DE102020134602B4

DE102020134602B4 - Lithotripsievorrichtung, Lithotripsiesystem und Verfahren zum Betreiben einer Lithotripsievorrichtung

Info

Publication number: DE102020134602B4
Application number: DE102020134602.6A
Authority: DE
Inventors: Marius Funder; Bernhard Glöggler; Thomas Hinding; Florian Huber; Beat Krattiger
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2020-12-22
Filing date: 2020-12-22
Publication date: 2023-11-23
Anticipated expiration: 2040-12-23
Also published as: CN116867446A; DE102020134602A1; US20240050112A1; WO2022136311A1; EP4267021A1

Abstract

Lithotripsievorrichtung, umfassend:- eine langerstreckte, in ein Körperinneres eines menschlichen oder tierischen Körpers einführbare Sonde (1) und- eine an einem proximalen Abschnitt (3) der Sonde (1) angeordnete Antriebsanordnung zur Auslenkung der Sonde (1),- wobei die Antriebsanordnung eine Ultraschallkonvertereinheit (2) zur Anregung von Ultraschallschwingungen in Richtung einer Längserstreckung der Sonde (1) umfasst,- und die Antriebsanordnung eine Auslenkeinrichtung (64) zur Ausübung einer zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde (1) in einer quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung umfasst dadurch gekennzeichnet, dass- die Auslenkeinrichtung (64) zur Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft durch einen auf eine laterale Oberfläche der Sonde (1) mittels mindestens eines Schlagelements ausgeübten Schlag ausgebildet ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1, insbesondere eine Vorrichtung zur intrakorporalen Lithotripsie mittels Ultraschallschwingungen, sowie ein Lithotripsiesystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Lithotripsievorrichtung.
Um einen Körperstein aus dem Körperinneren, wie etwa aus den Harnwegen, zu entfernen, ist es häufig notwendig, diesen zunächst zu zerkleinern, so dass die entstehenden Bruchstücke auf einfache Weise abgeführt werden können. Hierfür ist es beispielsweise bekannt, eine Sonde an den Körperstein heran zu führen, die Sonde zu in Längsrichtung gerichteten (longitudinalen) Ultraschallschwingungen anzuregen, welche bei Berührung des Körpersteins mit der Sonde zum Absprengen von Bruchstücken führen, um so den Körperstein abzutragen oder zu zertrümmern. Es hat sich jedoch gezeigt, dass die Abtragungs- bzw. Zertrümmerungswirkung der Sonde, wenn diese nur mit longitudinalen Ultraschallschwingungen auf den Körperstein einwirkt, nicht in allen Anwendungsfällen ausreichend ist.
Gemäß DE 20 53 982 A ist bei einer Vorrichtung zur Unschädlichmachung von Blasen-, Urether- und Nierenbeckensteinen ein mit einem Leistungswandler verbundener gebogener Rüssel vorgesehen, durch den die axialen Schwingungen der Sonde teilweise in Biegeschwingungen umgewandelt werden. In US 3 830 240 A ist offenbart, dass ein Ultraschallwandler über ein Kopplungsteil mit einem Katheter verbunden ist, wobei durch eine seitlich angeordnete Schraube oder eine seitliche Einführung des Katheters in das Kopplungsteil eine longitudinale Bewegung in eine transversale Bewegung umgesetzt wird. Gemäß DE 38 26 414 A1 weist ein Ultraschall-Therapiegerät einen Ultraschall-Vibrator zur Erzeugung von Ultraschall-Vibrationen in axialer Richtung des Gerätes und in einer Richtung unterschiedlich von der axialen Richtung auf, wobei piezoelektrische Elemente des Ultraschall-Vibrators eine ungleichmäßige Dicke oder Vorspannung haben.
Die in EP 0 421 285 A1 beschriebene Vorrichtung zur Zertrümmerung von in Körperhöhlen befindlichen Konkrementen besteht aus mindestens einem piezoelektrischen Wandlerelement zwischen einem Reflektor und einem Horn, wobei von dem Horn mittels einer Sonotrode Ultraschallwellen an die Konkremente geleitet werden. Zur Erzeugung von Quer- und Rotationsschwingungen ist das Horn mit zu seiner Symmetrieachse unparallel verlaufenden Vertiefungen auf seiner Oberfläche versehen.
Aus WO 2019/ 141 822 A1 ist eine Vorrichtung zur Zertrümmerung eines Körpersteins bekannt, die eine Sonde und eine Antriebseinheit zur Auslenkung der Sonde bzw. zur Einleitung eines Stoßimpulses in die Sonde entlang deren Längserstreckung umfasst, wobei die Antriebseinheit eine erste Antriebseinrichtung zur periodischen Auslenkung der Sonde und eine zweite Antriebseinrichtung zur impulsförmigen Auslenkung der Sonde umfasst. Die erste Antriebseinrichtung wirkt über ein Schwingteil auf die Sonde ein. Die zweite Antriebseinrichtung umfasst einen Elektromagneten, der ein Projektil entlang einer Längsachse auf einen Prellkörper beschleunigt, welcher den Schlagimpuls auf ein Kragenelement der Sonde überträgt. Die periodische und die impulsförmige Auslenkung sind überlagerbar.
Gemäß US 9,421,023 B2 umfasst eine Vorrichtung zur Übertragung von Ultraschallschwingungen ein Horn, das Vibrationen von einem Aktuator empfängt, und einen fest mit dem Horn gekoppelten Ultraschallwellenleiter, auf dem ein Anschlag und zwei Stoßimpulsmassen mit jeweils kreisförmigem Querschnitt angeordnet sind. Die Stoßimpulsmassen sind auf dem Ultraschallwellenleiter beweglich gelagert. Ein derartiger Aufprall einer Stoßimpulsmasse auf den Anschlag, dass ein Seitenbereich der Stoßimpulsmasse die Kante des Anschlags trifft, verursacht niederfrequente Stoßpulse, die sowohl longitudinal als auch transversal entlang der Mittelachse des Ultraschallwellenleiters wandern und zu einer gleichzeitig longitudinalen und transversalen Auslenkung des distalen Endes des Wellenleiterrohrs führen.
US 2005 / 0 021 065 A1 offenbart ein Ultraschallbehandlungsgerät, welches ein Ultraschallhandstück mit einem Wandler zur Erzeugung von Vibrationen und einem Horn sowie ein Ultraschallübertragungselement mit einem Behandlungsabschnitt aufweist, wobei der Wandler ein erstes piezoelektrisches Element, welches das Ultraschallübertragungselement in Schwingung in seiner axialen Richtung versetzt, und ein zweites piezoelektrisches Element, welches das Ultraschallübertragungselement in Schwingung in seiner Torsionsrichtung versetzt, aufweist.
Die genannten Vorrichtungen sind hinsichtlich der Abtragungs- bzw. Zertrümmerungswirkung nicht immer befriedigend. Insbesondere kann die Wirkung der Sonde bei der Bearbeitung eines Körpersteins nach einiger Zeit nachlassen oder praktisch zum Stillstand kommen, wodurch sich die Operationszeit verlängert, und/oder es kann der Körperstein aus dem Operationsfeld entweichen, was eine neue Suche und Ausrichtung der Sonde erfordert, wodurch ebenfalls die Operationszeit verlängert werden kann. Ferner weisen die genannten Vorrichtungen zum Teil eine hohe Komplexität auf und sind hinsichtlich Reinigung und Sterilisation nicht optimal.
Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, den Stand der Technik zu verbessern. Insbesondere ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Lithotripsievorrichtung, ein Lithotripsiesystem und ein Verfahren zum Betreiben einer Lithotripsievorrichtung anzugeben, wobei die oben genannten Nachteile möglichst vermieden werden und insbesondere eine verbesserte Wirksamkeit und somit eine verringerte Operationszeit und/oder ein einfacherer Aufbau erreichbar ist.
Diese Aufgabe wird durch eine Lithotripsievorrichtung gemäß Anspruch 1, durch ein Lithotripsiesystem gemäß Anspruch 17 sowie durch ein Verfahren gemäß Anspruch 18 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Die Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung, insbesondere eine Vorrichtung zur intrakorporalen Lithotripsie unter Verwendung von Ultraschallschwingungen. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung ist zur Zerstörung von Konkrementen innerhalb eines menschlichen oder tierischen Körpers ausgebildet, insbesondere zur Zertrümmerung und/oder Abtragung eines Körpersteins mittels einer durch eine natürliche oder künstliche Körperöffnung an diesen herangeführten Sonde. Derartige Körpersteine können etwa Nierensteine, Harnleitersteine, Blasensteine, Gallensteine oder Speichelsteine sein. Durch die Zertrümmerung bzw. Abtragung des Körpersteins kann dieser derart zerkleinert werden, dass die entstandenen Bruchstücke einfach aus dem Körper entfernt werden können, beispielsweise durch Spülung und Absaugung. Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann auch zur Abtragung und/oder Zertrümmerung anderer Konkremente oder fester Objekte innerhalb oder außerhalb eines Körpers verwendbar sein.
Die erfindungsgemäße Lithotripsievorrichtung umfasst eine langerstreckte, in ein Körperinneres eines menschlichen oder tierischen Körpers einführbare Sonde. Die Sonde ist derart ausgestaltet, dass sie bei der Anwendung der Vorrichtung in das Körperinnere eingeführt und in Berührung mit dem Körperstein gebracht werden kann. Die Sonde ist zur Weiterleitung von Ultraschallschwingungen ausgebildet und besteht vorzugsweise aus einem metallischen Material, beispielsweise aus Edelstahl. Insbesondere kann die Sonde zur Übertragung von Ultraschallwellen, etwa in Form von stehenden Wellen, anregbar sein. Je nach Anwendung kann die Sonde starr, halbstarr oder flexibel ausgebildet sein. Vorzugsweise ist die Sonde starr ausgebildet und für den Einsatz durch den Schaft eines Endoskops, beispielsweise eines Nephroskops, welches hierfür einen entsprechenden Kanal aufweisen kann, bemessen. Die Sonde kann massiv oder als Hohlsonde ausgebildet sein, wobei eine Hohlsonde außerdem ein Absaugen von Bruchstücken eines mit der Sonde bearbeiteten Körpersteins ermöglicht. Eine derartige Sonde wird insbesondere auch als Sonotrode bezeichnet.
