DE102021131670A1

DE102021131670A1 - Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen und Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres einer Lithotripsievorrichtung

Info

Publication number: DE102021131670A1
Application number: DE102021131670.7A
Authority: DE
Inventors: Thomas Hinding
Original assignee: Karl Storz SE and Co KG
Current assignee: Karl Storz SE and Co KG
Priority date: 2021-12-01
Filing date: 2021-12-01
Publication date: 2023-06-01
Also published as: WO2023099466A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum, einem proximalen Ende und einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil innerhalb des Hohlraums, ein distalseitiges Anschlagselement am distalen Ende des Beschleunigungsrohres und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, und der Lithotripsievorrichtung eine Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei die Sonotrode mit dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist, wobei die Lithotripsievorrichtung eine Verstelleinrichtung zum Einstellen einer Länge zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und ein Arretierelement aufweist, sodass mittels der Verstelleinrichtung eine Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar und mittels des Arretierelementes feststellbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres einer Lithotripsievorrichtung.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum, einem proximalen Ende und einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil innerhalb des Hohlraums, ein distalseitiges Anschlagselement am distalen Ende des Beschleunigungsrohres und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, und der Lithotripsievorrichtung eine Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei die Sonotrode mit dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres einer Lithotripsievorrichtung.
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 können.
Solche Körpersteine sind häufig nicht homogen aufgebaut, sondern weisen unterschiedliche Bestandteile und/oder Festigkeiten auf. Ein Körperstein, welcher außen ein weiches Konkrement und innen einen harten Steinkern aufweist, erfordert somit mit zunehmender Zertrümmerung eine höhere Zertrümmerungskraft der vom Lithotripter abgegebenen Stoßwellen. Unabhängig von der Erzeugung der Stoßwellen beispielweise mittels Laser, pneumatischen Energiequellen und/oder Ultraschall lässt sich die jeweilige Krafterzeugung nur begrenzt an die Eigenschaften der zu entfernenden Körpersteine anpassen, um eine Abgabe von effizienten Stoßwellen zu erreichen. Dies kann zur Folge haben, dass unter einem Eingriff ein verwendeter Lithotripter durch einen anderen Lithotripter mit einer höheren Zertrümmerungsleistung ausgetauscht werden muss.
Pneumatische Lithotripter beruhen auf dem Schlaghammer-Prinzip, bei dem ein Projektil innerhalb eines Beschleunigungsrohres beschleunigt und die kinetische Energie des Projektils über einen elastischen Stoß auf das proximale Ende einer Sonde und/oder Sonotrode und weiter auf deren distales Ende zum Fragmentieren des Körpersteins übertragen wird. Durch die bestehende Länge des Beschleunigungsrohres ist die maximale Beschleunigungsstrecke, die maximale Geschwindigkeit und die maximale Frequenz des Projektils vorgegeben. Bei einer pneumatischen Krafterzeugung mittels eines Druckmediums, beispielsweise Druckluft, kann lediglich über den Druck der Druckluft die Geschwindigkeit und somit die Kraft des Aufschlages des Projektils gesteuert werden. Eine Erhöhung des Drucks der Druckluft ist jedoch durch die Druckbeständigkeit der üblicherweise verwendeten Bestandteile des pneumatischen Lithotripters, wie Schläuche und Ventile, sowie durch den maximalen Druck der Hausleitungsdruckversorgung von üblicherweise maximal 7 bis 10 Bar begrenzt und stellt allgemein ein Sicherheitsrisiko bei Undichtigkeiten dar.
Folglich liegt bei pneumatischen Lithotriptern aufgrund der fest vorgegebenen Länge des Beschleunigungsrohres und somit der Beschleunigungsstrecke stets einen Kompromiss zwischen einer hohen Geschwindigkeit des Projektils und somit einer geringen Schlagfrequenz bei einem längeren Rohr und einer höheren Schlagfrequenz, jedoch einer geringeren Geschwindigkeit bei einem kürzeren Rohr, vor.
Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
Gelöst wird die Aufgabe durch eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum, einem proximalen Ende und einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil innerhalb des Hohlraums, ein distalseitiges Anschlagselement am distalen Ende des Beschleunigungsrohres und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, und der Lithotripsievorrichtung eine Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei die Sonotrode mit dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist, wobei die Lithotripsievorrichtung eine Verstelleinrichtung zum Einstellen einer Länge zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und ein Arretierelement aufweist, sodass mittels der Verstelleinrichtung eine Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar und mittels des Arretierelementes feststellbar ist.
