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Die
Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen
oder tierischen Körpers
mit mechanischen Druck- oder Stosswellen, mit einer Vorrichtung
zur Erzeugung der Druck- oder Stosswellen, die zumindest ein periodisch
bewegliches Schlagteil, einen Antrieb für das zumindest eine Schlagteil
und zumindest einen Prallkörper
aufweist, gegen den das zumindest eine Schlagteil zur Erzeugung
der Druck- oder Stosswellen im Prallkörper schlägt.
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Unter „Behandlung
des menschlichen oder tierischen Körpers" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung
beispielsweise die Behandlung von Weichgewebe, insbesondere zur
Schmerztherapie, die Behandlung von Knochengewebe, die Zertrümmerung von
Körpersteinen,
die Entfernung von Plaque in Gefäßen, die
Behandlung der Zähne,
aber auch das Entfernen von Knochenzement oder das Eintreiben von
Knochennägeln
oder -drähten
zu verstehen.
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Das
aus dem o.g. Dokument
DE
197 25 477 C2 bekannte medizinische Gerät dient zur Behandlung bei
Knochenbrüchen,
Enthesiopathien, Tendopathien oder auch bei Parodontose. Ein weiteres
Einsatzgebiet dieses bekannten Geräts ist die Schmerztherapie
im knochennahen Weichteilbereich des Haltungs- und Bewegungsapparates.
Alle diese Anwendungen des bekannten medizinischen Geräts sind auch
mit dem medizinischen Gerät
der vorliegenden Erfindung durchführbar.
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Das
bekannte Gerät
weist als Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stosswellen
ein periodisch bewegliches Schlagteil, einen Antrieb für das zumindest
eine Schlagteil und zumindest einen Prallkörper auf. Das Schlagteil des
bekannten medizinischen Geräts
ist ein entlang einer geraden Beschleunigungsstrecke hin und her
bewegliches Projektil, das über
einen Druckluftantrieb zwischen einer proximalen Ausgangsstellung
und einer distalen Endstellung, in der das Schlagteil gegen den
Prallkörper schlägt, bewegt
wird.
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Die
Ausgestaltung der Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stosswellen
mit einem linear hin und her beweglichen Schlagteil hat den Nachteil,
dass das Schlagteil für
jeden Schlag aus einer Ruhelage, in der das Schlagteil die Geschwindigkeit Null
hat, auf eine bestimmte Endgeschwindigkeit beschleunigt werden muss,
mit der das Schlagteil gegen den Prallkörper schlägt. Dies bedingt eine ausreichend
lange Beschleunigungsstrecke für
das Schlagteil, um die erforderliche Endgeschwindigkeit zu erreichen.
Wenn die Beschleunigungsstrecke nicht ausreichend bemessen ist,
oder das Schlagteil eine zu hohe Masse besitzt, kann das Schlagteil
nicht mit der erforderlichen Endgeschwindigkeit gegen den Prallkörper schlagen,
so dass die Erzeugung der Druck- oder Stosswellen nicht mit der
für die
Behandlung erforderlichen Energie erfolgen kann. Auch ist durch
die Hin- und Herbewegung des Schlagteils die Schlagfrequenz bei
dem bekannten Gerät
auf etwa 30 Hertz begrenzt, weil das Schlagteil nach jedem Schlag
wieder in seine Ausgangslage zurückkehren muss.
Die lineare Hin- und
Herbewegung des Schlagteils bedingt außerdem einen aufwändigen Antrieb,
und zwar sowohl im Fall eines Antriebs elektromagnetischer Art als
auch im Fall eines Antriebs pneumatischer oder sonstiger Art.
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Weitere
medizinische Geräte
zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen
Druck- oder Stosswellen sind aus den Dokumenten
DE 198 59 135 A1 ,
DE 196 18 972 A1 und
DE 196 24 446 C1 bekannt.
Das aus dem zuerst genannten Dokument bekannte Instrument dient
zum Eintreiben von Drahtstiften in Knochenmaterial, was vorliegend
ebenfalls als Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers verstanden
wird. Das an zweiter Stelle genannte Dokument offenbart ein medizinisches
Gerät zur
Zertrümmerung
von Körpersteinen,
und das an dritter Stelle genannte Dokument betrifft ein medizinisches
Gerät zur
Entfernung von Knochenzement. Auch diese bekannten medizinischen
Geräte
beruhen auf dem Prinzip der Erzeugung von Druck- oder Stosswellen
mittels eines linear hin oder her bewegbaren Schlagteils. Die verschiedenen
bekannten Geräte
unterscheiden sich nur jeweils durch die distalseitige Ausgestaltung
des Prallkörpers, über die
die Druck- oder Stosswelle an die Behandlungsstelle appliziert wird.
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Aus
dem Dokument
WO 94/17771 ist
ein weiteres Gerät
zur Schmerztherapie und/oder zur Beeinflussung des vegetativen Nervensystems
bekannt, bei dem eine Mehrzahl von Schlagteilen nacheinander unmittelbar
auf die Hautoberfläche
eines Patienten entlang einer linearen Beschleunigungsstrecke geschossen
werden, wonach sie aus einer distalen Öffnung des Gerätes herausfallen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Gerät der eingangs
genanten Art anzugeben, bei dem die Erzeugung der Druck- oder Stosswellen
auf andere Weise als bei den bekannten Geräten erfolgt.
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Erfindungsgemäß wird diese
Aufgabe dadurch gelöst,
dass das zumindest eine Schlagteil entlang einer Umlaufbahn beweglich
ist und beim Umlaufen entlang der Umlaufbahn gegen den zumindest einen
Prallkörper
schlägt.