An einem proximalen, d.h. benutzernahen Abschnitt der Sonde ist eine Antriebsanordnung angeordnet. Der proximale Abschnitt kann ein proximaler Endabschnitt der Sonde sein. Der proximale Abschnitt der Sonde ist insbesondere ein solcher Abschnitt der Sonde, der, zusammen mit der Antriebsanordnung, bei der Einführung der Sonde in das Körperinnere außerhalb des Körpers bzw. außerhalb des Endoskopschafts verbleibt. Der proximale Abschnitt der Sonde kann beispielsweise etwa die halbe Länge oder ein Viertel oder ein Zehntel der Länge der Sonde oder weniger, jeweils gemessen von einem proximalen Ende der Sonde ausgehend, umfassen. Die Antriebsanordnung ist zur Auslenkung der Sonde ausgebildet, insbesondere zur Erzeugung von Auslenkungen der Sonde aus einem Ruhezustand im proximalen Abschnitt der Sonde, wobei die Auslenkungen durch die Sonde zu einem distalen, d.h. benutzerfernen Ende der Sonde übertragen werden können. Die Antriebsanordnung kann als Handstück ausgestaltet sein, das von einem Benutzer bei der Verwendung der Vorrichtung gehalten werden kann.
Die Antriebsanordnung umfasst eine Ultraschallkonvertereinheit, die zur Anregung von Ultraschallschwingungen der Sonde in Richtung einer Längserstreckung der Sonde angeordnet und ausgebildet ist. Diese Richtung, die in der Regel die Richtung einer Längsachse der Sonde ist, wird im Folgenden als Längsrichtung bezeichnet; dabei ist in dem Fall, dass die Sonde gekrümmt oder flexibel ist, die Längsrichtung die Richtung der Längserstreckung oder der Längsachse der Sonde in deren proximalem Abschnitt. Die Ultraschallkonvertereinheit ist somit zur Anregung von longitudinalen Ultraschallschwingungen der Sonde ausgebildet und hierfür mit der Sonde verbunden. Insbesondere kann die Ultraschallkonvertereinheit einen Ultraschallwandler zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen und eine Kopplungseinrichtung, etwa ein Ultraschall-Horn, umfassen, das zur Einkopplung der von dem Ultraschall-Wandler erzeugten Ultraschallschwingungen in den proximalen Abschnitt der Sonde ausgebildet ist. Vorzugsweise ist die Sonde fest, jedoch lösbar mit der Ultraschallkonvertereinheit verbunden, beispielsweise kann die Sonde in eine entsprechende Bohrung des Ultraschall-Horns eingeschraubt sein und mit einem Kragen an einem distalen Ende des Ultraschall-Horns anliegen. Die von dem Ultraschall-Wandler erzeugten und über das Ultraschall-Horn in die Sonde eingekoppelten Ultraschallschwingungen können zu einem distalen Ende der Sonde und somit an einen im Körperinneren gelegenen Wirkungsort weitergeleitet werden. Typischerweise haben die von der Ultraschallkonvertereinheit in die Sonde eingeleiteten Ultraschallschwingungen eine Frequenz oberhalb von etwa 15 kHz oder oberhalb von 18 kHz, beispielsweise im Bereich zwischen 20 kHz und 30 kHz, wobei eine longitudinale Auslenkung des distalen Endes der Sonde eine doppelte (peak-to-peak) Amplitude von beispielsweise 40 µm und mehr erreichen kann. Die Ultraschallkonvertereinheit kann zusätzlich zur Anregung von transversalen Ultraschallschwingungen der Sonde ausgebildet sein.
Erfindungsgemäß umfasst die Antriebsanordnung ferner eine Auslenkeinrichtung zur Auslenkung der Sonde durch Ausübung einer zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde in einer quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung. Die quer zur Längserstreckung der Sonde, d.h. quer zur Längsrichtung der Sonde, stehende Richtung wird im Folgenden auch als Querrichtung bezeichnet. Die Kraftausübung erfolgt somit insbesondere in einer Richtung, die in einer senkrecht zu einer Längsachse der Sonde stehenden Ebene liegt, beispielsweise in einer radialen oder tangentialen Richtung, bezogen auf die Längsachse der Sonde im proximalen Abschnitt. Die Kraft kann bezüglich Betrag und/oder Richtung veränderlich sein. Die zeitlich veränderliche Kraft kann insbesondere eine temporär, aber wiederholbar auf die Sonde ausgeübte Kraft sein, wobei die Kraft beispielsweise stoßweise oder auch über einen begrenzten Zeitraum nach Betrag und Richtung konstant ausgeübt werden kann; die zeitlich veränderliche Kraft kann aber auch eine kontinuierlich, jedoch mit veränderlichem Betrag und/oder veränderlicher Richtung auf die Sonde ausgeübte Kraft sein, wobei der Begriff „kontinuierlich“ auch etwa eine sinusförmig veränderliche Krafteinwirkung einschließt, die vorübergehend Null ist.
Durch die Einwirkung der zeitlich veränderlichen Kraft in der Querrichtung kann die Sonde im proximalen Abschnitt ausgelenkt werden. Die Auslenkeinrichtung ist somit insbesondere derart ausgebildet und angeordnet, dass die Sonde quer zur Längsrichtung der Sonde ausgelenkt werden kann, was im Folgenden auch als laterale Auslenkung bezeichnet wird. Vorzugsweise ist die Auslenkeinrichtung derart angeordnet, dass die zeitlich veränderliche Kraft an einer solchen Position, bezogen auf die Längsrichtung der Sonde, auf die Sonde ausgeübt werden kann, um die Auslenkung in der Querrichtung zu maximieren; beispielsweise kann die Kraft in einem vorgegebenen oder einstellbaren Abstand zu einem distalen Ende der Ultraschallkonvertereinheit auf die Sonde ausgeübt werden. Hierdurch kann die Sonde insbesondere zu in der Querrichtung erfolgenden, d.h. lateralen, Schwingungen angeregt werden. Die Auslenkung der Sonde bzw. die im proximalen Abschnitt angeregten Schwingungen können durch die Sonde in distaler Richtung übertragen werden und eine laterale Auslenkung des distalen Endes der Sonde bewirken. Auf diese Weise kann beispielsweise eine laterale Auslenkung des distalen Endes im Bereich von etwa 20 bis 300 µm (peak-to-peak) erzielbar sein. Die Auslenkeinrichtung kann fest oder lösbar mit der Ultraschallkonvertereinheit verbunden sein. Die Kraft kann von der Auslenkeinrichtung direkt, insbesondere auf eine seitliche Oberfläche der Sonde, oder indirekt auf die Sonde ausgeübt werden.
Die Vorrichtung kann zur Ansteuerung der Antriebsanordnung mit einer Steuerungseinrichtung verbunden sein oder diese umfassen. Die Steuerungseinrichtung kann ausgebildet sein, um die Ultraschallkonvertereinheit zur Anregung der longitudinalen Ultraschallschwingungen anzusteuern und die Auslenkeinrichtung zur Auslenkung der Sonde durch Einwirkung einer Kraft auf die Sonde in der quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung und somit zur Erzeugung der lateralen Auslenkung der Sonde anzusteuern. Die Steuerungseinrichtung kann ausgebildet sein, um die Ultraschallkonvertereinheit und die Auslenkeinrichtung in koordinierter Weise und/oder unabhängig voneinander zu betreiben. Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung Bedienmittel umfassen zur Bedienung durch den Benutzer der Vorrichtung, so dass der Bediener die Vorrichtung zur Anregung der longitudinalen Ultraschallschwingungen sowie zur hiermit koordinierten, beispielsweise gleichzeitigen, oder auch zur hiervon unabhängigen Auslenkung der Sonde in der Querrichtung ansteuern kann.
Dadurch, dass die Antriebsanordnung eine Auslenkeinrichtung zur Auslenkung der Sonde durch Einwirkung einer veränderlichen Kraft in einer Querrichtung auf die Sonde umfasst, kann die Sonde zu Querbewegungen angeregt werden, die zu einer Querbewegung des distalen Endes führen. Es ist beobachtet worden, dass hierdurch die Abtragungs- bzw. Zertrümmerungswirkung der Sonde gesteigert werden kann. Dabei wird angenommen, dass die Abtragungs- bzw. Zertrümmerungswirkung der Sonde im Wesentlichen durch die longitudinalen Ultraschallschwingungen der Sonde erfolgt, jedoch aufgrund der Querbewegung ein Angriffspunkt der Sonde am Körperstein verändert wird und hierdurch die Wirkung der Ultraschallschwingungen verbessert werden kann. So kann beispielsweise ein stationärer Zustand, der sich bei Bearbeitung eines Körpersteins allein mit longitudinalen Ultraschallschwingungen nach einiger Zeit einstellen kann und bei dem die Abtragung praktisch zum Stillstand kommt, verhindert oder aufgehoben werden. Insbesondere kann durch eine kontinuierliche, jedoch variable, oder eine temporär wiederkehrende Krafteinwirkung auf die Sonde in Querrichtung bei gleichzeitigem Betrieb der Ultraschallkonvertereinheit eine kontinuierliche Bearbeitung und eine rasche Abtragung bzw. Zerkleinerung des Körpersteins erreichbar sein. Ferner kann dadurch, dass die Antriebsanordnung eine Auslenkeinrichtung zur Ausübung einer veränderlichen Kraft in Querrichtung auf die Sonde umfasst, die unabhängig von der Ultraschallkonvertereinheit ansteuerbar sein kann, der weitere Vorteil erreichbar sein, dass die erzeugte Querbewegung des distalen Endes der Sonde unabhängig von den longitudinalen Ultraschallschwingungen der Sonde kontrollierbar ist und insbesondere nicht fest an eine Bewegung der Sonde in Längsrichtung gekoppelt ist. Hierdurch kann die Querbewegung optimal dosiert an die Erfordernisse der Operationssituation anpassbar sein und beispielsweise verhindert werden, dass durch eine zu starke Querbewegung ein Stein aus einem mittels eines Endoskops beobachteten Operationsfeld entweicht und dann unter nachteiligem Zeitaufwand gesucht und wieder anvisiert werden muss.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Auslenkeinrichtung derart ausgebildet oder ansteuerbar, dass eine Frequenz und/oder eine Intensität der zeitlich veränderlichen Kraft, die auf die Sonde ausgeübt wird, einstellbar ist. Dabei wird unter „Intensität“ insbesondere ein Betrag oder eine Amplitude der ausgeübten Kraft oder auch der Kraftstoß, d.h. ein durch die zeitlich veränderliche Kraft erfolgender Impulsübertrag auf die Sonde, oder eine Schlagstärke bei Ausübung eines Schlags auf die Sonde, verstanden. Die einstellbare Frequenz kann beispielsweise in dem Fall, dass die Kraft kontinuierlich, jedoch mit periodisch veränderlichem Betrag und/oder veränderlicher Richtung auf die Sonde ausgeübt wird, die Frequenz einer periodischen Veränderung der ausgeübten Kraft sein. In dem Fall, dass die Auslenkeinrichtung zur temporären, jedoch wiederholbaren Ausübung der Kraft auf die Sonde in Querrichtung ausgebildet sein, kann die einstellbare Frequenz eine Wiederholfrequenz der Kraftausübung sein. Insbesondere kann die Frequenz bzw. die Wiederholfrequenz an eine Eigenfrequenz des Ultraschallwandlers, der Sonde oder der Gesamtheit von Sonde und Ultraschallwandler bzw. Ultraschallkonvertereinheit, ggf. jeweils unter Einbeziehung des Körpersteins, anpassbar sein und beispielsweise näherungsweise gleich einer solchen Eigenfrequenz oder gezielt ungleich den Eigenfrequenzen gewählt werden. Beispielsweise kann die Frequenz bzw. Wiederholfrequenz an eine Resonanzfrequenz der Sonde bezüglich Quer- oder Biegeschwingungen anpassbar sein. Diese Resonanzfrequenz kann die Grundfrequenz einer Biegeschwingung der Sonde sein, bei der die Länge der Sonde, gemessen zwischen einer Verbindung der Sonde mit der Ultraschallkonvertereinheit, d.h. insbesondere dem distalen Ende des Ultraschall-Horns, und dem distalen Ende der Sonde, eine viertel Wellenlänge beträgt, oder die Frequenz entsprechender Oberschwingungen. Vorzugsweise liegt die Frequenz bzw. Wiederholfrequenz in einem, im Verhältnis zur Anregungsfrequenz des Ultraschallwandlers, niederfrequenten Bereich, beispielsweise in einem Frequenzbereich von 3 bis 300 Hz, besonders bevorzugt in einem Bereich von ca. 15 bis ca. 35 Hz, bzw. ist in dem genannten Frequenzbereich einstellbar. Insbesondere kann die Steuerungseinrichtung der Vorrichtung zur Einstellung der Wiederholfrequenz durch den Benutzer ausgebildet sein. Dadurch, dass eine Frequenz bzw. eine Wiederholfrequenz der Ausübung der Kraft auf die Sonde einstellbar und insbesondere gleich oder ungleich einer Eigenfrequenz wählbar ist, kann eine laterale Auslenkung des distalen Endes der Sonde maximierbar sein und/oder das Auftreten eines stationären Zustands mit geringer Abtragungswirkung besonders sicher vermieden werden. Dadurch, dass eine Intensität der Ausübung der Kraft auf die Sonde einstellbar ist, kann eine laterale Auslenkung des distalen Endes der Sonde einer Operationssituation anpassbar sein, um beispielsweise eine Verlagerung des bearbeiteten Körpersteins aus dem Operationsfeld heraus zu vermeiden.