Somit wird eine Lithotripsievorrichtung mit einer bedarfsgerecht einstellbaren Beschleunigungsstrecke für das Projektil und somit einen anpassbaren mechanischen Stoß zum Zertrümmern von Körpersteinen bereitgestellt. Durch die Einstellbarkeit der Länge der Beschleunigungsstrecke ist durch deren Verlängerung gegenüber der vorher eingestellten Länge die maximale Geschwindigkeit des Projektils beim Aufschlag erhöhbar, wodurch der mechanische Stoß beim Aufprall auf das distalseitige Anschlagselement und somit auf eine verbundene Sonotrode stärker und/oder härter ist. Dagegen ist durch Verkürzung der Beschleunigungsstrecke eine höhere Schlagfrequenz des Projektils realisierbar.
Es ist besonders vorteilhaft, dass die Länge des Hohlraums im Beschleunigungsrohr und somit die einstellbare Länge der Beschleunigungsstrecke von einem Benutzer flexibel ohne großen Aufwand veränderbar und nutzbar ist. Somit sind mittels derselben Lithotripsievorrichtung aufgrund der Einstellung mittels der Verstelleinrichtung sowohl weiche als auch harte Körpersteine und inhomogene Körpersteine mit jeweils unterschiedlichen Festigkeitsbereichen und/oder Zusammensetzungen zerkleinerbar. Folglich ist ein Gerätewechsel vor und/oder während des Zertrümmerns nicht notwendig.
Dadurch, dass die Länge der Beschleunigungsstrecke des Projektils vom Anwender flexibel und jederzeit veränderbar, einstellbar und mit der Arretiervorrichtung definiert feststellbar ist, ist eine höhere Effizienz und ein schnelleres Zertrümmern von Körpersteinen ermöglicht.
Es ist besonders vorteilhaft, dass die Einstellung der Länge der Beschleunigungsstrecke nur mechanisch mittels der Verstelleinrichtung realisierbar ist, ohne dass spannungsführende Bauteile und/oder eine Änderung des Druckes des pneumatischen Druckmediums der Krafterzeugungseinrichtung notwendig ist oder sind. Dadurch ist das Sicherheitsrisiko sowohl für den Anwender der Lithotripsievorrichtung als auch für den zu behandelnden Patienten minimiert.
Zudem erlaubt die rein mechanische Einstellung der Länge der Beschleunigungsstrecke mittels der Verstelleinrichtung neben der einfachen und schnellen Handhabbarkeit auch eine gute Reinigbarkeit.
Die einfache Einstellbarkeit ist dadurch gegeben, dass das distale Anschlagselement relativ zum proximalen Anschlagselement und/oder beide Anschlagselemente zueinander räumlich verschoben werden kann, wodurch die Länge der Beschleunigungsstrecke zwischen dem distalen Anschlagselement und dem proximalen Anschlagselement eingestellt und mittels des Arretierelementes festgestellt wird, sodass das beschleunigte Projektil zwischen dem proximalen Anschlagselement und dem distalen Anschlagselement hin- und herbewegbar ist.
Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass der bei pneumatischen Lithotriptern üblicherweise vorliegende Kompromiss zwischen der Wahl der Geschwindigkeit und der Schlagfrequenz des Projektils aufgelöst wird, indem durch ein räumlich freies Positionieren des proximalseitigen Anschlagselementes und/oder des distalseitigen Anschlagselementes innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres und somit frei von dem proximalen Ende und/oder dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres mittels der Verstelleinrichtung die Länge der Beschleunigungsstrecke flexibel variierbar, einstellbar und mittels des Arretierelementes druck- und/oder schlagbeständig feststellbar ist. Dadurch kann schnell zwischen einer optimalen Geschwindigkeit und einer optimalen Schlagfrequenz des Projektils mittels der Verstelleinrichtung gewechselt werden.
Folgendes Begriffliche sei erläutert:
Bei einer „Lithotripsievorrichtung“ (auch „Lithotripter“ genannt) handelt es sich insbesondere um eine Vorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen durch Stoßwellen. Bei einer Lithotripsievorrichtung kann es sich insbesondere um eine intrakorporale oder extrakorporale Lithotripsievorrichtung handeln. Im Falle einer intrakorporalen Lithotripsievorrichtung kann diese zusätzlich eine Spül-/Saugpumpe aufweisen. Die Lithotripsievorrichtung kann als Handgerät ausgebildet sein und/oder ein Endoskop aufweisen oder in ein Endoskop eingeschoben werden. Die Lithotripsievorrichtung ist insbesondere autoklavierbar und weist beispielsweise Instrumentenstahl und/oder Kunststoff auf.
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.
