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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen.
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Stoßwellen
werden in zahlreichen medizinischen Bereichen angewendet. Der bekannteste
Bereich ist die therapeutische und kosmetische Anwendung bei der
Behandlung von beispielsweise Steinerkrankungen (z.B. Urolithasis,
Cholelithiasis) und der Narbenbehandlung in der Human- und Tiermedizin.
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Neuere
Einsatzgebiete betreffen die Zahnbehandlung, die Behandlung von
Arthrose, die Entfernung von Kalkablagerungen (z.B. Tendinosis calcarea),
die Behandlung von chronischen Tennis- oder Golferellenbogen (sog.
Epikondylopathia radialis oder ulnaris), von chronischen Schultersehnenbeschwerden
(sog. Tendinose der Rotatorenmanschette), und von chronischen Achillessehnenreizungen (sog.
Achillodynie).
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Weiterhin
wird die Stoßwellenerzeugung auch
zur Therapie bei Osteoporose, Paradontose, nichtheilenden Knochenbrüchen (sog.
Pseudarthrosen), Knochennekrosen und ähnlichen Erkrankungen eingesetzt.
Neuere Studien untersuchen auch einen Einsatz in Stammzellentherapien.
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Weiterhin
kann die Stoßwellenerzeugung auch
dazu verwendet werden, um mechanischen Stress, z.B. in Form von
Scherkräften,
auf Zellen auszuüben,
wobei deren Apoptose eingeleitet wird. Dies geschieht beispielsweise
mittels einer Initiierung des „Todesrezeptorweges" und/oder des Cytochrom c-Weges
und/oder einer Caspasen-Kaskade.
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Unter
Apoptose versteht man die Initiierung eines genetisch gesteuerten
Programms, welches zum "Zell-Selbstmord" einzelner Zellen
im Gewebeverband führt.
Dabei schrumpfen die betroffenen Zellen und ihre Organellen und
zerfallen in Bruchstücke, die
sogenannten apoptotischen Körperchen.
Diese werden anschließend
von Makrophagen und/oder Nachbarzellen phagozytiert. Die Apoptose
stellt somit einen nicht-nekrotischen Zelltod ohne Entzündungsreaktion
dar.
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Daher
ist die Verwendung von Stoßwellen
in allen Fällen
vorteilhaft, in denen es um die Behandlung von Erkrankungen mit
erniedrigter Apoptoserate geht, z. B. Tumorbehandlungen oder Virenerkrankungen.
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Die
Stoßwellenerzeugung
kann weiterhin besonders vorteilhaft zur Behandlung von nekrotisch veränderten
Bereichen und Strukturen im Muskelgewebe, insbesondere im Herzmuskelgewebe,
zur Anregung des Knorpelaufliaus bei arthritischen Gelenkserkrankungen,
zur Initiierung der Differenzierung von embryonalen oder adulten
Stammzellen in vivo und in vitro entsprechend dem umgebenen Zellverband,
zur Behandlung von Gewebeschwäche,
insbesondere von Cellulitis und zum Fettzellenabbau, sowie zur Aktivierung
von Wachstumsfaktoren, insbesondere von TGF-[beta], verwendet werden.
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Die
Stoßwellenerzeugung
kann ebenfalls zur Verhinderung einer Ödembildung und/oder ausweitung
sowie Ödemabbau,
zur Behandlung von Ischämie,
Rheuma, Gelenkserkrankungen, Kieferknochen (Paradontitis), kardiologische
Erkrankungen und Herzinfarkte, Paresen (Lähmungen), Nervenentzündungen,
Querschnittslähmungen,
Arthrose, Arthritis, zur Prophylaxe von Narbenbildung, zur Behandlung von
Narbenbildung bzw. Nervenvernarbung, zur Behandlung von Achillobursitis
und sonstigen Knochennekrosen verwendet werden.
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Eine
weitere Verwendung betrifft die Behandlung von Rückenmarks- und Nervenverletzungen,
zum Beispiel Rückenmarksverletzungen
mit einhergehender Ödemisierung.
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Stoßwellen
sind auch zur Behandlung von vernarbtem Sehnen- und Bändergewebe
sowie von schlecht heilenden offenen Wunden geeignet.
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Solche
schlecht heilende offene Wunden und Geschwüre werden als Ulcus oder auch
Ulzeration bezeichnet. Sie stellen eine Oberflächenzerstörung durch Gewebszerfall an
der Haut und/oder der Schleimhaut dar. Je nachdem welche Gewebeanteile getroffen
sind, wird bei oberflächlichen
Läsionen
von Exfoliation (nur Oberhaut betroffen) oder Exkoriation (Ober-
und Lederhaut betroffen) gesprochen.