Alternativ oder zusätzlich kann eine Frequenz der zeitlich veränderlichen Kraft, insbesondere eine Wiederholfrequenz der temporären Kraftausübung in der Querrichtung auf die Sonde, fest vorgegeben sein, beispielsweise gleich einer der genannten Eigenfrequenzen oder ungleich diesen, wobei die Steuerungseinrichtung entsprechend voreingestellt sein kann, und/oder es kann eine Intensität der zeitlich veränderlichen Kraft fest vorgegeben sein. Weiter alternativ oder zusätzlich kann die Vorrichtung bzw. die Steuerungseinrichtung zur nichtperiodischen Wiederholung der Ausübung der Kraft in der Querrichtung auf die Sonde ausgebildet sein, etwa zur durch den Benutzer steuerbaren Auslösung einzelner temporärer Krafteinwirkungen auf die Sonde.
Erfindungsgemäß ist die Auslenkeinrichtung zur Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde durch einen im proximalen Abschnitt auf die Sonde mittels mindestens eines Schlagelements ausgeübten Schlag ausgebildet; als „Schlag“ wird hier insbesondere eine stoß- oder impulsförmige Krafteinwirkung bezeichnet, die durch einen Stoß oder Aufprall direkt oder indirekt auf die Sonde ausgeübt werden kann. Demgemäß wird die zeitlich veränderliche Kraft, die in der quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung auf die Sonde einwirkt und eine laterale Auslenkung der Sonde bewirkt, somit durch einen Schlag des mindestens einen Schlagelements auf eine seitliche Oberfläche der Sonde im proximalen Abschnitt der Sonde erzeugt. Das mindestens eine Schlagelement ist dabei derart beweglich angeordnet, beispielsweise bezogen auf die Längsachse der Sonde in radialer oder tangentialer Richtung beweglich gelagert, dass es zum Ausüben des Schlags auf die seitliche Oberfläche der Sonde bewegbar ist. Die seitliche oder laterale Oberfläche ist insbesondere eine zu einer Längsachse der Sonde symmetrische, näherungsweise zylindrische Oberfläche, kann aber auch eine anders ausgestaltete Oberfläche der Sonde sein, die für eine Schlagausübung in der Querrichtung geeignet ist. Das mindestens eine Schlagelement ist vorzugsweise in einer senkrecht zur Längsachse der Sonde bzw. quer zur Längserstreckung der Sonde im proximalen Abschnitt stehenden Ebene bewegbar. Insbesondere ist die Auslenkeinrichtung derart ausgebildet, dass mittels des einen oder mehrerer Schlagelemente wiederholte Schläge auf die Sonde ausgeübt werden können. Dadurch, dass die Auslenkeinrichtung zum Ausüben eines oder wiederholter Schläge auf eine laterale Oberfläche im proximalen Abschnitt der Sonde ausgebildet ist, kann auf einfache und wirksame Weise eine laterale Auslenkung der Sonde erzeugt werden, welche eine laterale Auslenkung des distalen Endes der Sonde bewirkt. Dabei wird die Sonde durch die Schlageinwirkung in der Regel zu lateralen Schwingungen mit der Grund- und mehreren Oberfrequenzen angeregt. Hierdurch kann die Wirkung zur Abtragung bzw. Zertrümmerung eines Körpersteins weiter verbessert werden. Ferner ist ein Bereich der Oberfläche der Sonde, in dem das mindestens eine Schlagelement beim Schlag die Oberfläche der Sonde berührt und der hier auch als „Einwirkbereich“ bezeichnet wird, vorzugsweise linien- oder flächenförmig ausgebildet, wobei die linien- oder flächenförmige Ausdehnung des Einwirkbereichs bestimmt ist, um einen Verschleiß der Sonde zu minimieren.
In vorteilhafter Weise kann das mindestens eine Schlagelement als mittels einer Antriebseinrichtung bewegbarer Stößel oder Hammer zum Ausüben des Schlags auf die Sonde ausgebildet sein. Der Stößel oder Hammer ist insbesondere in einer, bezogen auf eine Längsachse der Sonde, radialen Richtung bewegbar gelagert und von der Antriebseinrichtung zum einseitigen Schlagen auf eine seitliche Oberfläche der Sonde antreibbar. Hierdurch kann auf einfache und sichere Weise eine laterale Auslenkung der Sonde erzeugbar sein.
In vorteilhafter Weise kann das mindestens eine Schlagelement aber auch als Rahmen oder als geschlitzte Scheibe, der bzw. die mittels einer Antriebseinrichtung bewegbar ist, zum einseitigen oder wechselseitigen Ausüben des Schlags auf die Sonde ausgebildet sein. Der Rahmen bzw. die geschlitzte Scheibe kann beispielsweise in der Querrichtung verschiebbar geführt oder um eine näherungsweise parallel zur Längsachse stehende, von dieser beabstandete Schwenkachse drehbar gelagert sein. Gemäß dieser Ausführungsform verläuft die Sonde durch den Innenraum des Rahmens bzw. durch den Schlitz der Scheibe, welcher breiter als ein Durchmesser der Sonde ist. Die Endpunkte einer hin- und hergehenden Bewegung des Rahmens bzw. der geschlitzten Scheibe sind dabei so gelegt, dass das Schlagelement durch Bewegung in Querrichtung mit einer ersten Innenseite des Rahmens bzw. des Schlitzes auf einen ersten Bereich der seitlichen Oberfläche der Sonde schlagen kann; weiter vorzugsweise kann das Schlagelement durch entgegengesetzte Bewegung mit einer gegenüberliegenden, zweiten Innenseite auf einen dem ersten Bereich radial gegenüberliegenden zweiten Bereich der Oberfläche schlagen. Hierdurch kann eine besonders effiziente Schlagwirkung erzielbar sein sowie, wenn bei einer vollen hin- und hergehenden Bewegung das Schlagelement zwei entgegengesetzte Schläge auf die Sonde ausübt, eine höhere Schlagfrequenz.
Der Rahmen bzw. der Schlitz der Scheibe kann allseitig geschlossen oder einseitig offen sein. Dabei hat eine geschlossene Ausgestaltung den Vorteil einer erhöhten Stabilität und Dauerhaltbarkeit, während ein einseitig offener Rahmen bzw. ein offener Schlitz eine einfachere Montage und Demontage der Auslenkeinrichtung erlaubt, ohne dass die Sonde in Längsrichtung durch den Rahmen bzw. den Schlitz hindurch gezogen werden muss.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebseinrichtung als Linearantrieb ausgebildet, der das Schlagelement zum Ausüben des Schlags auf die Sonde antreibt. Insbesondere kann die Antriebseinrichtung als pneumatischer Antrieb, der einen Pneumatik-Zylinder umfasst, als linear arbeitender Piezomotor oder als elektromagnetischer Linearantrieb, beispielsweise mit einer Magnetspule und einem verschiebbaren Eisenkern, ausgebildet sein. Ein derartiger Linearantrieb kann direkt oder indirekt, etwa über ein Gestänge, an dem Schlagelement angreifen. Insbesondere kann in dem Fall, dass das Schlagelement als Stößel, Hammer oder beweglicher Rahmen ausgebildet ist, der Linearantrieb quer zur Längsrichtung der Sonde angeordnet sein und direkt an dem Schlagelement angreifen. Dies ermöglicht einen besonders einfachen Aufbau der Auslenkeinrichtung, wodurch zudem die Reinigung und Sterilisation erleichtert werden kann.