Bei einer „Krafterzeugungseinrichtung“ kann es sich prinzipiell um jegliche Art von Einrichtung handeln, welche eine Kraft auf das Projektil und somit eine Bewegung des Projektils bewirkt. Die Krafterzeugungseinrichtung erzeugt insbesondere eine Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke innerhalb des Beschleunigungsrohres zwischen dem proximalen Anschlagselement und dem distalen Anschlagselement. Bei einer Krafterzeugungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche mittels eines Druckmediums, beispielsweise pneumatisch mithilfe von Druckluft, mittels eines elektromagnetischen Feldes und/oder mittels einer mechanischen Vorrichtung das Projektil innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres beschleunigt. Eine Krafterzeugungsvorrichtung kann beispielsweise ein Railgun zur Beschleunigung des Projektils sein.
Ein „Beschleunigungsrohr“ ist insbesondere ein länglicher Hohlkörper, dessen Länge eine größere Abmessung aufweist als sein Durchmesser. Das Beschleunigungsrohr weist in seinem Inneren insbesondere einen Hohlraum auf, in dem ein Projektil sich frei in Längsrichtung bewegen kann. Des Weiteren weist das Beschleunigungsrohr insbesondere ein proximales Ende und ein distales Ende auf, welche räumlich die maximale Beschleunigungsstrecke festlegen.
Ein „Anschlagselement“ ist insbesondere ein gewollter Endpunkt der Bewegung des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke, an dem das beschleunigte Projektil gegen das Anschlagselement schlägt, abgebremst und/oder in die Gegenrichtung bewegt wird. Ein distalseitiges Anschlagselement ist insbesondere am und/oder im distalen Ende des Beschleunigungsrohrs und/oder innerhalb des Hohlraums in einem Bereich des distalen Abschnittes des Beschleunigungsrohrs angeordnet. Das distalseitige Anschlagselement ist insbesondere direkt oder indirekt mit dem proximalen Ende der Sonotrode verbunden. Bei dem distalen Anschlagselement kann es sich beispielsweise um eine Wand eines Halters der Sonotrode und/oder eines Horns ausgerichtet zum Hohlraum des Beschleunigungsrohres handeln. Das proximalseitige Anschlagselement ist insbesondere am und/oder im proximalen Ende des Beschleunigungsrohrs oder innerhalb des Hohlraums in einem proximalen Abschnitt des Beschleunigungsrohrs angeordnet.
Eine „Beschleunigungsstrecke“ ist insbesondere ein Abschnitt einer Längsabmessung des Hohlraums des Beschleunigungsrohres, welcher durch eine distalseitige Anschlagsfläche des proximalseitigen Anschlagselementes und eine proximalseitige Anschlagsfläche des distalseitigen Anschlagselementes festgelegt ist. Die maximale Beschleunigungsstrecke entspricht insbesondere der maximalen Längsabmessung des Hohlraums, wenn das proximalseitige Anschlagselement bündig am proximalen Ende des Beschleunigungsrohrs und das distalseitige Anschlagselement bündig am distalen Ende des Beschleunigungsrohrs angeordnet ist.
Ein „Projektil“ ist insbesondere ein Körper, welcher innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres frei entlang der Beschleunigungsstrecke beweglich ist. Das Projektil ist insbesondere zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement innerhalb des dazwischen angeordneten Hohlraums des Beschleunigungsrohres hin- und zurückbewegbar. Prinzipiell kann das Projektil jegliche Form aufweisen. Beispielsweise kann das Projektil die Form eines Bolzens oder einer Kugel aufweisen. Das Projektil weist insbesondere harten Stahl und/oder schwachmagnetische Eigenschaften auf. Für die freie Beweglichkeit weist das Projektil insbesondere einen etwas geringeren Außendurchmesser als der Durchmesser des Hohlraumes des Beschleunigungsrohres auf. Beispielsweise kann das Projektil einen Außendurchmesser von 8 mm aufweisen.
Das Projektil kann insbesondere entlang der Beschleunigungsstrecke stetig oder unstetig mittels der Krafterzeugungseinrichtung hin- und/oder herbewegen. Bevorzugt wird das Projektil intermittierend und/oder oszillierend zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement hin und her bewegt.