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Zu
den durch Stoßwellen
behandelbaren offenen Wunden zählen
insbesondere ulcus cruris, ulcus hypertonicum, ulcus varicosum oder
ulcus terebrans aufgrund eines dadurch verursachten verbesserten
Heilungprozesses.
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Weiterhin
sind Stoßwellen
geeignet für
die Stimulation der Zellvermehrung und der Differenzierung von Stammzellen.
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Typische
Stoßwellenerzeuger
weisen ein Basisgerät
auf, an dem ein Therapiekopf anschließbar ist. Der Therapiekopf
weist einen integrierten Reflektor mit einer Stoßwellenquelle und einer Koppelmembran
auf.
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Der
Therapiekopf kann aus unterschiedlichen Materialien gefertigt werden
und muss je nach Art der Stoßquelle
weitere Schutzanforderungen erfüllen.
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Der
Therapiekopf weist ein Anschlusskabel zum Anschluss an ein Basisgerät auf. Der
Therapiekopf stellt für
den Endanwender eine Einheit dar.
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Typischerweise
sind die Therapieköpfe
an den Geräten
wechselbar, um zum einen unterschiedliche Therapieköpfe anbringen
zu können
oder aber den Therapiekopf für
Wartungs- oder Aufarbeitungsarbeiten abnehmen zu können.
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Der
im Therapiekopf integrierte Reflektor ist zumindest teilweise mit
einer Flüssigkeit
gefüllt.
Die Flüssigkeit
weist üblicherweise
einen Wellenwiderstand für
die Schallwellen auf, die dem Wellenwiderstand des zu behandelnden
Körpers
in etwa entspricht. Hierdurch wird ein leichtes Ankoppeln der Stoßwellen
an das Zielobjekt ermöglicht
und Verluste bei der Ankopplung werden minimiert.
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Zum
Befüllen
mit Flüssigkeit
des Reflektors oder zum Entleeren der Flüssigkeit kann der Therapiekopf
Ventile aufweisen.
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Die
Stoßquelle
ist typischerweise in einem Fokus (Primärfokus) oder in relativer Nähe zu einem Fokus
des Reflektors angeordnet.
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Die
Stoßquelle
wird durch eine geeignete Verbindung mit dem Basisgerät über die
Reflektoraufnahme verbunden. Das Basisgerät versorgt den Behandlungskopf
mit der notwendigen Energie. Je nach Gerät wird auch durch das Basisgerät die Anzahl
der Stöße mitgezählt.
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Die
Stoßquelle
ist beispielsweise eine Funkenentladungsstrecke, die durch zwei
sich gegenüberstehende
spitze Elektroden gebildet wird. Wenn an diese Elektroden eine Spannung
(üblicherweise
in der Größenordnung
von etwa 10 kV bis etwa 30 kV) angelegt wird und der Abstand der
Elektrodenspitzen nicht zu groß ist,
kommt es zwischen den Elektroden zu einem elektrischen Durchbruch
in Form einer Funkenentladung. Dabei hängt die Latenzzeit, also die Zeit
zwischen dem Anlegen der Spannung und dem elektrischen Durchbruch,
unter anderem vom Abstand der Elektrodenspitzen ab. Durch Abnutzung der
Elektrodenspitzen bei der Funkenentladung vergrößert sich dieser Abstand im
Laufe der Zeit. Wird der Abstand zu groß, zu erfolgt der Durchbruch
immer unzuverlässiger,
bis er schließlich überhaupt nicht
mehr möglich
ist.
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Die
EP 0 781 447 B1 beschreibt,
dass der Flüssigkeit
im Reflektor leitende, halbleitende oder polarisierbare Teilchen
mit einem Durchmesser von vorzugsweise zwischen einigen Mikrometern
und einigen hundert Mikrometern zugesetzt werden, die einen elektrischen
Durchbruch zwischen den Elektroden auch dann noch ermöglichen,
wenn der Abstand zwischen den Elektrodenspitzen so groß geworden ist,
dass ohne diese Teilchen keine Entladung mehr erfolgen würde.
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Funkenentladungssysteme
weisen in der Befüllung
ein sogenanntes Katalysatormaterial auf, das die bei Funkenentladung
entstehende Blasen reduzieren soll. Beispielsweise kann das Katalysatormaterial
Palladiumoxidhydrat aufweisen, das mittels Rehydrierung entstandenen
oder eingetretenen Wasserstoff binden kann. Da Katalysatormaterialien überwiegend
auf Edelmetallen basieren sind diese jedoch extrem teuer.