Alternativ kann die Antriebseinrichtung zum Antreiben des Schlagelements beispielsweise nach Art eines Wagnerschen Hammers ausgebildet sein. Auch hierdurch kann eine besonders einfache Ausgestaltung ermöglicht werden. Zudem kann ein Wagnerscher Hammer ohne elektronische Steuerung betrieben werden sowie frei von zu schmierenden Lagern und entsprechenden Dichtungen ausgestaltet sein, wobei der notwendige Elektromagnet auf einfache Weise gegenüber dem Hammer bzw. der Sonde abgedichtet sein kann. Hierdurch können Reinigung und Sterilisation erleichtert werden.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform umfasst die Antriebseinrichtung eine gegen eine Federkraft wirkende Kurvenscheibe. In diesem Fall ist das Schlagelement verschiebbar, vorzugsweise in radialer Richtung, geführt und von einer Feder gegen die Kurvenscheibe vorgespannt. Bei Rotation der Kurvenscheibe führt das Schlagelement eine hin- und hergehende Bewegung aus. Diese Ausführungsform ist besonders in dem Fall vorteilhaft, dass das Schlagelement als beweglicher Rahmen ausgebildet ist. Alternativ kann die Antriebseinrichtung eine Schubkurbel umfassen, die an dem Schlagelement angreift und dieses ebenfalls in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt. Die Kurvenscheibe bzw. die Schubkurbel kann insbesondere durch einen Elektromotor, einen Pneumatikmotor, einen rotatorisch arbeitenden Piezomotor oder eine Turbine antreibbar sein. Dadurch, dass der Elektromotor bzw. der Pneumatikmotor, der Piezomotor oder die Turbine über die Kurvenscheibe bzw. die Schubkurbel auf die Sonde wirkt und somit nicht direkt an der Sonde angreift, können Reibung und ein dadurch verursachter Verschleiß an der Oberfläche vermieden werden. Weiter alternativ kann die Antriebsanordnung einen zu einer hin- und hergehenden Bewegung ansteuerbaren Elektromotor umfassen, der mit dem Schlagelement gekoppelt ist und dieses ebenfalls in eine hin- und hergehende Bewegung, vorzugsweise mit einstellbarer Frequenz, versetzen kann. Auch hierdurch kann auf einfache Weise eine laterale Auslenkung der Sonde erzielbar sein.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsformen sind die Endpunkte der hin- und hergehenden Bewegung so bestimmt, dass das Schlagelement gegen die Oberfläche der Sonde schlagen kann. Ferner ist die Intensität oder Schlagstärke, die insbesondere durch Geschwindigkeit, Masse und Material des Schlagelements bestimmt wird, derart gewählt, dass ein Verschleiß der Sonde und eine Repulsion des bearbeiteten Körpersteins minimiert und zugleich ein Steinabtrag maximiert werden können. Das Schlagelement besteht vorzugsweise aus einem metallischen oder einem anderen harten Material, beispielsweise Edelstahl.
Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist das mindestens eine Schlagelement als Massekörper ausgebildet, der mittels einer Antriebseinrichtung auf einer Kreisbahn zum Ausüben des Schlags auf die Sonde bewegbar ist. Hierfür kann der Massekörper beispielsweise an einem Umfang einer von der Antriebseinrichtung antreibbaren, drehbaren Scheibe angeordnet sein, so dass der Massekörper bei Ausführung der Kreisbewegung die laterale Oberfläche der Sonde berührt und hierdurch der Schlag auf die Sonde ausgeübt wird. Vorzugsweise ist der Massekörper mit Spiel oder zumindest in einer, bezogen auf eine Drehachse der Scheibe, radialen Richtung beweglich gelagert, so dass dieser nach Ausüben des Schlags durch Berührung der Oberfläche der Sonde bei der weiteren Kreisbewegung ausweichen kann und danach durch die Fliehkraft wieder in eine Lage zur Berührung der Sonde bei der nachfolgenden Drehung der Scheibe gelangt. In besonders bevorzugter Weise kann der Massekörper drehbar an der Scheibe gelagert sein, etwa in Form eines Kugellagers, dessen äußerer Ring gegen die Sonde schlagen und dabei in Rotation versetzt werden kann, wodurch Reibung und Verschleiß bei der Berührung der Sonde vermindert werden können. Alternativ zu einer drehbaren Scheibe kann der Massekörper mit einem flexiblen Haltemittel, etwa einem Faden oder einer Kette, an einer drehbaren Welle gehalten sein, die mittels der Antriebseinrichtung antreibbar ist, und bei Rotation der Welle durch die Fliehkraft auf eine Kreisbahn zur Berührung der seitlichen Oberfläche der Sonde und somit zur Ausübung des Schlags gezwungen werden. Vorzugsweise ist die Drehachse der Scheibe bzw. der Welle im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Sonde gerichtet, so dass der mindestens eine Massekörper beim Ausüben des Schlags näherungsweise tangential, bezogen auf die Längsachse der Sonde, bewegt wird. Die Auslenkeinrichtung kann auch eine Mehrzahl von Massekörpern umfassen, die an der drehbaren Scheibe angeordnet oder an der drehbaren Welle gehalten sind, um wiederholte Schläge auf die Sonde auszuüben. Dadurch, dass mindestens ein Massekörper vorgesehen ist, der auf einer Kreisbahn bewegbar ist und dabei die seitliche Oberfläche der Sonde zum Ausüben des Schlags berührt, können auf besonders einfache und wirksame Weise laterale Auslenkungen der Sonde erzeugt werden. Dabei ermöglicht die Anordnung mit Spiel unregelmäßige Anregungen der Sonde über einen breiten Frequenzbereich und eine gute Energieübertragung von der Scheibe bzw. der Welle zur Sonde.
Die Intensität der zeitlich veränderlichen Kraft bzw. die Schlagstärke kann dabei in vorteilhafter Weise durch eine Position der Drehachse und den Radius der Scheibe bzw. die Länge des flexiblen Haltemittels eingestellt werden. Die Wiederholfrequenz der Schläge ist durch die Drehzahl und die Anzahl von an der Scheibe bzw. der Welle gehaltenen Massekörper bestimmt. Die Materialien der Sonde und der Massekörper können dabei auf geringen Verschleiß ausgelegt sein, beispielsweise können die Sonde aus Edelstahl und die Massekörper aus Messing oder aus einem gleitfähigen Kunststoff hergestellt sein. Insbesondere kann beispielsweise auch die Scheibe aus Kunststoff bestehen und einstückig mit den Massekörpern ausgeführt sein, etwa nach Art eines Flügelrads mit elastischen Armen. Hierdurch kann eine besonders einfache Ausführungsform geschaffen werden, die beispielsweise für einen einmaligen Gebrauch bestimmt sein kann.
Alternativ oder zusätzlich zu einer Ausübung der Kraft in der quer zur Längsrichtung stehenden Richtung durch einen auf die Oberfläche der Sonde ausgeübten Schlag kann die Auslenkeinrichtung in vorteilhafter Weise zur Ausübung der Kraft auf die Sonde durch eine mittels einer Antriebseinrichtung antreibbare Unwucht oder einen mittels einer Antriebseinrichtung antreibbaren Exzenter ausgebildet sein. Dieser Unwucht- oder Exzenterantrieb ist im proximalen Abschnitt der Sonde mit dieser gekoppelt, so dass durch die rotierende Unwucht bzw. durch den rotierenden Exzenter ebenfalls eine Kraft in einer quer zur Längsrichtung stehenden Richtung auf die Sonde ausgeübt werden kann. Auch hierdurch kann auf einfache Weise eine wiederholbare Krafteinwirkung auf die Sonde zur lateralen Auslenkung der Sonde erzielbar sein.
Die Antriebseinrichtung, die zum Bewegen des Massekörpers auf einer Kreisbahn bzw. zum Antreiben des Unwucht- oder Exzenterantriebs dient, kann einen Elektromotor, einen Piezomotor, einen Pneumatikmotor oder auch eine Turbine umfassen. Alternativ kann ein zu einer hin- und hergehenden Bewegung ansteuerbarer Elektromotor vorgesehen sein. Hierdurch kann die Auslenkeinrichtung auf einfache und sichere Weise angetrieben werden.
Sofern bei den im Rahmen der vorliegenden Erfindung beschriebenen Ausführungsformen die Antriebseinrichtung einen Elektromotor umfasst, ist dieser vorzugsweise ein bürstenloser Elektromotor, insbesondere mit einstellbarer Drehzahl. Ein bürstenloser Elektromotor hat die besonderen Vorteile hoher Drehzahlen, einer hohen Leistung und eines einfachen Aufbaus, welcher die Reinigung und Sterilisation erleichtert. Sofern die Antriebsanordnung einen Piezomotor umfasst, kann dieser einen besonders kompakten Aufbau und eines großen Dynamikbereich ermöglichen. Sofern die Antriebsanordnung einen Pneumatikmotor, einen Pneumatik-Zylinder oder eine Turbine umfasst, ist hierdurch der besondere Vorteil erreichbar, dass die Auslenkeinrichtung ohne elektrische Leitungen betrieben werden kann; ferner kann ein Betrieb mit Vakuum bzw. Unterdruck möglich sein, wodurch eine erhöhte Sicherheit gegen Kontamination erreichbar ist.
Die Auslenkeinrichtung kann die vorstehend beschriebene Antriebseinrichtung umfassen, welche mit der Auslenkeinrichtung eine Einheit bilden kann. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Antriebseinrichtung von der Auslenkeinrichtung separat angeordnet ist oder nur teilweise von dieser umfasst ist. Insbesondere kann es vorgesehen sein, dass ein Motor der Antriebseinrichtung, etwa ein Elektromotor, ein Piezomotor, ein Pneumatikmotor oder eine Turbine, der bzw. die wie oben erwähnt zum Antreiben der Kurvenscheibe, der Schubkurbel, der drehbaren Scheibe oder Welle zum Bewegen des Massekörpers auf einer Kreisbahn oder des Unwucht- oder Exzenterantriebs dient, separat von der Auslenkeinrichtung angeordnet ist und diese über eine flexible Welle antreibt. Die flexible Welle kann mit der Auslenkeinrichtung fest oder lösbar verbunden sein. Auf diese Weise kann die Auslenkeinrichtung besonders kompakt gestaltet werden und die Handhabbarkeit der erfindungsgemäßen Vorrichtung verbessert werden.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Auslenkeinrichtung derart angeordnet, dass die zeitlich veränderliche Kraft in der quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung distalseitig der Ultraschallkonvertereinheit auf die Sonde einwirkt. Insbesondere kann die Auslenkeinrichtung ausgebildet und angeordnet sein, um den mittels des mindestens einen bewegbaren Schlagelements ausgeübten Schlag in einem Abschnitt der Sonde auf deren laterale Oberfläche auszuüben, der distalseitig der Ultraschallkonvertereinheit liegt. Diese Ausführungsform hat den besonderen Vorteil, dass ein Abstand zwischen einem Einwirkbereich des Schlags und der Ultraschallkonvertereinheit derart angepasst sein kann, dass eine laterale Auslenkung des distalen Endes der Sonde maximal ist. Insbesondere kann die Auslenkeinrichtung derart mit der Ultraschallkonvertereinheit verbindbar sein, dass der Abstand zwischen dem Einwirkbereich des Schlags und der Ultraschallkonvertereinheit einstellbar ist; hierdurch kann eine Anpassung an unterschiedliche Sonden und/oder unterschiedliche Endoskope ermöglicht werden, um jeweils die laterale Auslenkung des distalen Endes der Sonde zu maximieren.
Alternativ kann es vorgesehen sein, dass sich die Sonde in proximaler Richtung über die Ultraschallkonvertereinheit hinaus erstreckt und dass die Auslenkeinrichtung derart angeordnet ist, dass die zeitlich veränderliche Kraft in der quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung proximalseitig der Ultraschallkonvertereinheit oder zumindest proximalseitig einer Verbindung der Sonde mit der Ultraschallkonvertereinheit auf die Sonde einwirkt. Insbesondere kann sich die Sonde durch eine Bohrung der Ultraschallkonvertereinheit hindurch erstrecken, wobei die Ultraschallschwingungen beispielsweise in einen Kragen der Sonde eingekoppelt werden können. Die Sonde kann beispielsweise als Hohlsonde ausgebildet sein und an ihrem proximalen Ende mit einem Sauganschluss versehen sein. Hierdurch kann eine besonders kompakte und leicht handhabbare Ausgestaltung erreichbar sein, insbesondere kann die Auslenkeinrichtung mit der Ultraschallkonvertereinheit eine Einheit bilden und beispielsweise in ein als Handstück ausgestaltetes Gehäuse der Ultraschallkonvertereinheit integriert sein.