Eine „Sonotrode“ ist insbesondere ein Bauteil, welches durch das Einwirken und/oder Einleiten von mechanischen Schwingungen selbst in Schwingung und/oder in Resonanzschwingung versetzt wird. Die Sonotrode kann alleine durch den Schlag des Projektils auf das distale Anschlagselement in Schwingung versetzt werden und/oder die Sonotrode wird zusätzlich zur Stoßanregung mittels eines Schwingungsanregers, beispielsweise eines Ultraschallwandlers, in Schwingung versetzt. Bei einer Sonotrode kann es sich auch um eine Sonde handeln. Somit kann eine alleinige Druckstoßanregung der Sonotrode oder eine Lithotripsievorrichtung mit kombinierter Druckstoßanregung und Ultraschallanregung der Sonotrode bereitgestellt werden. Die Sonotrode ist insbesondere als Wellenleiter für die Stoßwellen und/oder die vom Schwingungsanreger erzeugten Ultraschallwellen ausgebildet. Die Sonotrode ist insbesondre derart geformt, dass diese optimal die Stoßwellen und/oder Ultraschallschwingungen an ihrem distalen Ende in den Körper, die zu behandelnde Körperregion und/oder direkt auf den zu zertrümmernden Körperstein einleitet. Im Falle einer Ultraschallanregung arbeitet die Sonotrode insbesondere im Ultraschallbereich mit einem Frequenzbereich von 20 kHz bis 90 kHz, bevorzugt von 20 kHz bis 34 kHz. Die Sonotrode weist insbesondere Stahl, Titan, Aluminium und/oder Carbon auf. Die Sonotrode weist insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von 0,5 mm bis 4,5 mm, insbesondere von 0,8 mm bis 3,8 mm, auf. Somit weist die Sonotrode einen Durchmesser auf, welcher kleiner ist als der Durchmesser des Projektils und/oder des Beschleunigungsrohres.
Eine „Verstelleinrichtung“ ist insbesondere eine Einrichtung, welche eine Längenabmessung der Beschleunigungsstrecke einstellt. Eine Verstelleinrichtung bewirkt insbesondere ein Verschieben des proximalseitigen Anschlagselementes und/oder des distalseitigen Anschlagselementes. Mittels der Verstelleinrichtung wird insbesondere das proximalseitige Anschlagselement und/oder das distalseitige Anschlagselement räumlich am, im und/oder innerhalb des Beschleunigungsrohres und/oder zueinander verschoben und somit die Länge der Beschleunigungsstrecke eingestellt.
Ein „Arretierelement“ ist insbesondere ein Bauteil, welches die eingestellte Beschleunigungsstrecke räumlich feststellt und somit ortsfest fixiert. Das Arretierelement arretiert insbesondere einen Bestandteil der Verstelleinrichtung an dem Beschleunigungsrohr.
In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung ist das distalseitige Anschlagselement als Halterung für die Sonotrode ausgebildet.
Somit trifft das Projektil auf die proximale Fläche der Halterung als distalseitiges Anschlagelement, welche den Stoß und somit die Bewegungsenergie des Projektils auf die Sonde überträgt. Hierbei kann durch die Halterung auch eine Kraftverstärkung und/oder eine Auslenkung der Sonotrode eingestellt sein.
Um ein Lithotripsiesystem bereitzustellen, kann die Lithotripsievorrichtung die Sonotrode und/oder die Krafterzeugungseinrichtung aufweisen.
Selbstverständlich kann die Lithotripsievorrichtung auch zwei oder mehrere Sonotroden aufweisen, wobei je nach Anwendung jeweils eine Sonotrode mit der Lithotripsievorrichtung verbunden ist und/oder die Sonotroden gegeneinander auswechselbar sind. Ebenso kann die Lithotripsievorrichtung mehrere Krafterzeugungseinrichtungen aufweisen.
In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung sind das Beschleunigungsrohr und die Verstelleinrichtung und/oder das Arretierelement als Teleskoprohr ausgebildet.
Durch die Ausbildung des Beschleunigungsrohrs als Teleskoprohr, weist dieses zwei oder mehrere Rohrteilstücke auf, welche zueinander abgestufte Durchmesser aufweisen und ineinander verschiebbar sind. Beispielsweise kann das distalseitig kleinste Rohrteil in das proximalseitige größere Rohrteil und/oder die proximalseitig nachfolgenden größeren Rohrteile geschoben werden. Ebenso kann das äußere proximalseitige Rohrteil über das nachfolgende distalseitige Rohrteil und/oder die nachfolgenden distalseitigen Rohrteile geschoben werden. Simultan kann auch eine Verschiebung des äußeren proximalseitigen Rohrteils und des äußeren distalseitigen Rohrteils jeweils zur Mitte des Teleskoprohrs erfolgen. Bevorzugt weisen die Rohrteile des Teleskoprohres definierte Rastpositionen mit entsprechenden Arretierelementen auf, sodass gleichzeitig eine Arretierung realisiert ist.
Ein „Teleskoprohr“ ist insbesondere ein Beschleunigungsrohr, welches zwei oder mehrere koaxial jeweils ineinanderliegende zylindrische und/oder konische Teilröhren und/oder Rohrteile aufweist. Jede Teilröhre kann insbesondere aus der jeweils nächstgrößeren Teilröhre, welche diese Teilröhre unmittelbar umhüllt, axial ausgezogen werden. Ebenso kann die jeweils nächstgrößere Teilröhre über die nächstkleinere Teilröhre geschoben werden. Jeder Auszug oder Einschub enden insbesondere mit einem Anschlag und/oder einer Arretierung in einer definierten Position.