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Das
erfindungsgemäße medizinische
Gerät löst sich
von dem Antriebskonzept der aus dem Stand der Technik bekannten
Geräte
zur Erzeugung von Druck- oder Stosswellen, indem bei dem erfindungsgemäßen Gerät das Schlagteil
auf einer Umlaufbahn bewegt wird. Dies bedeutet, dass das zumindest
eine Schlagteil stets in der gleichen Richtung bewegt werden kann
und zwischen den einzelnen Schlägen
gegen den Prallkörper
seine Bewegungsrichtung nicht umkehren muss. Entsprechend ist es auch
nicht erforderlich, das zumindest eine Schlagteil vor jedem Schlag
erneut aus einer Ruheposition zu beschleunigen.
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Die
Ausgestaltung der Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stosswellen
mit einem auf einer Umlaufbahn geführten Schlagteil hat des Weiteren
den Vorteil, dass die Baugröße des Geräts kleiner
gehalten werden kann als bei den herkömmlichen Druck- oder Stosswellengeräten, die
aufgrund der linearen Bewegung des Schlagteils eine wesentlich größere axiale
Länge besitzen
müssen,
um das Schlagteil auf die erforderliche Endgeschwindigkeit zu beschleunigen.
Außerdem
wird die Möglichkeit geschaffen,
eine Mehrzahl von Schlagteilen auf derselben Umlaufbahn umlaufen
zu lassen, was bei einem linear hin- und her beweglichen Schlagteil
nicht möglich
ist.
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In
bevorzugten Ausgestaltungen ist die Umlaufbahn des zumindest einen
Schlagteils kreisförmig,
ellipsenförmig
oder in Form einer Acht oder spiralförmig.
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Die
kreisförmige
Ausgestaltung der Umlaufbahn hat den Vorteil des geringsten konstruktiven Aufwands.
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Der
zumindest eine Prallkörper
sitzt vorteilhafterweise an einer Umfangsposition der Umlaufbahn.
Bei der Ausgestaltung der Umlaufbahn in Form einer Acht wird der Vorteil
erzielt, dass der Prallkörper
am Kreuzungspunkt der Umlaufbahnabschnitte und somit beispielsweise
bezüglich
des Antriebs zentriert angeordnet werden kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung sind eine Mehrzahl von
Schlagteilen vorgesehen, die entlang der Umlaufbahn verteilt angeordnet
sind und gemeinsam entlang der Umlaufbahn umlaufen und nacheinander
gegen den zumindest einen Prallkörper
schlagen.
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Das
Vorsehen einer Mehrzahl von Schlagteilen hat zum einen den Vorteil,
dass bei symmetrischer Anordnung der Schlagteile eine Unwucht in dem
Gerät vermieden
werden kann, und zum anderen, dass eine höhere Schlagfrequenz bei gleichzeitig
niedrigerer Umlaufgeschwindigkeit der Schlagteile erreicht werden
kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zumindest eine
Schlagteil mit Bewegungskomponente in Richtung quer zur Umlaufbahn
beweglich, um nach dem Anschlagen gegen den zumindest einen Prallkörper an
diesem vorbeilaufen zu können.
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Da
das zumindest eine Schlagteil aufgrund der Bewegung entlang einer
Umlaufbahn nach dem Schlag gegen den Prallkörper an diesem vorbeilaufen
muss, hat diese Maßnahme
den Vorteil, dass der Prallkörper
aufgrund des Schlags keinen Hub ausführen muss, wie dies bei bestimmten
Applikationen der Druck- oder Stosswellen von Vorteil ist, insbesondere
bei der Weichgewebebehandlung oder der Lithotripsie.
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Alternativ
hierzu kann jedoch auch der zumindest eine Prallkörper mit
einer Bewegungskomponente in Richtung quer zur Umlaufbahn beweglich sein,
damit das zumindest eine Schlagteil nach dem Anschlagen gegen den
zumindest einen Prallkörper vorbeilaufen
kann.
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Bei
dieser Ausgestaltung weicht also der Prallkörper nach dem Auftreffen des
Schlagteils diesem aus, wodurch das Schlagteil ohne oder im Wesentlichen
ohne Verände rung
seiner Bewegungsrichtung an dem Prallkörper vorbeilaufen kann. Diese Maßnahme hat
den Vorteil einer einfacheren Führung
des zumindest eines Schlagteils, das beispielsweise in dieser Ausgestaltung
mit einem Rotor starr verbunden sein kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der zumindest eine
Prallkörper
ein bewegliches Element auf, an dem das zumindest eine Schlagteil anschlägt, und
das dabei den Schlagimpuls auf den übrigen Teil des Prallkörpers überträgt.
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Diese
Ausgestaltung ist nun besonders vorteilhaft, um es zu ermöglichen,
dass das Schlagteil nach dem Anschlagen gegen den Prallkörper an
diesem vorbeilaufen kann, ohne dass der Prallkörper oder das Schlagteil eine
Beweglichkeit in Richtung quer zur Umlaufbahn besitzen müssen, da
sich das bewegliche Element am Schlagende des Prallkörpers entsprechend
bewegt und dem Schlagteil durch den Schlag ausweicht, so dass dieses
an dem Prallkörper
vorbeilaufen kann.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zumindest eine
Schlagteil mit einem durch den Antrieb in Drehung versetzbaren Rotor
verbunden, über
den die Umlaufbewegung des zumindest einen Schlagteils erzeugt wird.
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Diese
Ausgestaltung eignet sich insbesondere für einen Antrieb des zumindest
einen Schlagteils mittels eines Elektromotors, wobei der Rotor dann
vorzugsweise auf der Abtriebswelle des Elektromotors sitzt und an
der Peripherie des Rotors oder von dieser beabstandet das zumindest
eine Schlagteil angeordnet und mit dem Rotor verbunden ist.
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Dabei
kann das zumindest eine Schlagteil vorzugsweise mit dem Rotor über ein
flexibles Element verbunden sein.
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Diese
Ausgestaltung eignet sich im Zusammenhang mit einer der oben genannten
Ausgestaltungen, wonach das zumindest eine Schlagteil mit Bewegungskomponente in
Richtung quer zur Umlaufbahn beweglich ist. Als flexibles Element
kann beispielsweise eine Litze, ein Faden oder Seil verwendet werden,
wobei das Schlagteil beim Umlaufen entlang der Umlaufbahn über Fliehkräfte in Verbindung
mit dem flexiblen Element auf der Umlaufbahn gehalten wird.