Weiter alternativ kann die Auslenkeinrichtung derart ausgebildet und angeordnet sein, dass zur Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde in der quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung die Auslenkeinrichtung eine Kraft auf die Ultraschallkonvertereinheit ausübt, wodurch über die Verbindung der Sonde mit der Ultraschallkonvertereinheit eine zeitlich veränderliche Kraft auf die Sonde einwirkt, um diese lateral auszulenken; beispielsweise kann die Kraft auf ein distales Ende des Ultraschall-Horns bzw. auf eine Befestigung der Sonde an dem Ultraschall-Horn ausgeübt werden. Dies kann insbesondere in dem Fall vorteilhaft sein, dass die Auslenkeinrichtung zur Ausübung der Kraft auf die Sonde durch einen Unwucht- oder Exzenterantrieb ausgestaltet ist. Auch hierdurch kann eine besonders kompakte Ausgestaltung erreichbar sein.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ist die Ultraschallkonvertereinheit in einem Umgehäuse beweglich gelagert, wobei in dem Umgehäuse auch die Auslenkeinrichtung aufgenommen sein kann. Das Umgehäuse kann als Handstück ausgebildet sein. Insbesondere kann die Auslenkeinrichtung zur Ausübung einer Kraft auf die Ultraschallkonvertereinheit angeordnet sein und eine wie oben beschrieben ausgestaltete Antriebseinrichtung aufweisen, beispielsweise einen Linearantrieb, einen Piezomotor, einen Elektromotor mit Schubkurbel, einen Unwuchtantrieb oder einen Exzenterantrieb zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Bewegung der Ultraschallkonvertereinheit in Querrichtung. Dabei kann sich die Antriebseinrichtung gegen das Umgehäuse abstützen, wodurch eine effizientere Krafteinwirkung auf die Ultraschallkonvertereinheit und damit auf die Sonde ermöglicht wird.
Die Ultraschallkonvertereinheit kann in dem Umgehäuse federnd gelagert sein, insbesondere elastisch, beispielsweise mittels einer Membran. Auf diese Weise kann das Umgehäuse in vorteilhafter Weise von den durch die Auslenkeinrichtung erzeugten lateralen Auslenkungen mechanisch entkoppelt sein, wodurch die Handhabbarkeit weiter verbessert werden kann. Die Ultraschallkonvertereinheit kann mittels eines Zwischenrings kardanisch in dem Umgehäuse aufgehängt sein, wodurch eine besonders weitgehende Entkopplung des Umgehäuses von Vibrationen ermöglicht wird.
Alternativ oder zusätzlich kann die Ultraschallkonvertereinheit in dem Umgehäuse um eine Querachse schwenkbar gelagert sein, wobei die Querachse quer zur Längsrichtung der Sonde steht. In diesem Fall ist es insbesondere vorgesehen, dass zur Einwirkung der Kraft auf die Sonde in der quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung die Auslenkeinrichtung eine Kraft auf die Ultraschallkonvertereinheit ausübt, wodurch die Ultraschallkonvertereinheit in eine Schwenkbewegung versetzt wird und dadurch die Sonde in lateraler Richtung ausgelenkt wird. Die Auslenkeinrichtung kann zur Erzeugung einer hin- und hergehenden Schwenkbewegung der Ultraschallkonvertereinheit insbesondere einen Linearantrieb, einen Piezomotor, einen Elektromotor mit Schubkurbel, einen Unwuchtantrieb oder einen Exzenterantrieb umfassen. Diese Ausführungsform kann besonders kompakt ausgestaltet sein.
In vorteilhafter Weise kann vorgesehen sein, dass die Ultraschallkonvertereinheit und die Auslenkeinrichtung in dem Umgehäuse aufgenommen sind und das Umgehäuse gekapselt oder hermetisch dicht ausgestaltet ist. Hierdurch kann eine Kontamination, etwa mit einer Spülflüssigkeit, besonders sicher vermieden werden.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Antriebsanordnung zur Ausübung einer weiteren Kraft auf die Sonde in einer weiteren quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung ausgebildet. Es kann somit eine Kraft in mehreren unterschiedlichen, jeweils quer zur Längsrichtung stehenden Richtungen auf die Sonde ausgeübt werden, beispielsweise in zwei senkrecht zueinander stehenden Richtungen. Insbesondere kann die Antriebsanordnung eine weitere Auslenkeinrichtung umfassen, die zur Ausübung einer Kraft in der weiteren quer zur Längsrichtung stehenden Richtung auf die Sonde ausgebildet ist. Die Auslenkeinrichtungen können hierfür, bezogen auf eine Längsachse der Sonde, um einen entsprechenden Winkel gegeneinander versetzt angeordnet sein, beispielsweise senkrecht zueinander. Die Auslenkeinrichtungen können jeweils wie oben beschrieben, gleichartig oder unterschiedlich voneinander, ausgestaltet sein und beispielsweise gleichzeitig, abwechselnd oder unabhängig voneinander ansteuerbar sein. Durch die Einwirkung der Kraft in der weiteren Querrichtung kann eine Auslenkung der Sonde in einer weiteren lateralen Richtung bewirkt werden. Somit kann eine Auslenkung der Sonde in unterschiedlichen, jeweils quer zur Längsrichtung stehenden Richtungen erzeugbar sein, wodurch die Wirksamkeit zur Abtragung bzw. Zertrümmerung eines Körpersteins weiter erhöht werden kann.
Gemäß einem weiteren Aspekt der Erfindung umfasst ein Lithotripsiesystem, das insbesondere ein System zur intrakorporalen Ultraschall-Lithotripsie ist, eine Vorrichtung zur Lithotripsie, die wie zuvor beschrieben ausgestaltet ist, und ein Endoskop, beispielsweise ein Nephroskop, welches einen Kanal zur Einführung der Sonde in das Körperinnere des menschlichen oder tierischen Körpers aufweist. Dabei ist der Kanal bemessen, um eine Übertragung der durch die Einwirkung der Kraft in der quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung erzeugten Auslenkung der Sonde zu einem distalen Ende der Sonde zu ermöglichen. Insbesondere hat die Sonde, wenn diese in den Kanal eingeführt ist, innerhalb des Kanals ein ausreichendes seitliches Spiel, um eine laterale Auslenkung, die durch die von der Auslenkeinrichtung ausgeübte zeitlich veränderliche Kraft auf die Sonde bewirkt worden ist, bis zum distalen Ende weiterzuleiten; ggf. kann auch eine Dichtung entsprechend ausgeführt sein. Eine Länge des Kanals ist so bemessen, dass die Sonde durch den Kanal hindurchgeführt werden kann und über dessen distales Ende hinausragt, um einen vor dem distalen Ende angeordneten Körperstein zu berühren. Bei der Bearbeitung des Körpersteins können somit die zuvor erwähnten Vorteile erzielbar sein.
Gemäß einem erfindungsgemäßes Verfahren zum Betreiben einer Lithotripsievorrichtung, welche eine langerstreckte Sonde umfasst, wird die Sonde in einem proximalen Abschnitt der Sonde zu longitudinalen Ultraschallschwingungen, d.h. zu Ultraschallschwingungen in Richtung einer Längserstreckung der Sonde, angeregt, welche durch die Sonde zu einem distalen Ende der Sonde übertragen werden. Weiter wird im proximalen Abschnitt eine zeitlich veränderliche Kraft auf die Sonde in einer quer zur Längserstreckung der Sonde stehenden Richtung derart ausgeübt, dass die Sonde quer zu ihrer Längserstreckung ausgelenkt wird, welche Auslenkung der Sonde durch die Sonde zu dem distalen Ende übertragen wird. Hierdurch kann das distale Ende der Sonde in longitudinale Ultraschallschwingungen versetzt und zugleich in Querrichtung ausgelenkt werden, etwa in Form von lateralen Schwingungen.
In vorteilhafter Weise kann es vorgesehen sein, dass die Kraft wiederholt, insbesondere periodisch wiederholt in der Querrichtung auf die Sonde ausgeübt wird, wobei die Wiederholfrequenz einstellbar sein kann. Die Kraft kann kontinuierlich oder stoßweise auf die Sonde ausgeübt werden. Zur Auslenkung der Sonde kann auf eine laterale Oberfläche der Sonde mittels mindestens eines Schlagelements ein Schlag ausgeübt werden, wofür das Schlagelement mittels einer Antriebseinrichtung bewegt werden kann. Es kann jedoch auch zur Auslenkung der Sonde eine Kraft in der quer zur Längsrichtung stehenden Richtung durch eine mittels einer Antriebseinrichtung antreibbare Unwucht oder einen mittels einer Antriebseinrichtung antreibbaren Exzenter ausgeübt werden.
Vorzugsweise ist die Lithotripsievorrichtung wie oben beschrieben ausgebildet. Insbesondere kann zur Anregung der Sonde zu den longitudinalen Ultraschallschwingungen eine Ultraschallkonvertereinheit vorgesehen sein sowie zur Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft in der Querrichtung eine Auslenkeinrichtung, wobei die Sonde, die Ultraschallkonvertereinheit und/oder die Auslenkeinrichtung vorzugsweise wie oben beschrieben ausgebildet und angeordnet sind und wie oben beschrieben betrieben werden. Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Durchführung des Verfahrens ausgebildet.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann extrakorporal ausgeführt und die Lithotripsievorrichtung extrakorporal betrieben werden, wobei die Sonde mit ihrem distalen Ende in Berührung mit einem Objekt gebracht werden kann, welches durch Einwirkung der Ultraschallschwingungen und der lateralen Auslenkung der Sonde bearbeitet werden kann.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann aber auch intrakorporal ausgeführt werden, wobei die Sonde zur Einführung in ein Körperinneres eines menschlichen oder tierischen Körpers ausgestaltet ist. Vor Durchführung des Verfahrens kann die Sonde, vorzugsweise durch den Schaft eines Endoskops, in das Körperinnere an einen zu zerstörenden Körperstein herangeführt worden sein, so dass das distale Ende der Sonde diesen berührt. Bei Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird der Körperstein abgetragen oder zertrümmert. Nach Durchführung des Verfahrens kann eine Spülung zum Abführen der Bruchstücke des Körpersteins erfolgen und/oder die Sonde kann aus dem Körperinneren bzw. aus dem Endoskopschaft entnommen werden. Das Verfahren kann wiederholt durchgeführt werden.