Um die Länge des Hohlraums und somit die Beschleunigungsstrecke innerhalb des Beschleunigungsrohrs zu begrenzen, weist die Verstelleinrichtung ein Begrenzungselement auf, wobei das Begrenzungselement in den Hohlraum des Beschleunigungsrohres einschiebbar und dadurch die Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar ist.
Somit wird die theoretisch maximale Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres durch Einschieben des Begrenzungselementes in den Hohlraum des Beschleunigungsrohres verkürzt. Bevorzugt wird das Begrenzungselement am proximalen Ende des Beschleunigungsrohres in dessen Hohlraum eingeschoben. Selbstverständlich kann das Begrenzungselement auch in den Hohlraum eines Teleskoprohres eingeschoben werden, sodass eine doppeltwirkende Verstelleinrichtung vorliegt.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Begrenzungselement das proximalseitige Anschlagselement und/oder ein Dichtelement zum Abdichten einer Außenoberfläche des Begrenzungselementes und einer Innenoberfläche des Beschleunigungsrohres auf.
Somit bildet das Begrenzungselement mit seiner distalseitigen Fläche im Hohlraum gleichzeitig das proximalseitige Anschlagselement zum Anschlag des Projektils bei seiner Zurückbewegung aus.
Zum Abdichten des Begrenzungselementes und des Beschleunigungsrohres kann oder können alternativ oder ergänzend ein Dichtelement oder mehrere Dichtelemente auch an dem Beschleunigungsrohr angeordnet sein. Ebenso kann ein Dichtelement oder können mehrere Dichtelemente an anderen Bauteilen der Verstelleinrichtung und/oder am Arretierelement angeordnet sein.
Um die eingestellte Länge der Beschleunigungsstrecke lagesicher festzustellen, ist das Arretierelement als Rastelement, Schraubelement, Klemmelement, Spannelement und/oder als schaltbares Magnetelement ausgebildet.
Somit kann die Art des Arretierelementes und dessen Arretierung und/oder Fixierung je nach Ausbildung des Beschleunigungsrohrs und der Verstelleinrichtung frei gewählt werden. Im Falle eines schaltbaren Magnetelementes weist die Verstelleinrichtung und/oder das Beschleunigungsrohr ein magnetisches Material auf. Auch kann das Arretierelement als kombiniertes Schraub- und Klemmelement ausgebildet sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Arretierelement um eine Loch-Schraubkappe mit einem mittigen Loch und einem Innengewinde, wobei durch das mittige Loch ein zylindrisches Begrenzungselement geführt ist und das Innengewinde auf ein Außengewinde des proximalen Endes des Beschleunigungsrohres geschraubt und mit einer innenliegenden Dichtung abgedichtet ist. Durch das Aufschrauben der Loch-Schraubkappe auf das proximale Ende des Beschleunigungsrohres wird gleichzeitig das zylindrische Begrenzungselement im Loch der Loch-Schraubkappe eingeklemmt. Das Gewinde weist bevorzugt steile Gewindegänge auf, um ein schnelles Einstellen und Fixieren des Begrenzungselementes zu erreichen.
In einer weiteren Ausführungsform weist das Arretierelement ein Sicherungselement zum Verhindern eines Lösens des Arretierelementes auf.
Dadurch kann auch bei einer starken Beschleunigung des Projektils und einem entsprechend harten Aufschlag sowie bei Verwendung eines Druckmediums mit hohem Druck der Krafterzeugungseinrichtung ein sicherer, ortsfester Sitz des arretierten Arretierelementes und somit der eingestellten Beschleunigungsstrecke gewährleistet werden. Bei einem Sicherungselement kann es sich beispielsweise um eine Rastnase oder eine Sicherungskette handeln.
Um die exakte Position des Projektils innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres und somit entlang der Beschleunigungsstrecke zu detektieren, weist die Lithotripsievorrichtung mindestens einen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke, einen Näherungssensor und/oder ein Piezoelement, zum Bestimmen einer Position des Projektils im Beschleunigungsrohr auf.
Ein Sensor oder mehrere Sensoren können beispielsweise im und/oder am Beschleunigungsrohr, der Verstelleinrichtung und/oder der Halterung angeordnet sein. Prinzipiell ist herauszustellen, dass die Lithotripsievorrichtung auch gänzlich ohne einen Sensor betreibbar ist, da durch das Hin- und Zurückbewegen des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke die jeweilige Position des Projektils durch die Krafterzeugungsvorrichtung bewirkt und vorgegeben wird. Durch die Anordnung eines Sensors oder mehrerer Sensoren kann die Position des Projektils jedoch exakt bestimmt und der Bewegungsverlauf detektiert werden.
