DE102021117569A1

DE102021117569A1 - Ultraschallgenerator zum Zuführen einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen, Lithotripsievorrichtung, Lithotripsiesystem und Verfahren zum Identifizieren einer Sonotrode

Info

Publication number: DE102021117569A1
Application number: DE102021117569.0A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Glöggler; Thomas Hinding
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2021-07-07
Filing date: 2021-07-07
Publication date: 2023-01-12
Also published as: EP4341010A1; WO2023280905A1

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallgenerator zum Zuführen einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei dem Ultraschallgenerator mindestens eine Sonotrode zugeordnet ist und die mindestens eine Sonotrode mit dem Ultraschallgenerator lösbar verbindbar ist, und dem Ultraschallgenerator ein Schwingungsanreger zum Anregen einer Resonanzschwingung der mindestens einen Sonotrode zugeordnet ist und der Schwingungsanreger durch Zuführen einer Wechselspannung mittels des Ultraschallgenerators mit einer Schwingungsfrequenz anregbar ist, wobei der Ultraschallgenerator eine Messeinrichtung zum Messen einer spezifischen Resonanzfrequenz der mindestens einen Sonotrode aufweist, sodass im Verbindungsfall die spezifische Resonanzfrequenz der mindestens einen Sonotrode mittels der Messeinrichtung bestimmbar und/oder aufgrund der bestimmten spezifischen Resonanzfrequenz die mindestens eine Sonotrode identifizierbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lithotripsievorrichtung, ein Lithotripsiesystem und ein Verfahren zum Identifizieren einer Sonotrode.

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschallgenerator zum Zuführen einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei dem Ultraschallgenerator mindestens eine Sonotrode zugeordnet ist und die mindestens eine Sonotrode mit dem Ultraschallgenerator lösbar verbindbar ist, und dem Ultraschallgenerator ein Schwingungsanreger zum Anregen einer Resonanzschwingung der mindestens einen Sonotrode zugeordnet ist und der Schwingungsanreger durch Zuführen einer Wechselspannung mittels des Ultraschallgenerators mit einer Schwingungsfrequenz anregbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern und/oder zum Entfernen von Körpersteinen, ein Lithotripsiesystem und ein Verfahren zum Identifizieren einer Sonotrode.
Die Lithotripsie ist ein bekanntes Verfahren zum Zertrümmern von Körpersteinen, welche sich durch Auskristallisation von Salzen als sogenanntes Konkrement in Körperorganen, beispielsweise in der Blase oder Niere, bilden. Wenn die Körpersteine zu groß für einen natürlichen Abgang sind und Beschwerden verursachen, müssen diese mittels Lithotripter zerkleinert werden, sodass die zerkleinerten Steine durch natürliche Ausscheidung und/oder mittels einer Saug-Spül-Pumpe entfernt werden. Das Zertrümmern der Körpersteine erfolgt mittels Stoßwellen, welche neben Laser und pneumatischen Energiequellen üblicherweise mittels Ultraschall erzeugt werden.
Bei ultraschallbasierten Lithotriptern wird die Stoßwelle am distalen Ende einer Sonotrode abgegeben. Hierbei muss die von einem Ultraschallgenerator zugeführte elektrische Leistung zum einen an die jeweilige Sonotrode angepasst sein, um eine Überlastung der Sonotrode zu vermeiden, und andererseits ausreichend zur Steinzertrümmerung sein. Hierbei werden verschiedene Sonotroden nacheinander oder je nach zu behandelndem Organ und regulatorischen Vorschriften mit einem Ultraschallgenerator verbunden. Dies führt häufig in der Praxis dazu, dass vom Ultraschallgenerator stets nur die geringste Leistung abgegeben wird, damit keine Sonotrode überlastet wird. Dadurch wird jedoch bei stärker belastbaren Sonotroden das vorhandene Potenzial nicht ausgenutzt und ineffektiv im Hinblick auf die Steinzertrümmerung gearbeitet.
Aus dem Stand der Technik ist bekannt, die Art oder Bezeichnung der Sonotrode manuell am Ultraschallgenerator einzugeben. Dies stellt jedoch einen zusätzlichen Arbeitsaufwand für den Benutzer und eine potentielle Fehlerquelle dar, wenn die Sonotrode von vornherein falsch gekennzeichnet ist oder eine Falscheingabe der Kennzeichnung erfolgt.
Aus der WO 2019/141821 A1 ist ein System zum Zertrümmern und/oder Entfernen von Körpersteinen bekannt, bei dem von einer Quelle Stoßwellen und/oder Ultraschallwellen über eine Schnittstelle auf eine reversibel verbindbare Sonde übertragen werden, wobei die Sonde ein Identifikationselement, wie einen Ring mit einem RFID-Chip, aufweist. Nachteilig hierbei ist, dass das Identifikationselement separat ausgebildet ist und an und/oder in der Sonde schwingungsgeschützt angeordnet werden muss. Bei einer Ausführungsform, bei welcher das Ringelement im montierten Zustand die Sonde ummantelt, kann zudem bei der Montage eine Verwechslung erfolgen. Des Weiteren beschränkt sich die mittels des RFID-Elementes übermittelte Zustandsinformation auf die Anzahl der noch zugelassenen Verwendungseinsätze der Sonde.
Allen aus dem Stand der Technik bekannten Vorgehensweisen und Systemen liegt der Nachteil zugrunde, dass ein aktueller Zustand der Sonde oder Sonotrode nicht erfasst wird. Eine reine Identifizierung der Sonotrode oder Bestimmung ihrer Benutzungsdauer erlaubt keine Detektion einer Alterung, Beschädigung oder eines Bruches der Sonotrode. Dies ist jedoch für eine zuverlässige und sichere Verwendung für einen klinischen Einsatz unabdingbar.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch einen Ultraschallgenerator zum Zuführen einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei dem Ultraschallgenerator mindestens eine Sonotrode zugeordnet ist und die mindestens eine Sonotrode mit dem Ultraschallgenerator lösbar verbindbar ist, und dem Ultraschallgenerator ein Schwingungsanreger zum Anregen einer Resonanzschwingung der mindestens einen Sonotrode zugeordnet ist und der Schwingungsanreger durch Zuführen einer Wechselspannung mittels des Ultraschallgenerators mit einer Schwingungsfrequenz anregbar ist, wobei der Ultraschallgenerator eine Messeinrichtung zum Messen einer spezifischen Resonanzfrequenz der mindestens einen Sonotrode aufweist, sodass im Verbindungsfall die spezifische Resonanzfrequenz der mindestens einen Sonotrode mittels der Messeinrichtung bestimmbar und/oder aufgrund der bestimmten spezifischen Resonanzfrequenz die mindestens eine Sonotrode identifizierbar ist.
Somit wird mittels der Messeinrichtung des Ultraschallgenerators eine Sonotrodenerkennung durch Bestimmen ihrer spezifischen Resonanzfrequenz bereitgestellt. Dabei ist mittels der Messeinrichtung nicht nur jede einzelne Sonotrode eindeutig identifizierbar, sondern durch das Bestimmen der spezifischen Resonanzfrequenz ist direkt die vom Ultraschallgenerator zugeführte elektrische Leistung an die bestimmte spezifische Resonanzfrequenz anpassbar. Dadurch ist die Sonotrode stets optimal derart betreibbar, dass ihre Resonanzfrequenz mit der vom eingesetzten Ultraschallgenerator zur Verfügung gestellten Frequenz übereinstimmt. Folglich wird eine optimale Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen zugeführt, ohne dass die Sonotrode dabei beschädigt wird.
Zudem ist es besonders vorteilhaft, dass über eine Veränderung der bestimmten Resonanzfrequenz frühzeitig eine Alterung, eine Beschädigung und/oder ein Defekt der Sonotrode erkennbar ist und über eine Benutzerausgabe des Ultraschallgenerators der Benutzer sofort gewarnt und/oder die Funktion des Ultraschallgenerators blockiert werden kann. Neben einer Identifikation der Art der Sonotrode und einer optimalen Leistungsanpassung durch den Ultraschallgenerator an die Sonotrode, ermöglicht der Ultraschallgenerator eine vorteilhafte Erfassung des aktuellen Zustands der Sonotrode in Echtzeit. Somit muss ein Austausch der Sonotrode aufgrund der hohen mechanischen Belastung durch den Schwingungsanreger nicht nach einer vorgegebenen, begrenzten Anzahl von Einsätzen erfolgen, sondern wird real bestimmt und überwacht. Damit ist die Sonotrodenerkennung mittels der Messeinrichtung des Ultraschallgenerators auch zur internen und/oder externen Qualitätssicherung einsetzbar.
Vor allem ist ein notwendiger Wechsel auf eine andere Sonotrodenart für eine schwächere oder stärkere Zertrümmerungsleistung oder bei einem Wechsel des Einsatzortes, wie von einer Blase zu einer Niere, direkt mittels des Ultraschallgenerators durchführbar. Es ist besonders vorteilhaft, dass hierzu keine weiteren Handlungen durch den Benutzer und/oder weitere Hilfsmittel notwendig sind, sondern eine Einstellung auf den neuen optimalen Betriebspunkt beim Wechsel der Sonotrode alleinig durch den Ultraschallgenerator erfolgt.
Verschiedene Sonotroden unterscheiden sich üblicherweise durch Länge, Durchmesser, Material, ihrer jeweiligen Form und/oder dem zugeordneten Horn. Dadurch weist jede Sonotrode eine unterschiedliche spezifische Resonanzfrequenz auf, welche mittels der Messeinrichtung des Ultraschallgenerators bestimmbar ist. Dadurch ist mittels des Ultraschallgenerators erkennbar, welche jeweilige Sonotrode verwendet wird, um entsprechend die Leistung zu begrenzen oder zu erhöhen, um Schäden an dieser Sonotrode und/oder dem Horn zu vermeiden und das Zertrümmerungspotenzial voll auszunutzen. Eine Beschädigung der Sonotrode, wie beispielsweise durch einen Bruch oder Riss, ist mittels der Messeinrichtung unmittelbar erkennbar, weil sich dadurch das Schwingungsverhalten und/oder die Resonanzfrequenz der Sonotrode ändert. Ebenso ist eine verbogene Sonotrode über ihr verändertes Schwingungsverhalten erkennbar und kann ersetzt werden, bevor diese direkt am oder im Körper verwendet wird. Folglich ist mittels des Ultraschallgenerators direkt und in Echtzeit ein optimaler und sicherer Betrieb der Sonotrode realisierbar, bei dem ein maximal zulässiger Energieeintrag bei maximaler Zertrümmerungsleistung ermöglicht ist.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass durch Integration einer Messeinrichtung direkt im Ultraschallgenerator die jeweilige spezifische Resonanzfrequenz als inhärente Kenngröße einer Sonotrode bestimmt wird und ein Identifizieren der Sonotrode und ein Erkennen ihres aktuellen Zustandes im Hinblick auf die geplante und/oder gerade erst begonnene Anwendung sowie eine optimale Leistungszuführung zur Sonotrode während dieser Anwendung ermöglicht ist.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:

Ein „Ultraschallgenerator“ ist insbesondere ein elektrisches Gerät zum Zuführen einer Wechselspannung an einen Schwingungsanreger zum Erzeugen einer Resonanzschwingung in einer Sonotrode. Der Ultraschallgenerator weist insbesondere ein Netzteil, einen Sinusgenerator und/oder einen transformierenden Übertrager der Wechselspannung auf. Mittels des Ultraschallgenerators wird insbesondere eine Wechselspannung mit veränderbarer Amplitude und/oder Frequenz erzeugt.

Der „Sinusgenerator“ (auch „Signalgenerator“ genannt) ist insbesondere ein elektronisches Gerät, Baugruppe oder Schaltung, welche eine elektrische Spannung mit einem charakteristischen Zeitverlauf erzeugt. Die erzeugte Wechselspannung weist insbesondere eine Frequenz in einem Bereich von 20 kHz bis 90 kHz, bevorzugt von 20 kHz bis 34 kHz, auf. Der Signalgenerator des Ultraschallgenerators ist insbesondere elektrisch mit dem Schwingungsanreger verbunden. Die vom Sinusgenerator zugeführte elektrische Leistung bestimmt insbesondere die Amplitude und somit den Schwingungsausschlag der Sonotrode.
Unter „Körpersteinen“ (auch „Konkrement“ genannt) werden insbesondere alle Steine in einem menschlichen oder tierischen Körper verstanden, welche sich aus Salzen durch Kristallisation bilden. Bei Körpersteinen kann es sich beispielsweise um Gallensteine, Harnsteine, Nierensteine und/oder Speichelsteine handeln.
Eine „Sonotrode“ ist insbesondere ein Bauteil, welches durch das Einleiten von hochfrequenten mechanischen Schwingungen mittels des Schwingungsanregers in Resonanzschwingungen versetzt wird. Die Sonotrode ist insbesondere als Wellenleiter für die vom Schwingungsanreger erzeugten Ultraschallwellen ausgebildet. Die Sonotrode ist insbesondere derart geformt, dass diese optimal die Ultraschallschwingungen an ihrem distalen Ende zum Zertrümmern von Körpersteinen in den Körper und/oder die Körperregion einleitet. Die Sonotrode arbeitet insbesondere im Ultraschallbereich mit einem Frequenzbereich von 20 kHz bis 90 kHz, bevorzugt von 20 kHz bis 34 kHz. Bevorzugt wird mit der Sonotrode eine longitudinale Schwingung erzeugt. Die Sonotrode weist insbesondere Stahl, Titan, Aluminium und/oder Carbon auf.
Ein „Horn“ ist insbesondere ein Bauteil, welches zwischen Schwingungsanreger und Sonotrode angeordnet ist. Das Horn dient insbesondere dazu, die vom Schwingungsanreger erzeugten Ultraschallwellen zur Sonotrode weiterzuleiten und/oder auszurichten. Das Horn kann auch zur Befestigung der Sonotrode verwendet werden. Gleichzeitig dient das Horn insbesondere zusammen mit einem Gegenlager zur beidseitigen mechanischen Halterung des Schwingungsanregers.
Ein „Schwingungsanreger“ ist insbesondere ein Bauteil eines Ultraschallwandlers und/oder Handstückes einer Lithotripsievorrichtung, welcher die zugeführte Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz in eine mechanische Schwingungsfrequenz umsetzt. Der Schwingungsanreger ist insbesondere ein elektromechanischer Wandler unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts. Durch Anlegen der vom Ultraschallgenerator erzeugten elektrischen Wechselspannung wird eine mechanische Schwingung aufgrund eines Verformens des Schwingungsanregers erzeugt. Der Schwingungsanreger weist insbesondere ein Piezoelement oder mehrere Piezoelemente auf. Bevorzugt weist der Schwingungsanreger mindestens zwei Piezoelemente auf, wobei zwischen den Piezoelementen ein elektrischer Leiter, beispielsweise eine Kupferscheibe, angeordnet ist.
Eine „Wechselspannung“ ist insbesondere eine elektrische Spannung, deren Polarität in regelmäßigen Wiederholungen wechselt.
Eine „Frequenz“ ist insbesondere ein Maß dafür, wie schnell bei einem periodischen Vorgang die Wiederholungen aufeinander folgen. Die Frequenz ist insbesondere der Kehrwert der Periodendauer. Die Frequenz gibt insbesondere die Zahl der Perioden der Wechselspannung an, welche in einer Sekunde durchlaufen werden. Eine „Resonanzfrequenz“ ist insbesondere eine Frequenz bei Anregung der Sonotrode, bei der die Amplitude stärker wächst als bei Anregung mit benachbarten Frequenzen. Die Resonanzfrequenz ist insbesondere diejenige Frequenz, bei der die Amplitude einer erzwungenen Schwingung maximal wird. Wenn eine Sonotrode mehrere Eigenfrequenzen aufweist, so hat diese insbesondere mehrere lokale Maxima der erzwungenen Amplitude und somit mehrere Resonanzfrequenzen.
Die „Messeinrichtung“ ist insbesondere ein Gerät, ein Bauteil und/oder mehrere Bauteile, mit dem oder denen die spezifische Resonanzfrequenz der Sonotrode innerhalb des Ultraschallgenerators gemessen wird.
In einer weiteren Ausführungsform ist oder sind dem Ultraschallgenerator eine zweite Sonotrode, eine dritte Sonotrode, eine vierte Sonotrode und/oder weitere Sonotroden zugeordnet, wobei die Sonotroden jeweils eine spezifische, unterschiedliche Resonanzfrequenz aufweisen.
Somit können je nach Einsatzort und Anwendungsfall unterschiedliche Sonotroden zum Zertrümmern von körpereigenen Steinen jeweils verbunden mit einem einzigen Ultraschallgenerator eingesetzt werden.
Die zweite, dritte, vierte und/oder weitere Sonotroden weisen insbesondere die oben definierte Funktion auf, unterscheiden sich jedoch in ihrer Ausführungsform. Üblicherweise weisen die Sonotroden eine unterschiedliche Gesamtlänge und/oder einen Außendurchmesser auf. Neben der Formgebung kann ein unterschiedliches Schwingungsverhalten auch über den jeweils verwendeten Werkstoff, eine Gefügeänderung, beispielsweise durch Härten und/oder eine Oberflächenbeschichtung, herbeigeführt werden, sodass jeweils eine unterschiedliche spezifische Resonanzfrequenz der jeweiligen Sonotrode vorliegt. Zudem kann auch durch eine veränderte Sonotrodengeometrie, wie beispielsweise durch eine eingebrachte Querbohrung oder eine Nut, das Schwingungsverhalten gezielt eingestellt sein.