Bei einem Verfahren zur intrakorporalen Lithotripsie mittels Ultraschallschwingungen wird die Sonde einer wie oben beschrieben ausgestalteten Lithotripsievorrichtung in das Körperinnere eines menschlichen oder tierischen Körpers eingeführt und an einen zu zerstörenden Körperstein herangeführt, so dass das distale Ende der Sonde diesen berührt, die Lithotripsievorrichtung wird wie oben beschrieben betrieben und der Körperstein abgetragen oder zertrümmert, ggf. können die Bruchstücke durch Spülung abgeführt werden, und die Sonde wird aus dem Körperinneren wieder entnommen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die 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.
Weitere Aspekte der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele und der beigefügten Zeichnung. Es zeigen, jeweils in schematischer Form:

1 eine Prinzipskizze der Wirkungsweise einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
2a und 2b ein erstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
3 ein zweites Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
4a bis 4c ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
5a und 5b ein viertes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
6a und 6b ein fünftes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
7a und 7b ein sechstes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
8 ein siebtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
9 ein achtes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung;
10a und 10b ein neuntes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Wie in 1 in Form einer vereinfachten Prinzipskizze dargestellt ist, umfasst eine Lithotripsievorrichtung eine langerstreckte Sonde 1, die auch als Sonotrode bezeichnet wird, und eine Ultraschallkonvertereinheit 2, die an einem proximalen Abschnitt 3 der Sonde 1 angeordnet ist. Die Sonde 1 ist zur Einführung in ein Körperinneres eines menschlichen oder tierischen Körpers ausgebildet, so dass ein distales Ende 4 der Sonde 1, das auch als Sondenspitze bezeichnet wird, durch eine natürliche oder künstliche Körperöffnung an einen im Körperinneren befindlichen Körperstein herangeführt werden kann. Hierfür kann die Sonde 1 in einen entsprechenden Kanal eines Endoskops eingeführt werden, das durch die Körperöffnung hindurch geführt ist, beispielsweise durch ein nicht dargestelltes Nephroskop an einen im Nierenbecken befindlichen Nierenstein. Der proximale Abschnitt 3 der Sonde 1 mit der Ultraschallkonvertereinheit 2 verbleibt dabei außerhalb des Körpers sowie ggf. auch außerhalb des Endoskops. Die Sonde 1 ist vorzugsweise starr, kann aber auch flexibel oder halbstarr sein, und besteht in der Regel aus Edelstahl. Das distale Ende 4 der Sonde 1 kann auch eine bewegliche Krone aufweisen.
Die Ultraschallkonvertereinheit 2 umfasst einen Ultraschallwandler 5, der zur Übertragung von Ultraschallschwingungen mit einem Horn 6 gekoppelt ist. In der Regel ist das Horn 6 fest mit dem Ultraschallwandler 5 verbunden. An einem distalen Ende des Horns 6 ist die Sonde 1 befestigt. Die Sonde 1 kann beispielsweise in eine Durchgangsbohrung 7 des Horns 6 eingeschraubt sein, so dass ein Kragen 8 der Sonde 1 am distalen Ende des Horns 6 fest anliegt. Die Sonde 1 kann sich in proximaler Richtung durch den Ultraschallwandler 5 hindurch erstrecken oder beispielsweise im Bereich des Horns 6 enden. Das Horn 6 dient zur Verstärkung der von dem Ultraschallwandler 5 erzeugten Ultraschallschwingungen und zur Einkopplung der Ultraschallschwingungen in die Sonde 1.
Die eingekoppelten Ultraschallschwingungen werden als Ultraschallwellen durch die Sonde 1 an deren distales Ende 4 übertragen und versetzen dieses in entsprechende Schwingungen. In der Regel wird der Ultraschallwandler 5 zur Erzeugung stehender Wellen in der Sonde 1 angesteuert, so dass eine Schwingungsamplitude am distalen Ende 4 der Sonde 1 maximal ist. Durch Aufsetzen des distalen Endes 4 auf einen Körperstein können diese zum Absprengen von Fragmenten bzw. zur Zerkleinerung des Körpersteins führen. Auf diese Weise kann der Körperstein allmählich abgetragen oder zertrümmert werden.
In 1 ist angedeutet, dass die Sonde 1 als Hohlsonde ausgeführt sein kann, die einen durchgehenden Spülkanal 9 aufweist. An einem proximalen Ende 10 des Ultraschallwandlers 5 bzw. der Sonde 1 kann ein Anschluss vorgesehen sein zum Anschließen einer Spül- oder Saugeinrichtung, um die entstandenen Bruchstücke des Körpersteins abzuführen. Alternativ kann ein Spül- bzw. Sauganschluss seitlich an der Sonde 1, distalseitig des Horns 6, vorgesehen sein. Durch Anlegen eines Unterdrucks an dem Spülkanal 9 kann der Körperstein an das distale Ende 4 der Sonde 1 angesaugt und so eine Verlagerung des Körpersteins bei der Bearbeitung verhindert werden.
Wie in 1 symbolisch dargestellt ist, sind die vom Ultraschallwandler 5 erzeugten und von dem Horn 6 in die Sonde 1 eingekoppelten Ultraschallschwingungen bzw. Ultraschallwellen longitudinaler Natur, d.h. die entsprechende Auslenkung der Sonde 1 erfolgt in Richtung der Längserstreckung der Sonde. Diese Längsrichtung ist durch den Pfeil 11 angedeutet. Daneben kann auch die Erzeugung lateraler Ultraschallwellen durch die Ultraschallkonvertereinheit 2 vorgesehen sein.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird in einer Richtung, die quer zur Längsrichtung der Sonde 1 steht, eine zeitlich veränderliche Querkraft F_q auf die Sonde 1 ausgeübt, die eine laterale Auslenkung der Sonde 1 bewirkt. Hierfür ist eine Auslenkeinrichtung vorgesehen, die angeordnet ist, um die variable Querkraft F_q auf die Sonde auszuüben. Durch eine temporäre, zeitlich wiederkehrende laterale Krafteinwirkung kann etwa eine Biegeschwingung der Sonde 1 angeregt werden, die von der Sonde 1 bis zu deren distalem Ende 4 übertragen wird. Das distale Ende 4 der Sonde 1 führt somit, zusätzlich zu den longitudinalen Ultraschallschwingungen, eine laterale Bewegung aus, die in der Regel niederfrequent ist. Eine solche laterale Bewegung des distalen Endes 4 ermöglicht eine erhebliche Verbesserung der Abtragungs- bzw. Zertrümmerungswirkung der Sonde 1.
Wie in 1 angedeutet ist, kann die Kraft F_q distalseitig der Ultraschallkonvertereinheit 2, jedoch ebenfalls noch im proximalen Abschnitt 3 der Sonde 1, der außerhalb des Körpers bzw. des Endoskops verbleibt, auf die Sonde 1 einwirken; alternativ kann die in Querrichtung wirkende Kraft F_q innerhalb oder proximalseitig der Ultraschallkonvertereinheit 2 oder indirekt über diese auf die Sonde 1 ausgeübt werden. Zur Ausübung der Querkraft F_q auf die Sonde 1 ist eine Auslenkeinrichtung vorgesehen, die beispielsweise wie in den nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispielen ausgebildet und angeordnet sein kann.
Bei der in 2a in einer Seitenansicht dargestellten ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung umfasst die Auslenkeinrichtung einen Linearantrieb 12, der beispielsweise ein Pneumatik-Zylinder, ein linear arbeitender Piezomotor oder ein Elektromagnet mit einem verschiebbaren Eisenkern sein kann, der ein als Rahmen 13 ausgebildetes Schlagelement antreibt. Wie in 2b in einer axialen Ansicht gezeigt ist, verläuft die Sonde 1 durch den Innenraum des Rahmens 13. Wie durch den Doppelpfeil 14 angedeutet ist, ist der Rahmen 13 in einer quer zur Längserstreckung der Sonde 1 verlaufenden Richtung geführt und wird von dem Linearantrieb 12 zu einer hin- und hergehenden Bewegung angetrieben. Der Linearantrieb 12 greift über eine Kolbenstange 15 oder über ein Gestänge an dem Rahmen 13 an, ggf. mit einem gewissen Spiel. Die Endpunkte der hin- und hergehenden Bewegung sind so bestimmt, dass die Innenseiten 16, 17 des Rahmens 13 abwechselnd auf einander gegenüberliegende Einwirkbereiche 18, 19 der lateralen Oberfläche der Sonde 1 schlagen; alternativ kann auch eine lediglich einseitige Schlagausübung auf die Sonde 1 erfolgen. Der Rahmen 13 weist in Längsrichtung der Sonde 1 eine Dicke auf, so dass die Einwirkbereiche 18, 19, in denen der Rahmen beim Schlag in Kontakt mit der Oberfläche der Sonde kommt, eine ausreichende Längserstreckung haben, um einen Verschleiß an der Oberfläche der Sonde 1 zu minimieren (s. 2a). Die Auslenkeinrichtung mit dem Linearantrieb 12 kann einen Halter umfassen, mit dem sie an der Ultraschallkonvertereinheit 2 lösbar befestigt ist (nicht dargestellt).
Gemäß der in 3 in einer Seitenansicht gezeigten Ausführungsform ist zur lateralen Auslenkung der Sonde 1 eine Auslenkeinrichtung mit einer Antriebseinrichtung vorgesehen, die nach Art eines Wagnerschen Hammers arbeitet. Dabei ist an einer Blattfeder 20 ein Hammer 21 angeordnet, der durch einen Elektromagnet 22 mit einem Anker und einem hiermit gekoppelten Unterbrecherkontakt zu einer hin- und hergehenden Bewegung in Querrichtung, die in 3 durch den Doppelpfeil 23 angedeutet ist, angetrieben wird und dabei auf die seitliche Oberfläche der Sonde 1 schlägt. Die Blattfeder 20 kann über einen Haltebügel 24 an der Ultraschallkonvertereinheit 2 befestigt sein.
In 3 ist exemplarisch dargestellt, dass proximalseitig der Ultraschallkonvertereinheit 2 ein Schlauchstutzen 25 zum Anschließen einer Spül- und/oder Saugeinrichtung vorgesehen ist, der mit einem durchgehenden Spülkanal 9 der Sonde 1 in Verbindung steht (s. 1). Weiter weist der Ultraschallwandler 5 einen Versorgungsanschluss 26 zum elektrischen Verbinden mit einer nicht dargestellten Steuerungseinrichtung auf. Die Ultraschallkonvertereinheit 2 der übrigen Ausführungsbeispiele kann in entsprechender Weise aufgebaut sein.