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Alternativ
hierzu kann das zumindest eine Schlagteil vorzugsweise über ein
stabförmiges
Element mit dem Rotor verbunden sein.
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Eine
Verbindung des Schlagteils über
ein stabförmiges
Element stellt eine vorteilhaft stabile Verbindung mit dem Rotor
her, was den weiteren Vorteil einer wohl definierten Führung des
Schlagteils entlang der Umlaufbahn hat, wobei, falls eine Beweglichkeit
des Schlagteils mit Bewegungskomponente quer zur Umlaufbahn erforderlich
ist, das stabförmige Element
beispielsweise beweglich mit dem Rotor oder beweglich mit dem Schlagteil
verbunden ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zumindest eine
Schlagteil als relativ zum Rotor beweglicher oder als unbeweglicher
Vorsprung am Rotor selbst ausgebildet.
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Diese
Ausgestaltung stellt sich als fertigungstechnisch vorteilhafterweise
sehr einfach dar, da die Ausgestaltung des Schlagteils einstückig mit dem
Rotor erfolgen kann, beispielsweise durch Anformung von Vorsprüngen, Zähnen oder
dergleichen am Umfang des Rotors.
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Alternativ
zu den vorstehend genannten Ausgestaltungen mit einem Rotor ist
es ebenso bevorzugt, wenn das zumindest eine Schlagteil in einer Führung entlang
der Umlaufbahn läuft
und unmittelbar von dem Antrieb in Bewegung versetzt wird.
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Diese
Ausgestaltung eignet sich insbesondere für einen Antrieb mittels Druckluft,
die unmittelbar auf das zumindest eine Schlagteil wirkt und dieses
dadurch in Bewegung versetzt.
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Bei
allen zuvor genannten Ausgestaltungen weist das zumindest eine Schlagteil
vorzugsweise eine Oberfläche
auf, die zumindest in ihrem mit dem Prallkörper in Berührung kommenden Bereich rund oder
abgerundet ist.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass das zumindest eine Schlagteil leichter an
dem Prallkörper
vorbeilaufen kann, ohne sich mit diesem zu verhaken, zum anderen
ist bei dieser Ausgestaltung nicht für eine exakte relative Positionierung
des Schlagteils zum Prallkörper
bei der Schlagausübung
Sorge zu tragen, weil eine mehr oder weniger punktförmige Berührung zwischen
Schlagteil und Prallkörper
erfolgt.
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Das
zumindest eine Schlagteil kann gemäß einer weiteren bevorzugten
Ausgestaltung als Kugel, Zylinder oder als Teil davon ausgebildet
sein.
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Im
Fall, dass das zumindest eine Schlagteil eine Kugel ist, ist diese
vorzugsweise in zumindest einer fliehkraftseitigen oder einer fliehkraftabgewandten
Rinne, insbesondere in einem kugellagerähnlichen Käfig geführt.
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Der
Vorteil dieser Maßnahme
besteht darin, dass das zumindest eine Schlagteil auf seiner Umlaufbahn
wohl definiert geführt
ist.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist das zumindest eine Schlagteil
aus einem schlagharten Material, insbesondere aus Metall, Keramik
und/oder aus Kunststoff.
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Diese
Maßnahme
trägt nicht
nur vorteilhaft zur Erhöhung
der Lebensdauer des Schlagteils bei, sondern auch zu einer verbesserten
Erzeugung von Druck- oder Stosswellen, da die Schlagenergie nicht in
Verformungsenergie umgewandelt wird. Als Keramik kann beispielsweise
Zirkoniumoxid und als Kunststoff beispielsweise Plexiglas und/oder
faserverstärktes
PEEK verwendet werden.
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Des
Weiteren weist das zumindest eine Schlagteil vorzugsweise eine Masse
im Bereich von 0,5 bis 150 g auf.
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In
einer noch weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist eine Mehrzahl
an Prallkörpern
vorhanden, die entlang der Umlaufbahn verteilt angeordnet sind.
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Hierbei
ist zum einen von Vorteil, dass bei entsprechender Anordnung der
Prallkörper
die Druck- oder Stosswellen über
einen größeren Bereich
verteilt auf den Behandlungsort übertragen
werden können.
Zum anderen hat diese Maßnahme
den Vorteil, dass am selben Gerät
verschiedene Prallkörper
mit verschiedenen Eigenschaften hinsichtlich der Erzeugung von Druck-
oder Stosswellen vorgesehen werden können, von denen jeweils eine
für eine
bestimmte Applikation zum Einsatz kommen kann. So können beispielsweise
ein Prallkörper
ohne Bewegungshub, ein Prallkörper
mit geringem Bewegungshub, ein Prallkörper mit größerem Bewegungshub, usw. oder
Prallkörper
aus verschiedenen Materialien oder verschiedener Applikationsgeometrien
am selben Gerät
vorgesehen werden.
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Vorzugsweise
schlägt
das zumindest eine Schlagteil mit einer Geschwindigkeit im Bereich
von 1 bis 100 m/s gegen den zumindest einen Prallkörper.
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Des
Weiteren ist es bevorzugt, wenn das zumindest eine Schlagteil auswechselbar
ist.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass Schlagteile unterschiedlicher Massen oder
Materialien zur Erzeugung von Druck- oder Stosswellen unterschiedlicher Energien
ohne Veränderung
des Antriebs verwendet werden können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine
Prallkörper
an seinem Ende, gegen das das zumindest eine Schlagteil schlägt, flach,
abgerundet, kugelförmig,
abgeschrägt,
spitz oder kegelförmig
ausgebildet.