Um eine automatische Anpassung der zugeführten elektrischen Leistung an die jeweils bestimmte spezifische Resonanzfrequenz zu ermöglichen, weist der Ultraschallgenerator eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung auf, sodass eine vom Ultraschallgenerator zuführbare elektrische Leistung an die bestimmte spezifische Resonanzfrequenz der jeweiligen Sonotrode anpassbar ist.
Somit kann automatisch anhand der mittels der Messeinrichtung bestimmten spezifischen Resonanzfrequenz durch die Steuer- und/oder Regeleinrichtung die optimale Wechselspannung dem Ultraschallwandler und/oder der Sonotrode zugeführt werden, ohne dass ein Benutzereingriff notwendig ist. Im Falle von regulatorischen Begrenzungen kann auch die Art der Anwendung, beispielsweise das Zerstören von Speichelsteinen im Kopfbereich oder von Nierensteinen, vom Anwender am Ultraschallgenerator vorgegeben werden, wodurch direkt die maximale zuführbare elektrische Leistung aufgrund dieser Vorgabe und der bestimmten Resonanzfrequenz im Ultraschallgenerator festgelegt und mittels der Steuer- und Regeleinrichtung entsprechend angepasst wird.
Je nach Ausgestaltung der Lithotripsievorrichtung kann die Anpassung der zuführbaren elektrischen Leistung auch an weitere Bedingungen und Funktionen gekoppelt sein. Im Falle einer intrakorporalen Lithotripsievorrichtung mit einer Saug-Spül-Pumpe kann beispielsweise die zugeführte elektrische Leistung mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung automatisch gedrosselt werden, wenn die Spül-Saug-Pumpe während der Anwendung ausfällt, in einem bestimmten Zeitintervall nur eingeschränkt funktioniert und/oder eine Überhitzung der Sonotrode auftritt. Hierbei wird eine Überhitzung der Sonotrode spezifisch über eine Drift der Resonanzfrequenz während der Anwendung detektiert.
Unter einer „Steuereinrichtung“ wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche einen vorgegebenen Wert setzt. Unter einer „Regeleinrichtung“ wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche einen Messwert rückkoppelt und jeweils einen Stellwert einstellt. Somit kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung die optimale und/oder zulässige elektrische Leistung eingestellt und/oder geregelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform ist zum Messen der spezifischen Resonanzfrequenz der jeweiligen Sonotrode ein vorgebbarer Frequenzbereich der Wechselspannung mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung durchfahrbar, sodass mehrere Resonanzfrequenzen der jeweiligen Sonotrode bestimmbar sind.
Zur Bestimmung von mehreren Resonanzfrequenzen einer Sonotrode wird ein vorgegebener Bereich der Frequenzen, beispielsweise von 23 kHz bis 33 kHz, in einem kurzen Zeitintervall von beispielsweise 10 sec durchlaufen. Anschließend startet der Ultraschallgenerator wieder bei 23 kHz oder stellt die optimale Frequenz automatisch ein. Somit können mehrere vorhandene Resonanzen (Schwingungszustände und/oder Schwingungsmoden) bestimmt werden. Da die mehreren Resonanzfrequenzen bei jeder Sonotrode an verschiedenen Stellen im durchfahrbaren Frequenzbereich sind, wird somit ein individueller Fingerabdruck jeder Sonotrode erstellt.
Bevorzugt entspricht die Frequenz und/oder der durchfahrbare Frequenzbereich betragsmäßig theoretisch der Schwingungsfrequenz und/oder dem durchfahrbaren Schwingungsfrequenzbereich des Schwingungsanregers. Das bedeutet, dass eine im Ultraschallgenerator generierte Kleinstspannung lediglich mittels eines Übertragers auf eine Hochspannung hochtransformiert wird für die Übergabe an den Ultraschallwandler und/oder die Sonotrode, die Frequenz dabei jedoch nicht verändert wird.
Um eine verbundene Sonotrode und/oder einen Ultraschallwandler in Resonanz zu bringen, weist die Messeinrichtung eine elektronische Abtasteinheit zum Messen eines zeitlichen Verlaufs einer Spannung und eines zeitlichen Verlaufs eines Stroms auf, wobei zum Messen der spezifischen Resonanzfrequenz oder Resonanzfrequenzen die Frequenz mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung derart anpassbar ist, dass eine Phasenverschiebung der zeitlichen Verläufe der Spannung und des Stroms Null ist.
Zur Messung der Phasenverschiebung von Spannung und Strom, werden aus den beiden Sinussignalen zunächst mittels eines Komparators Rechtecksignale generiert. Diese Rechtecksignale werden verglichen und die Frequenz der vom Sinusgenerator erzeugten Wechselspannung wird so lange nachgeführt und/oder verändert, bis die Phasenverschiebung zwischen Strom und Spannung Null ist. Dies kann beim Abfahren eines Frequenzbereiches entsprechend wiederholt werden, um mehrere Resonanzfrequenzen zu bestimmen.
Eine „elektronische Abtasteinheit“ ist insbesondere ein elektronisches Messgerät, das eine elektrische Spannung oder mehrere elektrische Spannungen in ihrem zeitlichen Verlauf aufnimmt, digitalisiert und/oder auf einem Bildschirm sichtbar macht. Die elektronische Abtasteinheit weist insbesondere mindestens zwei Kanäle auf. Prinzipiell ist herauszustellen, dass die elektronische Abtasteinheit nicht zwingend einen Bildschirm zum Sichtbarmachen der zeitlichen Verläufe aufweisen muss, sondern diese Daten können direkt intern innerhalb der Steuer- und/oder Regeleinrichtung und/oder einer Datenspeicher- und/oder Datenverarbeitungseinheit des Ultraschallgenerators aufgenommen und/oder verarbeitet werden. Bei einer elektronischen Abtasteinheit kann es sich um ein Oszilloskop, insbesondere ein digitales Oszilloskop, handeln, wobei das Oszilloskop in dem Ultraschallgenerator integriert oder diesem zugeordnet sein kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Messeinrichtung einen Widerstand und/oder eine Strommesszange zum Messen des zeitlichen Verlaufs des Stroms auf.