In 4a ist ein drittes Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer seitlichen, teilweise geschnittenen Ansicht gezeigt. Wie beim ersten Ausführungsbeispiel wird die Sonde 1 durch ein- oder beidseitig wirkende Schläge mittels eines in Querrichtung verschiebbaren Rahmens 27 beaufschlagt, wofür die Sonde 1 durch den Rahmen 27 verläuft und ein Verschiebeweg des Rahmens 27 derart bemessen ist, dass mindestens eine der Innenseiten 16, 17 des Rahmens 27 bei der Verschiebung gegen einen entsprechenden Einwirkbereich der lateralen Oberfläche der Sonde 1 schlägt. Bei dem dritten Ausführungsbeispiel umfasst die Auslenkeinrichtung weiterhin eine Kurvenscheibe 28, die auf eine nahe einem oberen Rand des Rahmens 27 drehbar gelagerte Rolle 29 wirkt.
Wie in 4b in einer axialen Ansicht gezeigt, ist der Rahmen 27 in einer Führungseinheit 30 verschiebbar gelagert. Dabei wird der Rahmen 27 durch eine Feder 31 in Richtung auf die Kurvenscheibe 28 vorgespannt (s. 4a). Die Kurvenscheibe 28, die in 4c in einer schräg aus distaler Richtung gesehenen Ansicht dargestellt ist, weist eine Steuerfläche 32 auf, über die die Rolle 29 bei einer Rotation der Kurvenscheibe 28 abrollt. Die Steuerfläche 32 nimmt, bezogen auf eine Drehachse der Kurvenscheibe 28, einen Winkelbereich von ca. 90° ein; in einem übrigen Winkelbereich liegt die Rolle 29 nicht an der Kurvenscheibe 28 an. Die Kurvenscheibe 28 ist auf einer Motorwelle 33 eines Elektromotors 34 befestigt, etwa mit einer Klemmschraube, und kann durch diesen in Rotation versetzt werden.
Bei einer Rotation der Kurvenscheibe 28 im Uhrzeigersinn, aus proximaler Richtung gesehen, rollt die Rolle 29 entlang der Steuerfläche 32 in Richtung zu deren Spitze 35, so dass der Rahmen 27 gegen die Kraft der Feder 31 nach unten verschoben wird. Ein Endpunkt dieser Bewegung kann derart bestimmt sein, dass der Rahmen 27 mit einer oberen Innenseite 17 auf eine obere Oberfläche der Sonde 1 schlägt. Überschreitet die an der Steuerfläche 32 anliegende Rolle 29 deren Spitze 35, so wird der Rahmen durch die Feder 31 nach oben gedrückt, wobei die untere Innenseite 16 des Rahmen auf eine untere Oberfläche der Sonde 1 schlägt. Durch Antreiben der Kurvenscheibe 28 mittels des Elektromotors 34 kann somit der Rahmen 27 in eine hin- und hergehende Bewegung versetzt werden, wobei einseitig oder beidseitig Schläge in Querrichtung auf die Sonde 1 ausgeübt werden, die zu einer lateralen Auslenkung der Sonde führen. Die Masse des Rahmens kann beispielsweise 16 g betragen und die Geschwindigkeit, mit der die untere Innenseite 16 des Rahmens 27 auf die untere Oberfläche der Sonde 1 schlägt, beispielsweise 2,4 m/s oder mehr, um eine ausreichende Schlagwirkung zur lateralen Auslenkung der Sonde zu erzielen.
In 4a ist gezeigt, dass der Elektromotor 34 und die Ultraschallkonvertereinheit 2 parallel zueinander angeordnet und jeweils fest in einem Umgehäuse 36 montiert sind. Das Umgehäuse 36 kann als Handstück ausgebildet sein. Das Umgehäuse 36 umfasst eine distalseitige Verschlussplatte 37, an der die Führungseinheit 30 und eine Abdeckung 38 der Kurvenscheibe 28 gehalten sind, und eine proximalseitige Verschlussplatte 39, durch die der Schlauchstutzen 25 und eine Anschlussbuchse 40 zum Verbinden des Elektromotors 34 mit einer Steuerungseinrichtung hindurch ragen. Die Verschlussplatten 37, 39 sind mit einem Körper 41 des Umgehäuses 36 verschraubt. Durch die relative Position der Kurvenscheibe 28 und des Rahmens 29 im Verhältnis zur Ultraschallkonvertereinheit 2, bezogen auf die Längsrichtung der Sonde 1, wird ein Einwirkbereich der Sonde 1, in dem die in Querrichtung wirkende Kraft auf die Sonde 1 einwirkt, festgelegt. In der in 4a gezeigten Anordnung wird die Querkraft distalseitig der Ultraschallkonvertereinheit 2 auf die Sonde 1 ausgeübt, in einem Abstand von ca. 50 mm zum Kragen der Sonde 1 bzw. zum distalen Ende des Horns 6.
Die 5a und 5b zeigen eine vierte Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer seitlichen bzw. einer axialen Ansicht. Dabei ist, wie bei dem dritten Ausführungsbeispiel, ein Elektromotor 34 vorgesehen, der parallel zu der Ultraschallkonvertereinheit 2 in einem symbolisch angedeuteten Umgehäuse 36 montiert ist. Der Elektromotor 34 treibt ein Schubkurbelgetriebe 42 an, das eine auf der Motorwelle 33 befestigte Antriebsscheibe 43 und eine Schlitzscheibe 44 umfasst, die an dem Umgehäuse 36 schwenkbar gelagert und mit der Antriebsscheibe 43 über eine Kurbelstange 45 verbunden ist. Wie in 5b angedeutet, wird dadurch eine Rotation (Pfeil 46) der Antriebsscheibe 43 in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung (Doppelpfeile 47, 48) der Schlitzscheibe 44 umgesetzt, wobei die Achse 49 der Schwenkbewegung parallel zur Längserstreckung der Sonde 1 gerichtet ist. Anfangs- und Endpunkt der Schwenkbewegung sind dabei derart gewählt, dass die Sonde 1, die durch den, bezogen auf die Achse 49, radialen Schlitz 50 der Schlitzscheibe 44 verläuft, ein- oder beidseitig von den Wänden des Schlitzes 50 mit einer Kraftwirkung, insbesondere einer Schlagwirkung, beaufschlagt wird. Hierdurch kann ebenfalls eine Auslenkung der Sonde 1 in Querrichtung bewirkt werden.
Bei der in 6a und 6b in einer seitlichen bzw. einer axialen Ansicht dargestellten fünften Ausführungsform ist anstelle einer Kopplung über ein Schubkurbelgetriebe eine Schlitzscheibe 51 auf der Motorwelle 33 des Elektromotors 34 montiert. Diese ist so angeordnet, dass die Sonde 1 innerhalb des radialen Schlitzes 52 der Schlitzscheibe 51 liegt. Der Elektromotor 34 wird hierbei derart angesteuert, beispielsweise mit einer rechteckförmigen Spannung, dass die Motorwelle 33 mit der darauf gehaltenen Schlitzscheibe 51 eine hin- und hergehende Bewegung (Doppelpfeil 53) ausführt, bei der die Sonde 1 von einer oder abwechselnd von beiden Innenseiten 54, 55 der Wände des Schlitzes 52 berührt wird. Auch durch diese Ausführungsform, die im Übrigen wie das vierte Ausführungsbeispiel ausgestaltet sein kann, kann eine Krafteinwirkung in Querrichtung, bei entsprechender Auslegung insbesondere eine Schlagwirkung, auf die Sonde ausgeübt werden.
Bei der Ausführungsform, die in den 7a und 7b in einer seitlichen bzw. einer axialen Ansicht gezeigt ist, ist ein Elektromotor 34 mit einer Motorwelle 33, die im Wesentlichen parallel zur Längsrichtung der Sonde 1 verläuft, neben der Ultraschallkonvertereinheit 2 angeordnet und kann mit dieser in ähnlicher Weise wie zu 4a erläutert verbunden sein. Gemäß 7a umfasst die Auslenkeinrichtung eine Antriebsscheibe 56, die auf der Motorwelle 33 des Elektromotors 34 montiert ist und nahe deren Umfang eine Mehrzahl von Schlagkörpern angeordnet sind. Im gezeigten Beispiel sind dies sechs Kugellager 57, die jeweils auf einem achsparallel gerichteten Bolzen 58 mit Spiel gehalten sind. Bei Rotation der Antriebsscheibe 56 schlagen die äußeren Ringe der Kugellager 57 seitlich auf die Sonde 1 und üben dadurch eine quer zur Längserstreckung der Sonde 1 gerichtete Kraft auf die Sonde 1 aus, die hierdurch zu einer Querschwingung angeregt wird.
Gemäß 8 sind bei einer weiteren Ausführungsform, die im Übrigen wie die zuvor beschriebene ausgebildet ist, Schlagmassen 59 jeweils mittels eines Fadens 60 an einer drehbaren Antriebsscheibe 61 gehalten; anstelle des Fadens 60 kann auch ein anderes flexibles Haltemittel, etwa eine Kette, vorgesehen sein. Wird die Antriebsscheibe 61 mittels des Elektromotors in Drehung versetzt, so folgen die Schlagmassen 59 einer kreisförmigen Bahn, wie durch den Pfeil 62 symbolisch angedeutet ist. Die Bahn ist derart gelegt, dass die Schlagmassen 59 dabei auf die Oberfläche der Sonde 1 schlagen.
Bei den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen ist es jeweils vorgesehen, dass die quer zur Längsrichtung der Sonde 1 stehende, zeitlich veränderliche Kraft distalseitig der Ultraschallkonvertereinheit 2 auf die Sonde 1 einwirkt. In 9 ist in einer teilweise geschnittenen Seitenansicht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, bei dem die in Querrichtung einwirkende veränderliche Kraft proximalseitig der Ultraschallkonvertereinheit 2 auf die Sonde 1 einwirkt.
Wie in 9 gezeigt, umfasst die Ultraschallkonvertereinheit 2 einen Ultraschallwandler 5 und ein Horn 6. Der Ultraschallwandler 5 umfasst eine Mehrzahl von in Längsrichtung aufeinander gestapelten piezoelektrischen Elementen 63 zur Erzeugung von Ultraschallschwingungen. Das Horn 6 und der Ultraschallwandler 5 weisen eine in Längsrichtung durchgehende Durchgangsbohrung 7 auf, durch die die Sonde 1 über das proximale Ende des Ultraschallwandlers 5 hinaus geführt ist.
Proximalseitig des Ultraschallwandlers 5 ist eine Auslenkeinrichtung 64 angeordnet, die in einem Gehäuse 65 aufgenommen ist, in das die Sonde 1 durch eine mit der Durchgangsbohrung 7 der Ultraschallkonvertereinheit 2 fluchtende Bohrung hinein reicht. Bei der in 9 dargestellten Ausführungsform weist die Sonde 1 einen axial durchgehenden Spülkanal 9 auf und ist bis zu einer proximalen Seite des Gehäuses 65 geführt, wo ein Schlauchstutzen 25 angeordnet ist, der mit dem Spülkanal 9 kommuniziert.
