky byly prováděny na zařízení podle PV 7916-87 8 kapacitou výbojového kondensátoru 1 uF. při napětí lo kV. Za těchto podmínek je na rozdrcení velkého žlučového kamene potřeba přibližně 3oo rázů.Validation tests were performed on a device according to PV 7916-87 8 with a discharge capacitor capacity of 1 µF. at lo kV. Under these conditions, approximately 300 shocks are required to crush a large gallstone.

Zařízení podle vynálezu» znázorněné na obr. 2 sestává z reflektoru _1» к němuž je připojen funkční kondensátor 2. V ohnisku elipsoidu reflektoru JL je upraveno vlastní jiskřiště, tvořené horním hrotem 3 a spodním hrotem 4, které jsou uloženy v pouzdru J5, které mimo nosnou funkci je určeno к přívodu proudu do horního hrotu X Pouzdro 5 je opatřeno výřezy X Tyto výřezy vymezují prostorový úhel» do kterého se šíří rázová vlna» vyvolaná výbojem v Jiskříš ti. Horní vedení 7* hrotu 3 elektrody je vytvořeno ve tvaru kužele o vrcholovém úhlu» který odpovídá úhlu rozevření reflektoru 1. Alespoň jedna elektroda zařízení je opatřena neznázorněným posuvným zařízením.The device according to the invention shown in FIG. 2 consists of a reflector 1 to which a functional capacitor 2 is connected. In the focal point of the ellipsoid of the reflector J1 there is a spark gap formed by the upper tip 3 and the lower tip 4. The support function is designed to feed current to the upper tip X. The housing 5 is provided with cut-outs X These cut-outs define the spatial angle »to which the shock wave» caused by the spark discharge occurs. The upper guide 7 'of the electrode tip 3 is formed in the form of a cone with an apex angle corresponding to the opening angle of the reflector 1. At least one electrode of the device is provided with a sliding device (not shown).

Na obr. 3 je znázorněno alternativní provedení jiskřiště. V reflektoru 1 je upraveno jiskřiště, sestávající z pohyblivého hrotu 8 ve tvaru drátu» proti němuž je umístěno horní vedení 7, které je vytvořeno ve tvaru kužele s vrcholovým úhlem odpovídajícím úhlu rozevření reflektoru 1. Pohyblivý hrot je opatřen ne znázorněným posuvným ústrojím·FIG. 3 shows an alternative embodiment of the spark gap. In the reflector 1 there is a spark gap consisting of a movable wire-shaped tip 8 against which an upper guide 7 is arranged, which is formed in the shape of a cone with a vertex angle corresponding to the opening angle of the reflector 1.

Zařízení podle obr. 2 a 3 pracuje následujícím způsobem. Po naplnění reflektoru .1 vodou a uložení pacienta na jeho horní Část» se provede zaměření léčeného místa a mezi hroty 3, 4 ae pomocí funkčního kondensátoru 2 vyvolá výboj, jehož energie se fokusovanou rázovou vlnou přenese do léčeného místa pacienta. Zjistí-li se opotřebení jiskřiště, respektive hrotů 3» 4» provede se jejich nastavení ne znázorněným posuvným ústrojím.The apparatus of FIGS. 2 and 3 operates as follows. After the reflector 1 has been filled with water and the patient is placed on the upper part thereof, the treatment site is measured and a discharge is produced between the tips 3, 4 and a functional capacitor 2, the energy of which is transferred to the treatment site by the focused shock wave. If the spark gap or the tips 3 »4» are detected, they are adjusted by means of the sliding device not shown.

Claims

SUBJECT OF THE INVENTION

1. A method for controlling the spark-gap spark generator spikes for non-invasive lithotripsy, characterized in that the time from the start of charging or from the state of charge of the functional capacitor to the point of breakdown of the water spark gap is measured.

2. Apparatus for carrying out the method according to claim 1, provided with adjustable electrodes, characterized in that the two electrode tips (3, _9, 4) are housed in a housing (5) provided with cut-outs (б) defining a spatial angle. The electrode tip is cone-shaped at an apex angle corresponding to the opening angle of the reflector (1) and at least one electrode is provided with a sliding device.

Device according to claim 2, characterized in that it is provided with a movable wire-shaped tip (8). opposite to which the upper lead (7) of the electrode tip is formed in the form of a cone at an apex angle corresponding to the opening angle of the reflector (1), the movable tip (8) being provided with a fr ' ₄ sliding device.