Eine „Lichtschranke“ ist ein optoelektronisches System, welches die Unterbrechung eines Lichtstrahls erkennt und als elektrisches Signal anzeigt. Die Lichtschranke weist insbesondere eine Lichtstrahlenquelle als Sender und einen Sensor als Empfänger der ausgesandten Strahlung auf. Bei einer Lichtschranke kann es sich um eine Einweg-Lichtschranke mit gegenüberstehendem Sender und Empfänger oder um eine Reflexions-Lichtschranke mit parallel zueinander angeordnetem Sender und Empfänger gegenüber einem Reflektors handeln. Auch kann die Lichtschranke eine faseroptische Lichtschranke sein. Durch Detektion der Unterbrechung des ausgesendeten Lichtstrahls wird somit insbesondere der Durchgang des Projektils durch die Lichtschranke berührungslos detektiert.
Ein „Näherungssensor“ (auch „Näherungsschalter“ genannt) ist insbesondere ein Sensor, welcher auf die Annährung des Projektils ohne direkten Kontakt berührungsfrei reagiert. Bei einem Näherungssensor kann es sich beispielsweise um einen induktiven Näherungssensor, einen kapazitiven Näherungssensor oder einen magnetischen Näherungssensor handeln. Bevorzugt ist der Näherungssensor am und/oder im proximalseitigen Anschlagselement und/oder distalseitigen Anschlagselement angeordnet, um die Annäherung und/oder den Aufschlag des Projektils am und/oder auf das jeweilige Anschlagselement zu verfolgen und/oder zu detektieren.
Ein Piezoelement als Sensor kann als Bauteil derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die Erschütterung, welche durch Abbremsen des beschleunigten Projektils am proximalen Anschlagselement und/oder am distalen Anschlagselement auftritt, durch eine mechanische Kopplung auf das Piezoelement übertragen wird. Diese übertragene Erschütterung bewirkt aufgrund des piezoelektrischen Effektes eine induzierte Spannung am Piezoelement, welche mittels einer elektronischen Schaltung erfasst und ausgewertet werden kann.
In einer weiteren Ausführungsform weist die Krafterzeugungseinrichtung eine proximalseitige Druckgaszufuhr in den Hohlraum des Beschleunigungsrohres und/oder ein Druckgasreservoir mit einem Ventil am distalen Ende des Beschleunigungsrohres auf.
Somit wird das Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils pneumatisch mittels der proximalseitigen Druckgaszufuhr und einer Zwischenspeicherung des in den Hohlraum eingebrachten Druckgases in einem distalseitigen Druckgasreservoir realisiert. Durch das Hinbewegen des Projektils zum distalseitigen Anschlagselement wird die Druckgassäule im Hohlraum komprimiert und in das Druckgasreservoir bei geöffnetem Ventil gedrückt. Nach Füllen des Druckgasreservoirs wird das Ventil geschlossen. Für das Zurückbewegen des Projektils drückt das komprimierte Druckgas im Druckgasreservoir bei geöffnetem Ventil zurück in den Hohlraum, wodurch das Projektil zurück zum proximalseitigen Anschlagselement bewegt wird.
Als Druckgasquelle für die Druckgaszufuhr kann beispielsweise eine zentrale Druckluftversorgung im Gebäude oder ein Druckluft-Kompressor verwendet werden. Das über die Druckgaszufuhr in den Hohlraum zugeführte Druckgas weist insbesondere einen Druck in einem Bereich von 0,5 bis 10 Bar, bevorzugt von 0,5 bis 5 Bar, auf. Bei einem Druckgas kann es sich um Druckluft oder jegliches andere Gas, beispielsweise um ein Inert- und/oder Schutzgas, handeln.
Um gezielt eine Schlagfrequenz und/oder eine Geschwindigkeit des Projektils einzustellen, weist die Lithotripsievorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Hin- und Zurückbewegens des Projektils auf.
Neben der Steuerung und/oder Regelung der Krafterzeugungseinrichtung und/oder Nutzung der Messwerte des Sensors oder der Sensoren kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung auch eine Saug-/Spülpumpe zum Entfernen der zertrümmerten Körpersteine gesteuert und/oder geregelt werden.
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 beispielsweise die maximale Schlagfrequenz eingestellt und/oder nachgeregelt werden.
In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung sind außen um das Beschleunigungsrohr proximalseitig ein Gegenlager und distalseitig ein Horn angeordnet und zwischen dem Gegenlager und dem Horn ist mindestens ein Piezoelement als Schwingungsanreger angeordnet und mechanisch gekoppelt, wobei das Horn das distalseitige Anschlagselement aufweist und/oder das Horn mit dem distalseitigen Anschlagselement und/oder der Sonotrode verbindbar ist, und das mindestens eine Piezoelement elektrisch mit einem zuordenbaren Ultraschallgenerator verbindbar ist, sodass eine kombinierte Schwingungsanregung der Sonotrode mittels der Krafterzeugungseinrichtung und dem mindestens einen Piezoelement realisierbar ist.