In einem Innenraum des Gehäuses 65 ist ein Elektromotor 66 aufgenommen, wobei mittels einer Exzenterscheibe 67, die von dem Elektromotor 66 in hin- und hergehende oder auch in kontinuierliche Rotation versetzt werden kann und dabei gegen die Sonde 1 schlägt, eine in Querrichtung wirkende Kraft auf die Sonde 1 ausgeübt wird. Die Auslenkeinrichtung 64 kann prinzipiell stattdessen mit einer Schlitzscheibe oder gemäß einem anderen der zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiele ausgestaltet sein. Die Durchgangsbohrung 7 ist mit ausreichend Spiel ausgeführt, so dass die hierdurch erzeugten Auslenkungen der Sonde 1 in Querrichtung durch die Ultraschallkonvertereinheit 2 hindurch in distaler Richtung übertragen werden können.
Auf diese Weise kann einerseits eine Schlagwirkung auf die Sonde 1 zur Einleitung einer stoßförmig wirkenden Kraft ausgeübt werden, und andererseits kann die rotierende Exzenterscheibe zugleich als Unwucht oder Schwungmasse wirken, die über den im Gehäuse 65 montierten Elektromotor 66 die aus der Auslenkeinrichtung 64 und der Ultraschallkonvertereinheit 2 gebildete Einheit und damit den proximalen Abschnitt der Sonde 1 in zusätzliche Vibrationen in Querrichtung versetzt, die in der Regel gegenüber der Schlaganregung niedrigere Frequenzanteile darstellen. Diese können ebenfalls bis zum distalen Ende 4 der Sonde 1 übertragen werden und diese in Querrichtung auslenken. Die Auslenkeinrichtung 64 und die Ultraschallkonvertereinheit 2 können in einem nicht dargestellten Umgehäuse, das als Handstück ausgebildet sein kann, aufgenommen und darin beispielsweise federnd gelagert sein.
Gemäß dem in 10a und 10b in zwei um 90° zueinander gedrehten Seitenansichten gezeigten neunten Ausführungsbeispiel wird die Ultraschallkonvertereinheit 2 durch eine Antriebseinrichtung 68, die zwischen einem Umgehäuse 69 und der Ultraschallkonvertereinheit 2 wirkt, in eine hin- und hergehende Schwenkbewegung um eine quer zur Längsachse der Sonde 1 stehende Achse 70 versetzt, die die Ultraschallkonvertereinheit 2 in einem mittleren Abschnitt quert. Die Antriebseinrichtung 68 kann hierfür beispielsweise einen Linearantrieb, etwa eine Magnetspule mit einem verschiebbaren Eisenkern, einen Piezomotor oder auch einen Elektromotor mit einen Kurbelantrieb umfassen, wodurch kontinuierlich eine zeitlich veränderliche Querkraft auf die Ultraschallkonvertereinheit 2 ausgeübt wird, insbesondere eine abwechselnd nach oben und nach unten wirkende Kraft. Durch die dadurch erzeugte Schwenkbewegung der Ultraschallkonvertereinheit 2 wird die Sonde 1 in ihrem proximalen Abschnitt in Querrichtung ausgelenkt, wodurch ebenfalls eine laterale Auslenkung des distalen Endes der Sonde 1 bewirkt werden kann.
In der vorstehenden Beschreibung sind die Ausdrücke „oben“ und „unten“ lediglich mit Bezug auf die Darstellung in den Figuren zu verstehen; je nach Orientierung der Vorrichtung kann ein derart beschriebenes Merkmal auch anders ausgerichtet sein. Die Begriffe „seitlich“ bzw. „lateral“ sind auf die Längserstreckung der Sonde 1 bezogen, insbesondere wird damit eine Mantelfläche einer zylindrisch ausgestalteten Sonde 1 bezeichnet.
Der Übersichtlichkeit halber sind nicht in allen Figuren alle Bezugszeichen dargestellt. Zu einer Figur nicht erläuterte Bezugszeichen haben die gleiche Bedeutung wie in den übrigen Figuren.
Bezugszeichenliste

1: Sonde
2: Ultraschallkonvertereinheit
3: Proximaler Abschnitt
4: Distales Ende
5: Ultraschallwandler
6: Horn
7: Durchgangsbohrung
8: Kragen
9: Spülkanal
10: Proximales Ende
11: Pfeil (Längsrichtung)
12: Linearantrieb
13: Rahmen
14: Doppelpfeil
15: Kolbenstange
16: Innenseite
17: Innenseite
18: Einwirkbereich
19: Einwirkbereich
20: Blattfeder
21: Hammer
22: Elektromagnet
23: Doppelpfeil
24: Haltebügel
25: Schlauchstutzen
26: Versorgungsanschluss
27: Rahmen
28: Kurvenscheibe
29: Rolle
30: Führungseinheit
31: Feder
32: Steuerfläche
33: Motorwelle
34: Elektromotor
35: Spitze
36: Umgehäuse
37: Verschlussplatte
38: Abdeckung
39: Verschlussplatte
40: Anschlussbuchse
41: Körper
42: Schubkurbelgetriebe
43: Antriebsscheibe
44: Schlitzscheibe
45: Kurbelstange
46: Pfeil
47: Doppelpfeil
48: Doppelpfeil
49: Achse
50: Schlitz
51: Schlitzscheibe
52: Schlitz
53: Doppelpfeil
54: Innenseite
55: Innenseite
56: Antriebsscheibe
57: Kugellager
58: Bolzen
59: Schlagmasse
60: Faden
61: Antriebsscheibe
62: Pfeil
63: Piezoelektrische Elemente
64: Auslenkeinrichtung
65: Gehäuse
66: Elektromotor
67: Exzenterscheibe
68: Antriebseinrichtung
69: Umgehäuse
70: Achse
Fq: Querkraft

Claims

Lithotripsievorrichtung, umfassend: - eine langerstreckte, in ein Körperinneres eines menschlichen oder tierischen Körpers einführbare Sonde (1) und - eine an einem proximalen Abschnitt (3) der Sonde (1) angeordnete Antriebsanordnung zur Auslenkung der Sonde (1), - wobei die Antriebsanordnung eine Ultraschallkonvertereinheit (2) zur Anregung von Ultraschallschwingungen in Richtung einer Längserstreckung der Sonde (1) umfasst, - und die Antriebsanordnung eine Auslenkeinrichtung (64) zur Ausübung einer zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde (1) in einer quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung umfasst dadurch gekennzeichnet, dass - die Auslenkeinrichtung (64) zur Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft durch einen auf eine laterale Oberfläche der Sonde (1) mittels mindestens eines Schlagelements ausgeübten Schlag ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Frequenz und/oder eine Intensität der zeitlich veränderlichen Kraft einstellbar ist.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schlagelement als mittels einer Antriebseinrichtung bewegbarer Stößel oder Hammer (21) zum Ausüben des Schlags auf die Sonde (1) ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schlagelement als mittels einer Antriebseinrichtung bewegbarer Rahmen (13, 27) oder als mittels einer Antriebseinrichtung bewegbare geschlitzte Scheibe (44, 51) zum Ausüben des Schlags auf die Sonde (1) ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung als Linearantrieb (12) oder nach Art eines Wagnerschen Hammers ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung eine gegen eine Federkraft wirkende Kurvenscheibe (28) oder eine Schubkurbel, die durch einen Elektromotor (34, 66), einen Piezomotor, einen Pneumatikmotor oder eine Turbine antreibbar ist, oder einen zu einer hin- und hergehenden Bewegung ansteuerbaren Elektromotor (34, 66) umfasst.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das mindestens eine Schlagelement als mittels einer Antriebseinrichtung auf einer Kreisbahn zum Ausüben des Schlags auf die Sonde (1) bewegbarer Massekörper ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkeinrichtung (64) zur Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde (1) durch eine mittels einer Antriebseinrichtung antreibbare Unwucht oder einen mittels einer Antriebseinrichtung antreibbaren Exzenter (67) ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebseinrichtung einen Elektromotor (34, 66), einen Piezomotor, einen Pneumatikmotor, eine Turbine oder einen zu einer hin- und hergehenden Bewegung ansteuerbaren Elektromotor (34, 66) umfasst.
Lithotripsievorrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Motor der Antriebseinrichtung über eine flexible Welle mit der Auslenkeinrichtung (64) verbunden ist.
Lithotripsievorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkeinrichtung (64) derart angeordnet ist, dass die zeitlich veränderliche Kraft in der quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung distalseitig der Ultraschallkonvertereinheit (2) auf die Sonde (1) einwirkt.
Lithotripsievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich die Sonde (1) in proximaler Richtung über die Ultraschallkonvertereinheit (2) hinaus erstreckt und dass die Auslenkeinrichtung (64) derart angeordnet ist, dass die zeitlich veränderliche Kraft in der quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung proximalseitig der Ultraschallkonvertereinheit (2) auf die Sonde (1) einwirkt.
Lithotripsievorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Auslenkeinrichtung (64) zur Ausübung einer Kraft auf die Ultraschallkonvertereinheit (2) zur Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde (1) in der quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung angeordnet ist.
Lithotripsievorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallkonvertereinheit (2) in einem Umgehäuse (36, 69) beweglich gelagert ist.
Lithotripsievorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Ultraschallkonvertereinheit (2) in dem Umgehäuse (36, 69) federnd und/oder um eine quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehende Schwenkachse (70) schwenkbar gelagert ist.
Lithotripsievorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Antriebsanordnung zur Ausübung einer weiteren zeitlich veränderlichen Kraft auf die Sonde (1) in einer weiteren quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung ausgebildet ist.
Lithotripsiesystem, umfassend: - eine Lithotripsievorrichtung gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche und - ein Endoskop mit einem Kanal zur Einführung der Sonde (1) in das Körperinnere des menschlichen oder tierischen Körpers, wobei - der Kanal bemessen ist, um eine Übertragung einer durch die Ausübung der zeitlich veränderlichen Kraft in der quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung bewirkten lateralen Auslenkung der Sonde (1) zu einem distalen Ende (4) der Sonde (1) zu ermöglichen.
Verfahren zum Betreiben einer Lithotripsievorrichtung, die eine langerstreckte Sonde (1) umfasst, wobei - die Sonde (1) in einem proximalen Abschnitt (3) zu Ultraschallschwingungen in Richtung einer Längserstreckung der Sonde (1) angeregt wird, welche Ultraschallschwingungen durch die Sonde (1) zu einem distalen Ende (4) der Sonde (1) übertragen werden, und - im proximalen Abschnitt (3) eine zeitlich veränderliche Kraft in einer quer zur Längserstreckung der Sonde (1) stehenden Richtung auf die Sonde (1) ausgeübt wird und eine hierdurch bewirkte laterale Auslenkung der Sonde (1) durch die Sonde (1) zu dem distalen Ende (4) der Sonde (1) übertragen wird dadurch gekennzeichnet, dass - die zeitlich veränderliche Kraft durch einen auf eine laterale Oberfläche der Sonde (1) ausgeübten Schlag ausgeübt wird.