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Der
Reflektor wird üblicherweise
aus Edelstahlmaterialien oder Messinglegierungen gefertigt, um eine
Korrosion der Reflektoroberfläche
zu minimieren und gleichzeitig ein möglichst dichtes Material zur
Verfügung
zu haben, das gleichzeitig Schallwellen gut reflektiert.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Latenzzeit
bei der Stoßwellenerzeugung
weiter zu verringern, um die Zuverlässigkeit der Stoßwellenerzeugung
zu erhöhen.
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Diese
Aufgabe wird gelöst
durch eine Vorrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen mit zwei Elektroden
einer Funkenentladungstrecke, wobei die Vorrichtung mit einer kolloidalen
Suspension eines leitenden, halbleitenden oder polarisierbaren Stoffes in
Wasser gefüllt
ist. Vorzugsweise wird eine kolloidale Suspension von mikroskopischen
Aluminiumpartikeln in Wasser verwendet.
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Unter
einer kolloidalen Suspension wird üblicherweise eine Dispersion
von mikroskopischen festen Teilchen der Größenordnung 1 Nanometer bis
1 Mikrometer in einem flüssigen
Medium verstanden. Die Kolloidteilchen sind klein genug, so dass
die Brownsche Molekularbewegung das Absinken der Teilchen im Schwerefeld
verhindert. Somit wird sichergestellt, dass die leitenden, halbleitenden
oder polarisierbaren Kolloidteilchen zwischen den Spitzen der Elektroden
der Funkenentladungsstrecke bleiben.
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Durch
die geringe Größe der Kolloidteilchen ist
deren Beweglichkeit im flüssigen
Medium sehr groß,
was eine deutliche Erleichterung der Funkenentladung auch bei großen Elektrodenabständen ermöglicht.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
ist die Vorrichtung von einer stoßwellendurchlässigen Hülle umgeben
und in den Reflektor eines Stoßwellen-Therapiekopfes einsetzbar.
Dabei kann die Vorrichtung so in den Therapiekopf eingesetzt werden, dass
die Funkenentladungsstrecke auf oder nahe dem Primärfokus des
Reflektorellipsoids angeordnet ist, wodurch die Stoßwellen
optimal in den Zielfokus des Ellipsoids fokussiert werden.
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Die
Verbindung der Vorrichtung zur Erzeugung von Stoßwellen mit dem Therapiekopf
kann mittels einer Schraubverbindung, einer Steckverbindung, einer
Schnappverbindung, einer Bajonettverbindung oder mittels einer anderen
geeigneten Verbindung erfolgen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausführungsform
ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
selbst als Therapiekopf gestaltet, was eine einfachere Herstellung
erlaubt, da keine zusätzlichen
Verbindungen vorgesehen werden müssen.
Auch die Verwendung des Therapiekopfes wird dadurch erleichtert,
wenn keine fehlerträchtigen
Montageschritte von der Bedienperson vorgenommen werden müssen. Durch
die Verwendung einer kolloidalen Suspension wird sicher gestellt,
dass sich leitende, halbleitende oder polarisierbare Kolloidteilchen
zwischen den Elektroden der Funkenentladungsstrecke befinden, auch wenn
das Volumen, innerhalb dessen die Funkenentladung stattfindet, gegenüber dem
Gesamtvolumen des Reflektors sehr klein ist.
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Der
kolloidalen Suspension können
noch weitere Stoffe zugesetzt sein, beispielsweise solche, die die
Bildung größerer Gasblasen
bei der Funkenentladung unterdrücken,
indem sie die bei der Erzeugung von Stoßwellen entstehenden Gase (Wasserstoff
und Sauerstoff) absorbieren oder zur Reaktion bringen. Neben oder
zusätzlich
zu den oben schon erwähnten
Palladiumverbindungen können
hierzu starke Oxidations- und/oder Reduktionsmittel verwendet werden,
wie beispielsweise Metallkristallite und/oder Wasserkatalyte. Vorzugsweise
sind die hierzu verwendeten Substanzen wasserlöslich und/oder liegen als Feinpulver
vor.
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Anhand
der Zeichnung wird die Erfindung nachstehend eingehend erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines Therapiekopfes zur Stoßwellenbehandlung
mit einer erfindungsgemäßen Vorrichtung
zur Stoßwellenerzeugung
und
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2 eine
schematische Darstellung eines Therapiekopfes zur Stoßwellenbehandlung,
der als erfindungsgemäße Vorrichtung
zur Stoßwellenerzeugung
ausgebildet ist.