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Je
nach Wahl dieses Schlagendes des Prallkörpers können entweder unterschiedliche
Druck- oder Stosswellenformen erzeugt werden.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine
Prallkörper
mit Dämpfung
in einer Aufnahme gelagert.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass der zumindest eine Prallkörper vom Gehäuse des
Geräts
entkoppelt werden kann, so dass Vibrationen im Gehäuse des Geräts verringert
oder vermieden werden. Die Lagerung des zumindest einen Prallkörpers mit
Dämpfung kann
durch ein zusätzliches
Dämpfungselement
realisiert werden, gegen das der zumindest eine Prallkörper distalseitig
und/oder proximalseitig abgestützt ist,
oder, wie in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen
ist, indem der zumindest eine Prallkörper selbst aus einem dampfenden
Material besteht, beispielsweise aus einem dampfenden Kunststoff.
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Vorzugsweise
führt der
zumindest eine Prallkörper
durch den Schlag des zumindest einen Schlagteils einen Hub von maximal
10 mm, vorzugsweise weniger als 2 mm aus.
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Vorzugsweise
ist der vorstehend genannte Hub einstellbar.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine
Prallkörper
durchsichtig.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass ohne Abnahme des Prallkörpers vom Gerät der Zustand
des Prallkörpers
durch Augenscheinnahme kontrolliert und insbesondere eine Beschädigung oder
Verschleißerscheinungen
leicht erkannt werden können.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung stellt der zumindest eine
Prallkörper
einen Abschnitt eines geometrischen Körpers dar, der zwei Brennpunkte
definiert, wobei ein Brennpunkt desselben im Anschlagbereich des
zumindest einen Schlagteils am Prallkörper und ein zweiter Brennpunkt
distal vom distalen Ende des Prallkörpers gelegen ist.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass der Prallkörper eine
selbstfokussierende Wirkung auf die in ihm erzeugen Druck- oder
Stosswellen besitzt, wobei der zweite Brennpunkt distal vom distalen
Ende des Prallkörpers
dann in der Applikation des Geräts
im oder am Behandlungsort liegt.
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Ein
solcher geometrischer Körper
kann beispielsweise ein Vollellipsoid, ein Paraboloid oder dergleichen
sein.
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Der
zumindest eine Prallkörper
besteht vorzugsweise aus einem schlagharten Material. Hierzu kommen
die Materialien in Frage, wie sie oben für das Schlagteil genannt wurden.
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Des
Weiteren weist der zumindest eine Prallkörper am distalen Ende vorzugsweise
ein Druck- oder Stosswellen fokussierendes oder streuendes Element
auf, je nachdem ob eine Behandlung mit fokussierten Druck- oder
Stosswellen oder nicht fokussierten Druck- oder Stosswellen gewünscht ist.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine
Prallkörper
auswechselbar.
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Hierbei
ist von Vorteil, dass das Gerät
an den jeweils vorgesehenen Applikationsfall durch Wahl des dafür geeigneten
Prallkörpers
angepasst werden kann, ohne dass weitere Änderungen am Gerät, insbesondere
am Antrieb oder Schlagteil, vorgenommen werden müssen.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung ist der zumindest eine
Prallkörper
sterilisierbar, insbesondere autoklavierbar.
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Diese
Ausgestaltung hat den Vorteil, dass der Prallkörper im Fall, dass er mit dem
Patienten in Berührung
kommt, mehrfach verwendet werden kann. Es ist jedoch auch eine Ausgestaltung
des Prallkörpers
als Einwegteil, beispielsweise als Kunststoffteil, möglich.
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In
einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist der Antrieb einen
Elektromotor mit variabler Drehzahl auf.
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Diese
Ausgestaltung des Antriebs eignet sich insbesondere zusammen mit
der oben genannten Ausgestaltung, wonach das zumindest eine Schlagteil
mit einem Rotor verbunden ist. Der Rotor kann dann unmittelbar auf
der Abtriebswelle des Elektromotors sitzen. Durch die variable Drehzahl des
Elektromotors kann die Bahngeschwindigkeit des Schlagteils auf seiner
Umlaufbahn und damit die Energie der erzeugten Druck- oder Stosswellen
variiert werden.
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Für einen
autarken Betrieb des Geräts
ist es in diesem Zusammenhang bevorzugt, wenn der Elektromotor akkubetrieben
ist.
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Alternativ
zu einem Elektromotor ist der Antrieb vorzugsweise ein pneumatischer
Antrieb, insbesondere ein Pressluftmotor.
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Dabei
ist es weiterhin bevorzugt, wenn das pneumatische Medium unmittelbar
auf das zumindest eine Schlagteil wirkt und dieses antreibt, wie
bereits oben beschrieben wurde.
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Eine
weitere bevorzugte Alternative besteht darin, dass der Antrieb ein
mechanischer Antrieb, insbesondere ein Federmotor ist.
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Ein
solcher Federmotor, wie er beispielsweise aus Uhrwerken bekannt
ist, hat den Vorteil, dass er unabhängig von einer Energiequelle
ist und insbesondere sehr gewichtsarm gebaut werden kann.
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Der
Antrieb in einer der zuvor genannten Ausgestaltungen ist vorzugsweise
in einem Handgriff zum Halten des Geräts in der Hand angeordnet.
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Der
Handgriff kann sich dabei quer zur Umlaufbahn erstrecken, was insbesondere
bei einem Antrieb mit Elektromotor von Vorteil ist, da dann kein Getriebe
zur Übertragung
der Drehbewegung der Abtriebswelle des Elektromotors auf das Schlagteil erforderlich
ist.
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In
einer alternativen Ausgestaltung erstreckt sich der Handgriff vorzugsweise
parallel oder schräg zur
Umlaufbahn.
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Im
Fall eines Elektroantriebes kann dies durch Vorsehen eines Getriebes
zwischen dem Rotor, mit dem das Schlagteil verbunden ist, und der
Abtriebswelle des Elektromotors realisiert sein, bei einem pneumatischen
Antrieb kann auf ein solches Getriebe jedoch verzichtet werden.