Somit wird mittels eines dualen Zertrümmerungs- und/oder Wirkmechanismus eine weiter erhöhte Effizienz bei der Körpersteinzerkleinerung erzielt. Es ist besonders vorteilhaft, dass mittels des Ultraschallgenerators und des mindestens einen Piezoelementes der Sonotrode eine im Wesentlichen konstante Ultraschallenergie zugeführt werden kann, während mittels der Krafterzeugungseinrichtung eine intermittierende ballistische Schockwellenenergie auf die Sonotrode übertragbar ist. Aufgrund der Anpassbarkeit der Länge der Beschleunigungsstrecke wird somit eine sichere Fragmentierung auch härterer Körpersteine und/oder Steinbestandteile gewährleistet.
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 von einem 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.
In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohrs einer Lithotripsievorrichtung, wobei die Lithotripsievorrichtung das Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum und einem bewegbaren Projektil in dem Hohlraum, ein distalseitiges Anschlagselement, ein proximalseitiges Anschlagselement, eine Verstelleinrichtung und ein Arretierelement aufweist, und die Beschleunigungsstrecke für das Projektil zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement angeordnet ist, mit folgenden Schritten:

- Einstellen einer Länge der Beschleunigungsstrecke durch räumliches Verschieben des proximalseitigen Anschlagselementes und/oder des distalseitigen Anschlagselementes mittels der Verstelleinrichtung, und
- Arretieren der eingestellten Beschleunigungsstrecke mittels des Arretierelementes.

Somit kann der Anwender mittels des Verfahrens sehr schnell und einfach die gewünschte Schlagfrequenz und/oder Geschwindigkeit des Projektils durch Einstellen der Länge der Beschleunigungsstrecke sicher und reproduzierbar verwenden, ohne dass ein aufwändiger Austausch durch ein Beschleunigungsrohr mit einer anderen Länge und/oder einem anderen Lithotripter notwendig ist. Hierbei ist herausgestellt, dass die beanspruchten Verfahrensschritte das Einstellen und folglich das Betreiben einer Lithotripsievorrichtung betreffen und somit das Verfahren zum Einstellen der Beschleunigungsstrecke nicht ein Behandlungsverfahren ist. Bevorzugt führt der Anwender das Einstellen der Beschleunigungsstrecke der Lithotripsievorrichtung vor einem medizinischen Eingriff, zwischen dem Eingriff oder zwischen verschiedenen Eingriffen durch. Des Weiteren erfolgt das Einstellen der Beschleunigungsstrecke der Lithotripsievorrichtung bevorzugt außerhalb des Körpers. Aufgrund der einfachen und schnellen Einstellbarkeit der Beschleunigungsstrecke kann diese aber auch eingestellt werden, während sich die Sonotrode in einem Körper befindet. Dabei ist jedoch in jedem Fall weder die Krafterzeugungseinrichtung aktiv, noch bei einer kombinierten Schwingungsanregung ein anderer Schwingungsanreger. Aus Sicherheitsgründen und zum Schutz des Anwenders und des zu behandelnden Patienten findet das Einstellen der Beschleunigungsstrecke stets ohne aktivierte Krafteinstellungseinrichtung und ohne Schwingungsanregung der Sonotrode statt, sodass das Einstellen der Beschleunigungsstrecke und ein Behandlungsschritt der Steinzertrümmerung stets räumlich und/oder zeitlich voneinander getrennt erfolgen.
Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen

1 eine stark schematische Darstellung einer Lithotripsievorrichtung mit einem Beschleunigungsrohrbegrenzer und einer Arretierschraube im Längsschnitt,
2 eine schematische Darstellung einer Alternative der Lithotripsievorrichtung mit einem Einschiebebolzen und einer Arretierschraubkappe im Längsschnitt, und
3 eine schematische Darstellung von Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Einstellen einer Länge einer Beschleunigungsstrecke.

Eine Lithotripsievorrichtung 101 weist ein Beschleunigungsrohr 103 mit einem proximalen Rohrende 107 und einem distalen Rohrende 109 auf. Zwischen dem proximalen Rohrende 107 und dem distalen Rohrende 109 ist innerhalb des Beschleunigungsrohrs 103 ein Hohlraum 105 angeordnet. In dem Hohlraum 105 ist ein bewegliches Projektil 111 angeordnet (1).