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Aus
der Darstellung gemäß 1 ist
ein Therapiekopf zur Stoßwellenbehandlung
zu sehen, in den eine erfindungsgemäße Vorrichtung (V) zur Stoßwellenerzeugung
eingesetzt ist. Der Therapiekopf besteht aus einem Gehäuse (G),
das einen Reflektor (R) aufweist, der durch einen in distaler Richtung
offenen Hohlraum gebildet wird. Die Form des Reflektors (R) ist
im Wesentlichen rotationssymmetrisch und entspricht einem Abschnitt
eines Ellipsoids. Die offene Seite des Hohlraums ist mit einer Verschlusskappe
(D) abgeschlossen, die aus einem eine gute Ankopplung der Stoßwellen
an den zu behandelnden Körperteil
garantierenden Material, z.B. Silikon, hergestellt ist. Der dadurch
entstehende abgeschlossene Hohlraum ist zumindest teilweise mit
einem flüssigen
Medium, z.B. Wasser, gefüllt.
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Auf
der proximalen Seite des Gehäuses
(G) befindet sich eine Aussparung, in die die erfindungsgemäße Vorrichtung
(V) zur Erzeugung von Stoßwellen
so eingesetzt werden kann, dass die Funkenentladungsstrecke (F)
auf oder nahe dem Primärfokus des
Reflektorellipsoids zu liegen kommt.
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Die
Vorrichtung (V) weist zwei Elektroden (E) auf, zwischen deren Spitzen
sich die Funkenentladungsstrecke (F) befindet. Der distale Abschnitt
der Vorrichtung (V), in dem sich die Funkenentladungsstrecke (F)
befindet, ist mit einer kolloidalen Suspension (S) von leitenden
Partikeln, z.B. aus Aluminium, in Wasser gefüllt. Die Trennwand zwischen
dem distalen Abschnitt der Vorrichtung (V) und ihrem proximalen
Abschnitt ist vorzugsweise so gestaltet, dass der aufgrund der Aussparung
im Gehäuse
fehlende Teil des Reflektorellipsoids ergänzt wird.
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Der
distale Abschnitt der Vorrichtung (V) ist von einem Hülle umgeben,
die aus einem eine gute Ankopplung der Stoßwellen an das Medium im Reflektorhohlraum
garantierenden Material besteht. Somit ist sichergestellt, dass
die von der Vorrichtung (V) im Primärfokus des Reflektors (R) erzeugten
Stoßwellen
in den Zielfokus im Körper
des Patienten fokussiert werden.
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Das
Gehäuse
(G) mit der eingesetzten Vorrichtung (V) kann in eine Therapiekopfaufnahme (nicht
gezeigt) eingesetzt werden, so dass die Elektroden (E) der Vorrichtung
(V) mit der Ansteuerungselektronik (nicht gezeigt) in elektrischen
Kontakt kommen.
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2 zeigt
eine alternative Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Vorrichtung
(V) zur Erzeugung von Stoßwellen.
Bei dieser Ausführungsform
ist die Vorrichtung (V) als Stoßwellen-Therapiekopf
ausgebildet und muss nicht, wie bei der Ausführungsform gemäß 1,
in diesen eingesetzt werden. Die beiden Elektroden (E), zwischen
deren Spitzen sich die Funkenentladungsstrecke (F) befindet, sind
fest mit dem Gehäuse
(G) so verbunden, dass die Funkenentladungsstrecke (F) auf oder
nahe dem Primärfokus
des Reflektorellipsoids zu liegen kommt.
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Der
durch Gehäuse
(G) und Verschlusskappe (D), die aus einem eine gute Ankopplung
der Stoßwellen
an den zu behandelnden Körperteil
garantierenden Material, z.B. Silikon, hergestellt ist, gebildete
Hohlraum ist zumindest teilweise mit einer kolloidalen Suspension
(S) von leitenden Partikeln, z.B. aus Aluminium, in Wasser gefüllt.
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Auch
die als Therapiekopf ausgebildete Vorrichtung (V) kann in eine Therapiekopfaufnahme (nicht
gezeigt) eingesetzt werden, so dass die Elektroden (E) der Vorrichtung
(V) mit der Ansteuerungselektronik (nicht gezeigt) in elektrischen
Kontakt kommen.
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- D
- Verschlusskappe
- E
- Elektrode
- F
- Funkenentladungsstrecke
- G
- Gehäuse
- R
- Reflektor
- S
- kolloidale
Suspension
- V
- Vorrichtung
zur Stoßwellenerzeugung