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In
einer bevorzugten Anwendung des erfindungsgemäßen Geräts weist der zumindest eine Prallkörper zur
Behandlung von Weichgewebe mittels der Druck- oder Stosswellen ein
stumpfes distales Ende zum Aufsetzen auf die Körperoberfläche auf.
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Das
distale Ende des zumindest einen Prallkörpers ist in diesem Fall vorzugsweise
konvex oder konkav gewölbt.
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Des
Weiteren ist in dem vorstehend genannten Anwendungsfall das distale
Ende des zumindest einen Prallkörpers
vorzugsweise mit einer Kappe zur Impedanzanpassung an den Körper versehen,
damit die erzeugten Druck- oder Stosswellen möglichst ohne Reflexionsverluste über die
Haut in den Körper eingekoppelt
werden können.
Selbstverständlich kann
auch noch ein Impedanzanpassungsgel zwischen das distale Ende des
Prallkörpers
und die Haut gebracht werden.
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In
einem anderen bevorzugten Anwendungsfall weist der zumindest eine
Prallkörper
eine drahtförmige
Verlängerung
auf, über
die die erzeugten Druck- oder Stosswellen zur Körpersteinzertrümmerung
oder zur Plaqueentfernung in Gefäßen übertragen
werden.
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Die
drahtförmige
Verlängerung
kann endoskopisch oder mittels Katheter an den Ort in den Körper eingeführt werden,
an dem die Körpersteine
zertrümmert
oder die Plaque in den Gefäßen entfernt werden
sollen.
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In
einem noch weiteren Anwendungsfall weist der zumindest eine Prallkörper vorzugsweise ein
meißelartiges
Werkzeug auf, über
das die Erzeugung von Druck- oder Stosswellen zur Knochenzemententfernung übertragen
werden.
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In
einem weiteren Anwendungsfall ist der zumindest eine Prallkörper zur
Anwendung der Druck- und Stosswellen am Zahn oder Zahnfleisch ausgebildet.
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Auch
ist es möglich,
den zumindest einen Prallkörper
als Aufnahme für
einen Knochendraht auszubilden, um über die Druck- oder Stosswellen den
Knochendraht im Knochenmaterial einzutreiben.
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Weitere
Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung
und der nachfolgenden Zeichnung.
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Es
versteht sich, dass die vorstehend genannten und nachstehend noch
zu erläuternden Merkmale
nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in
anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne
den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug
auf diese hiernach näher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Seitenansicht eines medizinischen Geräts zur Behandlung des menschlichen oder
tierischen Körpers
mit mechanischen Druck- oder Stosswellen;
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2 das
Gerät in 1 im
Schnitt entlang einer Linie II-II in 1;
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3 das
Gerät in 1 in
einem Schnitt entlang der Linie III-III in 1;
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4 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines medizinischen Geräts
zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit
mechanischen Druck- oder Stosswellen in einer Seitenansicht;
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5 das
Gerät in 4 in
einem Schnitt entlang der Linie V-V in 4 und
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6 eine
Draufsicht auf das Gerät
in 4 in einem Schnitt entlang der Linie VI-VI in 4.
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In 1 bis 3 ist
ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes medizinisches Gerät zur Behandlung
des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck-
oder Stosswellen dargestellt.
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Das
Gerät 10 dient
in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
beispielsweise zur Behandlung von Weichteilgewebe in der Schmerztherapie.
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Das
Gerät 10 weist
allgemein einen Handgriff 12 und einen Behandlungskopf 14 auf,
wobei der Behandlungskopf 14 vorzugsweise vom Handgriff 12 abnehmbar
ausgestaltet ist.
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Das
Gerät 10 weist
eine Vorrichtung 16 zur Erzeugung von Druck- oder Stosswellen
auf.
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Die
Vorrichtung 16 weist zumindest ein, im gezeigten Ausführungsbeispiel
vier periodisch bewegbare Schlagteile 18, 20, 22 und 24 auf.
Es können
auch wesentlich mehr als vier Schlagteile vorgesehen sein, aber
auch weniger als vier.
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Die
Vorrichtung 16 weist weiterhin zumindest einen Prallkörper 26 auf,
gegen den die Schlagteile 18 bis 24 nacheinander
schlagen, um durch jeden Schlag in dem Prallkörper 26 eine Druck-
oder Stosswelle zu erzeugen.
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Die
periodische Bewegung der Schlagteile 18 bis 24 ist
erfindungsgemäß dadurch
realisiert, dass die Schlagteile 18 bis 24 auf
einer Umlaufbahn 28 umlaufen. Die Umlaufrichtung der Schlagteile 18 bis 24 ist
in 3 mit einem Pfeil 30 veranschaulicht, wobei
die Umlaufrichtung jedoch auch im umgekehrten Sinn gerichtet sein
kann.
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Die
Umlaufbahn 28 ist in sich geschlossen, d.h. die Schlagteile 18 bis 24 bewegen
sich auf der Umlaufbahn 28 ohne Bewegungsumkehr periodisch um
ein Zentrum 32 der Umlaufbahn 28 herum. In dem
gezeigten Ausführungsbeispiel
ist die Umlaufbahn 28 kreisförmig ausgebildet, es kommen
jedoch für
die Geometrie der Umlaufbahn 28 auch andere Formen wie
beispielsweise Ellipsen, Spiralen oder die Form einer Acht in Frage.
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Beim
Umlaufen der Schlagteile 18 bis 24 entlang der
Umlaufbahn 28 schlagen die einzelnen Schlagteile 18 bis 24 jeweils
gegen ein proximales Ende 34 des Prallkörpers 26, wobei durch
jeden Schlag eines der Schlagteile 18 bis 24 gegen
das proximale Ende des 34 eine Druck- oder Stosswelle in
dem Prallkörper 26 erzeugt
wird, die gemäß einem Pfeil 36 zu
einem distalen Ende des Prallkörpers 26 übertragen
wird, wobei die Stoß-
oder Druckwelle dann aus dem distalen Ende 38 des Prallkörpers 26 austritt
und für
die Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit
den Druck- oder Stosswellen zur Verfügung steht.