Während die Messeinrichtung die Spannung direkt misst, wird in einem zweiten Kanal der elektronischen Abtasteinheit der Spannungsabfall über einen Widerstand gemessen, welches dem Strom entspricht, oder mittels einer Strommesszange an der Verbindungsleitung zwischen Sinusgenerator und Schwingungsanreger innerhalb des Ultraschallgenerators gemessen.
Um in Abhängigkeit der Sonotrodenart und/oder des Sonotrodenzustandes eine zugeführte Leistung einzustellen und/oder eine Alterung oder Beschädigung der Sonotrode zu erkennen, weist der Ultraschallgenerator und/oder die Messeinrichtung eine Datenspeicher- und/oder Datenverarbeitungseinheit auf, in welcher zuvor bestimmte Resonanzfrequenzen der zugeordneten Sonotrode oder Sonotroden speicherbar sind.
Dadurch wird ermöglicht, dass die bestimmten Resonanzfrequenzen der verbundenen Sonotrode mit einer im Ultraschallgenerator hinterlegten Liste von vorhergehenden Resonanzfrequenzen verglichen wird. Bei Verwendung dieser Sonotrode wird die erforderliche oder maximale Leistung auf einen vorbestimmten Wert festgelegt, welcher ebenfalls in der Datenspeicher- und/oder -verarbeitungseinheit abgelegt ist. Ebenso kann durch einen Vergleich der aktuell bestimmten Resonanzfrequenz mit der im Datenspeicher hinterlegten Resonanzfrequenz eine Veränderung und/oder Beschädigung der Sonotrode frühzeitig erkannt und diese Sonotrode vor der Anwendung ausgewechselt werden. Zudem erlaubt die Hinterlegung von zuvor bestimmten Resonanzfrequenzen im Datenspeicher einen schnellen Wechsel zwischen verschiedenen Sonotrodenarten, beispielsweise von einer Stahlsonotrode zu einer Titansonotrode.
Dadurch wird auch bei einem großen zeitlichen Abstand zwischen einem mehrmaligen Verbinden einer bestimmten Sonotrode mit dem Ultraschallgenerator bei jeder Anwendung eine optimale Qualitätssicherung ermöglicht.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern und/oder Entfernen von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Handgerät mit einem Schwingungsanreger und einer distalseitig am Handgerät verbindbaren Sonotrode und einen Ultraschallgenerator aufweist, wobei der Ultraschallgenerator elektrisch mit dem Handgerät verbindbar ist, und der Ultraschallgenerator ein zuvor beschriebener Ultraschallgenerator ist.
Somit wird eine Lithotripsievorrichtung bereitgestellt, bei der mittels des Ultraschallgenerators die zugeführte Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen automatisch anpassbar ist und die Qualität der verwendeten Sonotrode automatisch vor und/oder während der Anwendung überprüfbar ist.
Bei einer Lithotripsievorrichtung kann es sich insbesondere um eine intrakorporale oder extrakorporale Lithotripsievorrichtung handeln. Dementsprechend ist das Handgerät der Lithotripsievorrichtung als Endoskop oder Ultraschallwandler jeweils mit einer Sonotrode ausgebildet. Bei einer intrakorporalen Lithotripsievorrichtung kann diese zusätzlich eine Spül-/Saugpumpe aufweisen.
Zum Erzeugen von Ultraschallwellen ist als Schwingungsanreger mindestens ein Piezoelement zwischen einem proximalseitig angeordneten Gegenlager und einem distalseitig angeordneten Horn angeordnet und mechanisch an das Gegenlager und das Horn gekoppelt, wobei die Sonotrode distalseitig an das Horn verbindbar ist.
Somit wird der Schwingungsanreger und/oder das mindestens eine Piezoelement, bevorzugt zwei Piezoelemente, in Resonanz mit dem Horn und der Sonotrode betrieben. Hierbei weist das proximalseitig (benutzernah) angeordnete Gegenlager eine Funktion als Reflektor für die von dem Piezoelement oder den Piezoelementen erzeugten Ultraschallwellen auf. Durch die Ausgestaltung des Gegenlagers und/oder des Horns können erzeugte Quer- und Rotationsschwingungen sowie erzeugte Longitudinalschwingungen optimal an das distale (das dem zu behandelnden Körper nahe) Ende der Sonotrode zum Zertrümmern von Körpersteinen geleitet werden.
In einer weiteren Ausgestaltungsform der Lithotripsievorrichtung ist an dem mindestens einem Piezoelement und/oder zwischen zwei Piezoelementen ein elektrisch leitendes Element angeordnet, welches elektrisch mit dem Ultraschallgenerator verbunden ist.
Dadurch kann zum einen mittels der übertragenen Wechselspannung dem Piezoelement oder den Piezoelementen eine mechanische Verformung aufgeprägt werden, als auch durch die elektrische Verbindung die spezifische Resonanzfrequenz der Sonotrode mittels der Messeinrichtung des Ultraschallgenerators gemessen werden. Neben dem elektrisch leitenden Element ist insbesondere das Horn ebenfalls elektrisch mit dem Ultraschallgenerator verbunden.
In einem zusätzlichen Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Lithotripsiesystem zum Zerstrümmern und/oder Entfernen von Körpersteinen, wobei das Lithotripsiesystem eine zuvor beschriebene Lithotripsievorrichtung und mehrere Sonotroden aufweist.
Somit wird für den Anwender ein Lithotripsiesystem mit zwei oder mehreren Sonotroden bereitgestellt, wobei die jeweils mit dem Ultraschallgenerator verbundene Sonotrode eindeutig identifizierbar und optimal betreibbar ist sowie ein schneller Wechsel auf eine andere Sonotrode realisiert werden kann.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Identifizieren einer Sonotrode und/oder zum optimierten Zuführen einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen mittels eines Ultraschallgenerators mit einer Messeinrichtung, mit folgenden Schritten:

- Verbinden einer Sonotrode mit dem Ultraschallgenerator,
- Zuführen einer Wechselspannung mit einer Frequenz an einen Schwingungsanreger mittels des Ultraschallgenerators,
- Anregen einer Resonanzschwingung der Sonotrode mittels des Schwingungsanregers,
- Messen einer spezifischen Resonanzfrequenz der Sonotrode mittels der Messeinrichtung des Ultraschallgenerators,
- Identifizieren der Sonotrode anhand der gemessenen spezifischen Resonanzfrequenz und/oder Anpassen der Frequenz der Wechselspannung des Ultraschallgenerators an die gemessene spezifische Resonanzfrequenz.

Somit wird ein Verfahren bereitgestellt, mit welchem sicher eine Sonotrode identifiziert, ihr Betriebszustand und ihre Betriebseignung in Echtzeit bestimmt und eine optimierte Zuführung einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen ermöglicht wird.
Da der Generator die Art einer ermittelten Schwingungen, das bedeutet, ob es sich beispielsweise um eine longitudinale Schwingung oder eine Biegeschwingung handelt, nicht auflösen kann, können werksseitig weitere Messungen mit einem hochauflösenden Mikroskop oder Laservibrometer als optisches Messgerät zur Bestimmung der Schwingungsform durchgeführt werden und diese sowie zugehörige Frequenzen abrufbar hinterlegt werden, um zwischen den tatsächlichen Schwingungszuständen zu differenzieren.
In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird beim Messen ein vorgebbarer Frequenzbereich der Wechselspannung durchfahren, sodass mehrere Resonanzfrequenzen der Sonotrode bestimmbar sind.
Um eine Lithotripsievorrichtung vor der Anwendung optimal einzustellen und/oder während der Anwendung anzupassen und zu optimieren, wird das Messen der spezifischen Resonanzfrequenz oder der Resonanzfrequenzen vor und/oder während eines Zertrümmerns von Körpersteinen mittels der Sonotrode durchgeführt.
In einer weiteren Ausgestaltungsform des Verfahrens wird das Messen der spezifischen Resonanzfrequenz oder Resonanzfrequenzen innerhalb einer Zeitdauer in einem Bereich von 0,01 sec bis 50 sec, insbesondere 0,5 sec bis 5 sec, bevorzugt 0,1 sec bis 2 sec, durchgeführt.
Folglich kann die Messung der spezifischen Resonanzfrequenz oder -frequenzen sehr schnell vor und/oder während eines Zertrümmerns von Körpersteinen durchgeführt werden, ohne dass die eigentliche Anwendung dadurch beeinträchtigt wird.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

1 eine schematische Darstellung einer Lithotripsievorrichtung mit einem Ultraschallgenerator und einem verbundenen Ultraschallwandler,
2 eine schematische Darstellung eines Schaltplans einer Alternative des Ultraschallgenerator,
3 eine schematische Darstellung eines Verfahrens zum Identifizieren einer Sonotrode mit den zugehörigen Verfahrensschritten,
4 eine schematische Darstellung eines Ultraschallwandlers mit einer angeschraubten Sonotrode und Longitudinalschwingung, und
5 eine schematische Darstellung des Ultraschallwandler aus 4 mit einer torsionalen Schwingung.