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Die
Schlagteile 18 bis 24 sind in dem vorliegenden
Ausführungsbeispiel
als Kugeln ausgebildet, die aus einem Vollmaterial, insbesondere
einem schlagharten Material, insbesondere ganz oder teilweise aus
Metall bestehen. Die Schlagteile 18 bis 24 können jeweils
eine Masse im Bereich von 0,5 bis 150 g aufweisen, wobei die Masse
im Zusammenhang mit der Bahngeschwindigkeit der einzelnen Schlagteile 18 bis 24 den
Impuls bestimmen, mit dem die Schlagteile 18 bis 24 gegen
den Prallkörper 26 schlagen.
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Die
Bahngeschwindigkeit der einzelnen Schlagteile 18 bis 24 liegt
vorzugsweise im Bereich von 1 bis 100 m/s, wenn sie gegen den Prallkörper 26 schlagen.
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Jedes
der Schlagteile 18 bis 24 ist mit einem Rotor 40 verbunden,
der mit einem Antrieb 42 verbunden ist. Der Antrieb 42 ist
im gezeigten Ausführungsbeispiel
ein Elektromotor 44, der vorzugsweise akkubetrieben ist,
jedoch auch mit einer externen Spannungsversorgung und Steuerung
verbunden sein kann. Die Drehzahl des Elektromotors 44 ist
insbesondere variabel, um die Drehzahl einer Abtriebswelle 46,
mit der der Rotor 40 verbunden ist, und damit die Bahngeschwindigkeit
der Schlagteile 20 zu variieren. Über die Variation der Drehzahl
des Elektromotors 44 wird auch die Schlagfrequenz variiert, mit
der die einzelnen Schlagteile 18 bis 24 gegen
den Prallkörper 26 zum
Erzeugen der Druck- oder Stosswellen schlagen. Da in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
vier Schlagteile 18 bis 24 vorgesehen sind, wird
bereits die vierfache Schlagfrequenz mit derselben Drehzahl des
Elektromotors 44 erreicht, wie wenn nur ein einzelnes Schlagteil
vorgesehen wäre. Mit
dem erfindungsgemäßen Gerät können Schlagfrequenzen
von weit mehr als 30 Hz erreicht werden, jedoch ist es möglich, auch
Schlagfrequenzen unter 30 Hz einzustellen.
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Die
einzelnen Schlagteile 18 bis 24 sind mit dem Rotor 40 über ein
Verbindungselement 48 bzw. 50, 52 und 54 verbunden.
Die Verbindungselemente 48 bis 54 sind als flexible
Elemente ausgebildet, die eine Bewegung der einzelnen Schlagteile 18 bis 24 mit
einer Bewegungskomponente quer zur Umlaufbahn, d.h. im vorliegenden
Fall einer kreisförmigen Umlaufbahn,
radial zum Zentrum 32 hin beweglich sind, um nach dem Anschlagen
gegen den Prallkörper 26 in
der Umlaufrichtung 30 an diesem vorbeilaufen zu können.
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Als
fexibles Element kann für
die einzelnen Verbindungselemente 48 bis 54 ein
Fadenteil oder eine flexible Litze verwendet werden. Die Verbindungselemente 48 bis 54 können jedoch
auch als starre, stabförmige
Elemente ausgebildet sein, wobei dann die Schlagteile 18 bis 24 eine
relative Beweglichkeit zu den Verbindungselementen 48 bis 54 mit Bewegungskomponente
quer zur Umlaufbahn 28 aufweisen, wie dies mit einem Doppelpfeil 56 für das Schlagteil 18 angedeutet
ist, oder die Verbindungselemente 48 bis 54 sind
entsprechend relativ zum Rotor in Längsrichtung der Verbindungselemente 48 bis 54 beweglich.
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Wenn
die Schlagteile 18 bis 24 eine wie vorstehend
beschriebene Beweglichkeit mit Bewegungskomponente quer zur Umlaufbahn 28 aufweisen,
kann der Prallkörper 26 in
einer Aufnahme 58 im Wesentlichen ohne Hub aufgenommen
sein, bzw. mit einem Hub von weniger als 1 mm.
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In
anderen Ausgestaltungen kann jedoch der Prallkörper 26 auch mit einem
größeren Hub
in der Aufnahme 58 aufgenommen sein, beispielsweise mit einem
Hub von mehr als 2 mm, oder gar mit einem Hub von 10 mm. Vorzugsweise
ist der Hub des Prallkörpers 26 in
der Aufnahme 58 einstellbar.
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Wenn
der Prallkörper 26 in
der Aufnahme 58 so aufgenommen ist, dass er darin einen
größeren Hub
als 1 mm ausführen
kann, kann auf die Beweglichkeit der Schlagteile 18 bis 24 mit
Bewegungskomponente quer zur Umlaufbahn 28 verzichtet werden, wobei
jedoch ebenfalls in Betracht gezogen werden kann, dass sowohl die
Schlagteile 18 bis 24 als auch der Prallkörper 26 eine
Beweglichkeit mit Bewegungskomponente quer zur Umlaufbahn aufweisen.
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Ebenso
ist es möglich,
dass das proximale Ende 34 des Prallkörpers 26 ein bewegliches
Element aufweist, beispielsweise eine in einer Kugelpfanne am proximalen
Ende 34 des Prallkörpers 26 federnd
gelagerte Kugel, gegen die dann die Schlagteile 18 bis 24 anschlagen,
wobei dieses bewegliche Element am proximalen Ende 34 des
Prallkörpers 26 den
Schlagimpuls auf den übrigen
Teil des Prallkörpers 26 überträgt.
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Die
Schlagteile 18 bis 24 laufen insbesondere im Fall,
dass sie mit dem Rotor 40 über flexible Verbindungselemente 48 bis 54 verbunden
sind, in einer Führung 60,
in der die Schlagteile 18 bis 24 in einer Rinne
zentripetal und/oder zentrifugal abgestützt sind. Im Fall der Ausgestaltung
der Schlagteile 18 bis 24 als Kugeln kann die
Führung 60 als
Kugelkäfig ähnlich einem
Kugellagerkäfig
ausgebildet sein.
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Das
Vorsehen einer derartigen Führung
für die
Schlagteile 18 bis 24 ist insbesondere auch dann vorteilhaft,
wenn die Schlagteile 18 bis 24 nicht über einen
Rotor, wie dem Rotor 40, und einem Drehantrieb, wie dem
Elektromotor 44, angetrieben werden, sondern wenn die Schlagteile 18 bis 24 unmittelbar mit
Druckluft beaufschlagt werden, die die Schlagteile 18 bis 24 entlang
der Umlaufbahn 28 bewegt.
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Obwohl
die Schlagteile 18 bis 24 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel
als Kugel ausgebildet sind, können
auch andere Geometrien für
die Schlagteile vorgesehen werden, wobei es jedoch in jedem Fall
bevorzugt ist, wenn die Schlagteile 18 bis 24 in ihrem
mit dem Prallkörper 26 in
Berührung
kommenden Bereich rund oder abgerundet sind, wie dies im Fall der
Ausgestaltung als Kugeln stets gegeben ist.
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Der
Prallkörper 26 weist
an seinem proximalen Ende 34, gegen das die Schlagteile 18 bis 24 schlagen,
eine flache, abgerundete, kugelförmige, abgeschrägte, spitze
oder kegelförmige
Gestaltung auf, wobei im gezeigten Ausführungsbeispiel das proximale
Ende 34 abgerundet und flach ausgebildet ist.
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Des
Weiteren ist vorgesehen, dass die Schlagteile 18 bis 24 oder
einzelne davon auswechselbar sind, so dass die Schlagteile 18 bis 24 beispielsweise
gegen Schlagteile mit anderen Formen oder mit anderen Massen oder
aus anderen Materialien ausgetauscht werden können.
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Das
Gleiche gilt für
den Prallkörper 26,
der vorzugsweise ebenfalls auswechselbar ausgestaltet ist, so dass
er gegen verschiedenartige Prallkörper, die an die jeweilige
Applikation in geeigneter Weise angepasst sind, die weiter unten
noch beschrieben werden, ausgetauscht werden kann.
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Ebenso
ist es bevorzugt, wenn entlang der Umlaufbahn 28 verteilt
eine Mehrzahl von Prallkörpern 26 vorhanden
sind, die untereinander unterschiedlich ausgestaltet sein können, um
ohne Auswechseln des Prallkörpers 26 verschiedene
Applikationen zu ermöglichen
oder im Rahmen derselben Applikation verschiedene Wirkungen mit
den Druck- oder Stosswellen zu erzielen.
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Des
Weiteren ist der Prallkörper 26 in
der Aufnahme 58 insbesondere mit Dämpfung gelagert, wobei die
Härte der
Dämpfung
entsprechend der gewünschten
Applikation angepasst ist. Die Dämpfung kann
dadurch realisiert sein, dass der Prallkörper 26 in der Aufnahme 58 über ein
Dämpfungselement nach
distal und/oder proximal abgestützt
ist, oder indem der Prallkörper 26 selbst
aus einem dämpfenden
Material, beispielsweise aus einem dämpfenden Kunststoff gefertigt
ist. Ebenso ist der Hub des Prallkörpers 26, sofern dieser
einen solchen aufweist, vorzugsweise einstellbar. Der Prallkörper 26 ist
zumindest an seinem proximalen Ende 34 aus einem schlagharten
Material, insbesondere aus Metall, ausgebildet. Weitere Materialien,
die für
den Prallkörper 26 geeignet
sind, sind schlagharte Kunststoffe wie Plexiglas oder faserverstärktes PEEK
sowie Keramiken, beispielsweise Zirkoniumoxid. Diese Materialien eigenen
sich auch als Materialien für
die Schlagteile 18 bis 24, ebenso wie Metall.
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Der
Prallkörper 26 kann
ferner aus einem durchsichtigen Material wie Plexiglas gefertigt
sein.
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Der
Prallkörper 26 kann
je nach gewünschter medizinischer
Applikation an seinem distalen Ende 38 ein Druck- oder
Stosswellen fokussierendes oder streuendes Element aufweisen.
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Der
zumindest eine Prallkörper 26 ist
vorzugsweise sterilisierbar, insbesondere autoklavierbar, was bei
einer Ausgestaltung des Prallkörpers 26 beispielsweise
aus Metall, zumindest an seiner Oberfläche, gegeben ist.
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Wie
aus 1 und 2 hervorgeht, erstreckt sich
der Handgriff 12 senkrecht zur Umlaufbahn 28 der
Schlagteile 18 bis 24, was sich für den Antrieb
der Schlagteile 18 bis 24 mittels des Elektromotors 44 anbietet.
Mit dem Handgriff 12 wird das medizinische Gerät 10 bei
seiner Anwendung in der Hand gehalten. Am Handgriff 12 ist
gemäß 1 ein Schalter 62 zum
Ein- und Ausschalten des Geräts 10 angeordnet,
wobei der Schalter 62 auch als Regler für die Drehzahl des Elektromotors 44 ausgebildet sein
kann, um die Drehzahl und damit die Schlagfrequenz und die Bahngeschwindigkeit
der Schlagteile 18 bis 24 in gewünschter
Weise einzustellen.
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An
Stelle einer Anordnung des Handgriffs 12 senkrecht zur
Umlaufbahn 28 der Schlagteile 18 bis 24 bzw.
senkrecht zum Behandlungskopf 14 und zur Wirkrichtung des
Prallkörpers 26 kann
auch eine Anordnung gewählt
werden, in der der Handgriff 12 mit dem Antrieb 42 parallel
ausgerichtet ist. Im Fall der Verwendung eines Antriebs mit Elektromotor
kann dies über
ein Stirnradgetriebe, wie es dem Fachmann bekannt ist, realisiert
werden.