Eine Lithotripsievorrichtung 100 weist einen Ultraschallgenerator 101 und einen Ultraschallwandler 131 auf, welche mittels eines Hochspannungskabels 130 elektrisch miteinander verbunden sind (1). Der Ultraschallgenerator 101 weist ein Netzteil 103, einen Sinusgenerator 111, eine Messeinrichtung 113, eine Regeleinrichtung 119, eine Datenverarbeitungseinrichtung 121 und einen Übertrager 127 auf.
Der Ultraschallwandler 131 ist als Handstück ausgebildet. Alternativ kann der Übertrager 127 auch direkt in dem als Handstück ausgebildeten Ultraschallwandler 131 angeordnet sein, sodass das Hochspannungskabel 130 in diesem Fall nicht notwendig ist.
Der Ultraschallwandler 131 weist ein Gehäuse 133 auf, in dem innenliegend proximalseitig ein Gegenlager 139, anschließend zwei Piezoelemente 141 getrennt durch eine Kupferscheibe 143 und distalseitig ein Horn 135 angeordnet sind. An der distalseitigen Stirnfläche des Hornes 135 ist eine Sonotrode 137 angeordnet.
Das Netzteil 103 des Ultraschallgenerators 101 weist eine galvanische Trennung 107 zwischen einer primären Netzspannung (90 bis 240 V AC) und einer Kleinspannung auf. Aus der Kleinspannung generiert der Sinusgenerator eine Wechselspannung als Kleinspannung 123 mit einer veränderbaren Amplitude und veränderbaren Frequenz in einem Bereich von 20 bis 34 kHz. Der Übertrager 127 weist eine galvanische Trennung 125 zwischen dieser Wechselspannung als Kleinspannung 123 und einer transformierten Hochspannung 129 zum Betrieb des Ultraschallwandlers 131, wie beispielsweise 400 V, auf, wobei die vom Sinusgenerator 111 eingestellte Frequenz in dem Bereich von 20 bis 34 kHz bei der Übertragung erhalten bleibt. Vor dem Übertrager 127 ist in einer Leitung der Kleinspannung 123 eine Messeinrichtung 113 angeordnet, welche jeweils einen Kanal zur Spannungsmessung 117 und zur Strommessung aufweist. Für die Strommessung ist eine Strommesszange 115 angeordnet. Die Messeinrichtung 113 ist mit der Regeleinrichtung 119 verbunden, über welche die vom Sinusgenerator 111 generierte Wechselspannung 123 mit der veränderbaren Amplitude und/oder Frequenz regelbar ist.
Mit der Lithotripsievorrichtung 100 werden folgende Arbeitsgänge in einem Verfahren 501 zum Identifizieren der Sonotrode 137 realisiert:
Im ersten Verfahrensschritt 503 erfolgt ein Verbinden des Ultraschallwandler 131 und somit der Sonotrode 137 über das Hochspannungskabel 130 mit dem Ultraschallgenerator 101 ( 3). Die vom Sinusgenerator 111 generierte Wechselspannung 123 mit einer Frequenz von 30,0 kHz wird über den Übertrager 127 als Hochspannung 129 den Piezoelementen 141 über die Kupferscheibe 143 zugeführt (Schritt 505). Aufgrund der dadurch bedingten Verformung der Piezoelemente 141, welche zwischen dem proximalseitigen Gegenlager 139 und dem distalseitigen Horn 135 eingespannt sind, wird eine Ultraschallschwingung induziert, wodurch ein Anregen einer Resonanzschwingung der verbundenen Sonotrode 137 erfolgt (Schritt 507).
Mittels der Messeinrichtung 113 wird eine spezifische Resonanzfrequenz der Sonotrode 137 innerhalb des Ultraschallgenerators 101 gemessen (Schritt 509), Hierbei wird durch den Sinusgenerator 111 die Frequenz der Wechselspannung 123 so lange vermindert, bis die Spannungsmessung 117 und die Strommessung mittels der Strommesszange 115 in Phase sind und eine Resonanz vorhanden ist. Die bestimmte Resonanzfrequenz beträgt 27,0 kHz und stimmt mit einer zuvor bestimmten Resonanzfrequenz dieser Sonotrode 137 überein, welche in der Datenverarbeitungseinrichtung 121 hinterlegt ist. Durch diesen Abgleich zwischen der bestimmten Resonanzfrequenz und der zuvor hinterlegten Resonanzfrequenz erfolgt ein Identifizieren 511 der Sonotrode 137. Die dazugehörige ebenfalls in der Datenverarbeitungseinrichtung 121 hinterlegte zulässige maximale elektrische Leistung beträgt 50 W und wird mittels der Regeleinrichtung 119 direkt am Sinusgenerator 111 für ein anschließendes optimales Zertrümmern von Körpersteinen mittels des Ultraschallwandlers 131 eingestellt, wobei ein Anpassen der Frequenz der Wechselspannung 123 erfolgt (Schritt 513).
In einer Alternative des Ultraschallgenerators mit einer geringeren Leistung und einer maximalen Amplitude von 5 V ist ein Sinusgenerator 211 über einen Widerstand 215 zu zwei Piezoelementen 241 eines Handstückes geschaltet (siehe Schaltplan in 2). Die Schaltung über den Widerstand 215 weist einen parallelen ersten elektronischen Abtastkanal 216 für eine Messung eines Spannungsabfalls über den Widerstand 215 auf, wodurch der Strom bestimmt wird. Über einen zweiten elektronischen Abtastkanal 217 wird direkt die Spannung gemessen. Die Piezoelemente 241 sind wie oben beschrieben mit einer nicht gezeigten ersten Sonotrode verbunden. Zur Bestimmung der verschiedenen Resonanzfrequenzen dieser ersten Sonotrode wird mittels der durch den Sinusgenerator 211 erzeugten Wechselspannung ein Frequenzbereich von 23 kHz bis 33 kHz innerhalb von 25 sec durchlaufen. Bei Vorliegen der gemessenen Spannung und des gemessenen Stroms in Phase wird die entsprechende Resonanzfrequenz aufgezeichnet. Anschließend werden nacheinander eine zweite Sonotrode und eine dritte Sonotrode verbunden und wie oben beschrieben erneut zur Bestimmung der jeweiligen verschiedenen Resonanzfrequenzen der Frequenzbereich von 23 bis 33 kHz durchlaufen. Die bestimmten Resonanzfrequenzen sind in der Tabelle 1 wiedergegeben. Tab. 1: Bestimmte Resonanzfrequenzen von drei verschiedenen Sonotroden