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An
Stelle eines Antriebs mit Elektromotor kann auch ein pneumatischer
Antrieb vorgesehen sein, insbesondere ein Pressluftmotor. Im Fall
der Verwendung eines pneumatischen Antriebs können die Schlagteile 18 bis 24 auch
unmittelbar über
das pneumatische Medium angetrieben werden, ohne dass die Schlagteile 18 bis 24 mit
einem Rotor wie dem Rotor 40 verbunden sein müssen.
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Als
weitere Alternative zu einem elektromagnetischen oder einem pneumatischen
Antrieb kann auch ein rein mechanischer Antrieb vorgesehen sein, insbesondere
ein Federmotor, wie er aus Uhrwerken bekannt ist, und der vor dem
Gebrauch des Geräts 10 lediglich
aufgezogen werden muss.
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In 4 bis 6 ist
eine Abwandlung des Ausführungsbeispiels
in 1 bis 3 dargestellt, wobei nachfolgend
nur die Unterschiede zum Ausführungsbeispiel
in 1 bis 3 beschrieben werden. Alle Merkmale
des Ausführungsbeispiels
in 4 bis 10 sind mit
den gleichen Bezugszeichen versehen wie die entsprechenden Merkmale
in 1 bis 3, ergänzt durch.
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Bei
dem Gerät 10' in 4 bis 6 sind
die Schlagteile 18' bis 24' am Rotor 40' selbst ausgebildet,
im gezeigten Ausführungsbeispiel
sogar einstückig
mit diesem ausgebildet. Die Schlagteile 18' bis 24' sind als kugelkappenförmige Enden
der Verbindungselemente 48' bis 54' ausgebildet.
Da die Schlagteile 18' bis 24' in diesem Fall
in der einfachsten Version starr mit dem Rotor 40' verbunden sind, eignet
sich diese Ausgestaltung insbesondere dann, wenn der Prallkörper 26' einen Hub in
der Aufnahme 58' ausführen kann,
oder das proximale Ende 34' des Prallkörpers 26' mit einem relativ
zum übrigen
Teil des Prallkörpers 26' beweglichen
Element versehen ist, gegen das die Schlagteile 18' bis 24' beim Umlaufen
entlang der Umlaufbahn 28' schlagen.
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Je
nach Verwendungszweck, für
den das medizinische Gerät 10 bzw. 10' vorgesehen
ist, ist der Prallkörper 26 verschiedenartig
ausgebildet.
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In
den gezeigten Ausführungsbeispielen
ist der Prallkörper 26 bzw. 26' zur Behandlung
von Weichgewebe mit einem stumpfen distalen Ende 38 bzw. 38' ausgebildet,
das unmittelbar auf die Haut eines Patienten aufgesetzt werden kann,
um die Druck- oder
Stosswellen über
die Haut in den Körper fokussiert
oder nicht fokussiert einzukoppeln. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel
ist das stumpfe distale Ende 38' des Prallkörpers 26' konvex gewölbt, wodurch
eine gewisse Fokussierung erzielt wird, das distale Ende 38' kann jedoch
auch flach oder konkav gewölbt
sein, um keine Fokussierung oder gar eine Zerstreuung der Druck-
oder Stosswellen zu erreichen.
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Im
Fall, dass der Prallkörper 26' bzw. das distale
Ende 38' aus
Metall sind, kann eine Kappe für das
distale Ende 38' vorgesehen
sein, die aus einem Material besteht, das eine Impedanzanpassung
an die Impedanz der Körperoberfläche ermöglicht und ebenfalls
fokussierend oder streuend wirken kann.
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Wenn
das Gerät
10 oder
10' zur Körpersteinzertrümmerung
oder zur Plaqueentfernung in Gefäßen verwendet
werden soll, weist der zumindest eine Prallkörper
26 bzw.
26' eine drahtförmige Verlängerung
auf, über
die die erzeugten Druck- oder Stosswellen an den Behandlungsort übertragen
werden. Die drahtförmige
Verlängerung
kann in Form eines lang erstreckten Drahtes mit einer Länge von
mehr als 10 cm ausgebildet sein, wobei dann dieser Draht beispielsweise über einen
Katheter oder ein Endoskop an den Behandlungsort in dem Körper eingeführt werden
kann. Die Ausgestaltung des Prallkörpers
26 bzw.
26' kann in diesem
Fall so gewählt
werden, wie sie in dem Dokument
DE 196 18 972 A1 offenbart ist. Diesbezüglich wird
auf jenes Dokument verwiesen.
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Wenn
das Gerät
10 oder
10' zur Knochenzemententfernung
verwendet werden soll, weist der Prallkörper
26 bzw.
26' eine meißelartiges
Werkzeug auf, über
das die erzeugten Druck- oder Stosswellen an den Behandlungsort übertragen
werden. Ein meißelartiges
Werkzeug ist beispielsweise in dem Dokument
DE 196 24 446 C1 beschrieben,
auf das hier verwiesen wird.
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Ebenso
kann der Prallkörper 26 bzw. 26' zur Verwendung
des Geräts 10 bzw. 10' so ausgebildet sein,
dass das Gerät 10 bzw. 10' zur Druck-
oder Stosswellenbehandlung am Zahn oder Zahnfleisch verwendet werden
kann.
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Ebenso
kann der Prallkörper
26 bzw.
26' entsprechend
dem Dokument
DE 198
59 135 A1 zur Aufnahme eines Drahtstifts, insbesondere
eines Kirschnerdrahts, ausgebildet sein, um den Drahtstift mittels
der in dem Prallkörper
26 bzw.
26' erzeugten Druck-
oder Stosswellen im Knochenmaterial einzutreiben.