Sonotroden Resonanzfrequenzen in kHz

Erste Sonotrode 21, 6 26, 2 34,1

Zweite Sonotrode 25, 9 31, 05

Dritte Sonotrode 26, 85 28,85 32,4
Somit weisen die drei Sonotroden deutlich unterschiedliche Resonanzfrequenzen und eine eindeutige Identifizierbarkeit aufgrund der individuellen Fingerabdrücke jeder ersten bis dritten Sonotrode auf.
Idealerweise weist ein Ultraschallwandler 331 mit einem Horn 335 und einer daran angeschraubten Sonotrode 337 eine longitudinale Schwingung 345 auf, wobei die Sonotrode 337 entlang ihrer mechanischen Achse hin und her schwingt (4 zeigt eine Simulation dieses Zustandes).

Bei einem Ultraschallwandler 431 mit einem Horn 435 und einer angeschraubten Sonotrode 473 in 5 handelt es sich um dasselbe System wie in 4. Jedoch liegt eine torsionale Schwingung 445 der Sonotrode 437 vor. Der Ultraschallgenerator 101 mit seiner Messeinrichtung 113 kann jedoch nicht zwischen einer longitudinalen Schwingung, wie in 4 gezeigt, und einer torsionalen Schwingung, wie in 5 gezeigt, unterscheiden. Die Tabelle 2 listet die Schwingungsformen und Eigenfrequenzen der Sonotrode 337 mit der longitudinalen Schwingung 345 und der baugleichen Sonotrode 437 mit der torsionalen Schwingung 445 auf, wobei Biegemodenpaare jeweils unter einer gemeinsamen mittleren Eigenfrequenz zusammengefasst sind. Tab. 2: Schwingungsformen und Eigenfrequenzen der Sonotroden 337, 437

Biegemodenpaare	Torsionsmoden	Longitudinalmoden	Sonstige Moden
20917 Hz
21870 Hz
	22360 Hz
		22437 Hz
23305 Hz
	23869 Hz
			24736 Hz
25086 Hz
26922 Hz
	27362 Hz
		27584 Hz
	27817 Hz
28684 Hz
30265 Hz
	31675 Hz
31930 Hz
		32353 Hz
33879 Hz
	35854 Hz
36006 Hz

Wie aus Tabelle 2 ersichtlich, sind die verschiedenen Moden und somit Schwingungszustände der Sonotroden 337 und 437 angegeben, wobei einzelne Moden relativ nahe bei einander liegen, auch wenn die konstruktive Auslegung des Ultraschallwandlers 331, 431 einen möglichst großen Frequenzabstand zwischen Zielmoden und den Nachbarmoden legt. Es wird jedoch deutlich, dass neben der Messung der Resonanzfrequenz die Lage der verschiedenen Moden auch zusätzlich zur Differenzierung der Sonotroden 337, 437 und somit zu der Identifizierung genutzt werden kann.
Um neben der gemessenen spezifischen Resonanzfrequenz zusätzlich die Art der vorliegenden Schwingung messtechnisch zu bestimmen, welche vom Ultraschallgenerator 101 nicht erfassbar ist, kann zusätzlich zum oben beschriebenen Verfahren mittels eines optischen Messgerätes, wie einem hochauflösenden Mikroskop oder Laservibrometer, der tatsächlich vorliegende Schwingungszustand, wie eine Longitudinalschwingung oder eine Biegeschwingung, bestimmt werden.
Somit ist eine eindeutige Identifizierung und Erfassung des Betriebszustandes von Sonotroden mittels eines Ultraschallgenerators 101 mit einer integrierten Messeinrichtung 113 effizient und zeitnah im Rahmen der Anwendung zur Zertrümmerung von Körpersteinen realisiert.
Bezugszeichenliste

100: Lithotripsievorrichtung
101: Ultraschallgenerator
103: Netzteil
105: Netzspannung
107: Galvanische Trennung
109: Kleinspannung
111: Sinusgenerator
113: Messeinrichtung
115: Strommesszange
117: Spannungsmessung
119: Regeleinrichtung
121: Datenverarbeitungseinrichtung
123: Kleinspannung (Wechselspannung)
125: Galvanische Trennung
127: Übertrager
129: Hochspannung
130: Hochspannungskabel
131: Ultraschallwandler (Handstück)
133: Gehäuse
135: Horn
137: Sonotrode
139: Gegenlager
141: Piezoelement
143: Kupferscheibe
200: Schaltplan
211: Sinusgenerator
215: Widerstand
216: erster elektronischer Abtastkanal (Strommessung)
217: zweiter elektronischer Abtastkanal (Spannungsmessung)
241: Piezoelement
331: Ultraschallwandler
335: Horn
337: Sonotrode
345: longitudinal Schwingung
431: Ultraschallwandler
435: Horn
437: Sonotrode
445: torsionale Schwingung
501: Verfahren zum Identifizieren einer Sonotrode
503: Verbinden der Sonotrode
505: Zuführen einer Wechselspannung
507: Anregen einer Resonanzschwingung
509: Messen einer spezifischen Resonanzfrequenz
511: Identifizieren der Sonotrode
513: Anpassen der Schwingungsfrequenz

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2019141821 A1 [0005]

Claims

Ultraschallgenerator (101) zum Zuführen einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei dem Ultraschallgenerator (101) mindestens eine Sonotrode (137, 337, 437) zugeordnet ist und die mindestens eine Sonotrode (137, 337, 437) mit dem Ultraschallgenerator (101) lösbar verbindbar ist, und dem Ultraschallgenerator (101) ein Schwingungsanreger (141) zum Anregen einer Resonanzschwingung der mindestens einen Sonotrode (137, 337, 437) zugeordnet ist und der Schwingungsanreger (141) durch Zuführen einer Wechselspannung (123) mittels des Ultraschallgenerators (101) mit einer Schwingungsfrequenz anregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator (101) eine Messeinrichtung (113) zum Messen einer spezifischen Resonanzfrequenz der mindestens einen Sonotrode (137, 337, 437) aufweist, sodass im Verbindungsfall die spezifische Resonanzfrequenz der mindestens einen Sonotrode (137, 337, 437) mittels der Messeinrichtung (113) bestimmbar und/oder aufgrund der bestimmten spezifischen Resonanzfrequenz die mindestens eine Sonotrode (137, 337, 437) identifizierbar ist.
Ultraschallgenerator (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ultraschallgenerator (101) eine zweite Sonotrode, eine dritte Sonotrode, eine vierte Sonotrode und/oder weitere Sonotroden (137, 337, 437) zugeordnet ist oder sind, wobei die Sonotroden jeweils eine spezifische, unterschiedliche Resonanzfrequenz aufweisen.
Ultraschallgenerator (101) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator (101) eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung (119) aufweist, sodass eine vom Ultraschallgenerator (101) zuführbare elektrische Leistung an die bestimmte spezifische Resonanzfrequenz der jeweiligen Sonotrode (137, 337, 437) anpassbar ist
Ultraschallgenerator (101) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass zum Messen der spezifischen Resonanzfrequenz der jeweiligen Sonotrode (137, 337, 437) ein vorgebbarer Frequenzbereich der Wechselspannung (123) mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (119) durchfahrbar ist, sodass mehrere Resonanzfrequenzen der jeweiligen Sonotrode (137, 337, 437) bestimmbar sind.
Ultraschallgenerator (101) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (113) eine elektronische Abtasteinheit zum Messen eines zeitlichen Verlaufs einer Spannung und eines zeitlichen Verlaufs eines Stroms aufweist, wobei zum Messen der spezifischen Resonanzfrequenz oder der Resonanzfrequenzen die Frequenz mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung (119) derart anpassbar ist, dass eine Phasenverschiebung der zeitlichen Verläufe der Spannung und des Stroms Null ist.
Ultraschallgenerator (101) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Messeinrichtung (113) einen Widerstand (215) und/oder eine Strommesszange (115) zum Messen des zeitlichen Verlaufs des Stroms aufweist.
Ultraschallgenerator (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator (101) und/oder die Messeinrichtung (113) eine Datenspeicher- und/oder Datenverarbeitungseinheit (121) aufweist, in welcher zuvor bestimmte Resonanzfrequenzen der zugeordneten Sonotrode oder Sonotroden (137, 337, 437) speicherbar sind.
Lithotripsievorrichtung (100) zum Zerstrümmern und/oder Entfernen von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung (100) ein Handgerät (131) mit einem Schwingungsanreger (141) und einer distalseitig am Handgerät (131) verbindbaren Sonotrode (137, 337, 437) und einen Ultraschallgenerator aufweist, wobei der Ultraschallgenerator elektrisch mit dem Handgerät (131) verbindbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Ultraschallgenerator ein Ultraschallgenerator (101) nach einem der Ansprüche 1 bis 7 ist.
Lithotripsievorrichtung (100) nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass als Schwingungsanreger mindestens ein Piezoelement (141) zwischen einem proximalseitig angeordneten Gegenlager (139) und einem distalseitig angeordneten Horn (135) angeordnet und mechanisch an das Gegenlager (139) und das Horn (135) gekoppelt ist, wobei die Sonotrode (137, 337, 437) distalseitig an das Horn (135) verbindbar ist.
Lithotripsievorrichtung (100) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass an dem mindestens einem Piezoelement (141 und/oder zwischen zwei Piezoelementen (141) ein elektrisch leitendes Element (143) angeordnet ist, welches elektrisch mit dem Ultraschallgenerator (101) verbunden ist.
Lithotripsiesystem zum Zerstrümmern und/oder Entfernen von Körpersteinen, dadurch gekennzeichnet, dass das Lithotripsiesystem eine Lithotripsievorrichtung (100) nach einem der Ansprüche 8 bis 10 und mehrere Sonotroden (137, 337, 437) aufweist.
Verfahren (501) zum Identifizieren einer Sonotrode (137, 337, 437) und/oder zum optimierten Zuführen einer elektrischen Leistung zum Zertrümmern von Körpersteinen mittels eines Ultraschallgenerators (101) mit einer Messeinrichtung (113), mit folgenden Schritten: - Verbinden (503) einer Sonotrode (137, 337, 437) mit dem Ultraschallgenerator (101), - Zuführen (505) einer Wechselspannung mit einer Frequenz an einen Schwingungsanreger (141) mittels des Ultraschallgenerator (101), - Anregen (507) einer Resonanzschwingung der Sonotrode (137, 337, 437) mittels des Schwingungsanregers (141), - Messen (509) einer spezifischen Resonanzfrequenz der Sonotrode (137, 337, 437) mittels der Messeinrichtung (113) des Ultraschallgenerators (101), - Identifizieren (511) der Sonotrode (137, 337, 437) anhand der gemessenen spezifischen Resonanzfrequenz und/oder Anpassen der Frequenz der Wechselspannung (123) des Ultraschallgenerators an die gemessene spezifische Resonanzfrequenz.
Verfahren (501) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass beim Messen ein vorgebbarer Frequenzbereich der Wechselspannung (123) durchfahren wird, sodass mehrere Resonanzfrequenzen der Sonotrode (137, 337, 437) bestimmbar sind.
Verfahren (501) nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen der spezifischen Resonanzfrequenz oder der Resonanzfrequenzen vor und/oder während eines Zertrümmerns von Körpersteinen mittels der Sonotrode (137, 337, 437) durchgeführt wird.
Verfahren (501) nach einem der Ansprüche 12 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Messen der spezifischen Resonanzfrequenz oder Resonanzfrequenzen innerhalb einer Zeitdauer in einem Bereich von 0,01 sec bis 50 sec, insbesondere 0,5 sec bis 5 sec, bevorzugt 0,1 sec bis 2 sec, durchgeführt wird.