Eine Verstelleinrichtung 131 ist auf einer proximalen Seite des Beschleunigungsrohrs 103 angeordnet. Die Verstelleinrichtung 131 weist einen Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 auf, welcher außen mit seinem Begrenzeraufschieberohr 141 das Beschleunigungsrohr 103 in seiner Länge teilweise umgibt und innenliegend einen Einschiebebolzen 135 aufweist, welcher an seinem proximalen Ende 137 fest mit dem Begrenzeraufschieberohr 141 verbunden ist. Der Einschiebebolzen 135 weist an seiner Außenoberfläche eine Dichtung 127 auf, welche als umlaufende Ringdichtung zum Abdichten zwischen der Außenoberfläche des Einschiebebolzens 135 und einer Innenoberfläche des Beschleunigungsrohrs 103 dient. Des Weiteren weist der Einschiebebolzen 135 ein proximales Anschlagselement 113 und einen Näherungsschalter 161 an seinem distalen Ende 139 auf. Der Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 ist mittels einer Arretierschraube 143 und einem Sicherungselement 169 am Beschleunigungsrohr 103 ortsfest fixiert.
Eine Krafterzeugungseinrichtung 151 der Lithotripsievorrichtung 101 weist eine Druckluftquelle 153, ein Ventil 154, einen Druckluftzugang 155, einen Druckluftausgang 156, ein Ventil 157 und ein Druckluftreservoir 159 auf. Durch den Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 und den innenliegenden Einschiebebolzen 135 ist vollständig in Längsrichtung der Druckluftzugang 155 durchgeführt, welcher proximalseitig über das Ventil 154 mit der Druckluftquelle 153 verbunden ist. Bei der Druckluftquelle 153 handelt es sich um eine zentrale Druckluftleitung einer Hausversorgung.
Am distalen Rohrende 109 des Beschleunigungsrohrs 103 ist ein Halter 117 zum Halten einer Sonotrode 121 angeordnet, welche an ihrem proximalen Ende 123 mit dem Halter 117 verbunden ist und deren distales Ende 125 zum Übertragen von Schwingungen zum Zertrümmern von Körpersteinen ausgebildet ist. Der Halter 117 weist proximalseitig ein distales Anschlagselement 115 und einen Näherungsschalter 167 auf.
Außen anliegend am Halter 117 und an einer Außenoberfläche des Beschleunigungsrohrs 103 sind zwei Piezosensoren 165 angeordnet. Proximalseitig vor den Piezosensoren 165 ist am und in einer umlaufenden Wand des Beschleunigungsrohres 103 eine Lichtschranke 163 mit einem Sender und einem Empfänger angeordnet. Vor der Lichtschranke 163 ist proximalseitig verbunden mit dem Hohlraum 105 der Druckluftausgang 156 angeordnet, welcher über das Ventil 157 mit dem Druckluftreservoir 159 verbunden ist.
Mit der Lithotripsievorrichtung 101 werden folgende Arbeitsdurchgänge ausgeführt:
In einem Verfahren 301 zum Einstellen einer Länge einer Beschleunigungsstrecke wird bei geschlossenen Ventilen 154 und 157 und somit bei inaktiver Krafterzeugungseinrichtung 151 der Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 mit seinem Begrenzeraufschieberohr 141 proximalseitig außen auf das proximale Rohrende 107 und das Beschleunigungsrohres 103 aufgeschoben, wodurch der Einschiebebolzen 135 in den Hohlraum 105 des Beschleunigungsrohres 103 in Richtung auf das distale Rohrende 109 eingeschoben wird. Mit Einschieben des Einschiebebolzens 135 wird simultan das proximale Anschlagselement 113 angeordnet am distalen Ende 139 des Einschiebebolzens 135 verschoben (Verfahrensschritt 303 in 3), wodurch die Beschleunigungsstrecke für das Projektil 111 zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 und dem distalen Anschlagselement 115 verkürzt wird. Nach Einstellen der vorgegebenen Länge der Beschleunigungsstrecke wird das Begrenzeraufschieberohr 141 des Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 mittels der Arretierschraube 143 ortsfest am Beschleunigungsrohr 103 fixiert (Verfahrensschritt 305) und mittels des Sicherungselementes 169 wird die Arretierschraube 143 gesichert. Damit ist das Verfahren 301 zum Einstellen der Länge der Beschleunigungsstrecke beendet und die in 1 gezeigte Anordnung der Lithotripsievorrichtung 101 mit den Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 erreicht.
Anschließend beginnt die Behandlung eines Patienten mit der Lithotripsievorrichtung 101, um Körpersteine zu zertrümmern. Hierzu werden die Ventile 154 und 157 geöffnet und aus der Druckluftquelle 153 Druckluft mit einem Druck von 5 Bar durch das geöffnete Ventil 154 und den Druckluftzugang 155 in den Hohlraum 105 gegeben. Dadurch bewegt sich das Projektil 111 in Richtung auf das distale Anschlagselement 115, wodurch die Druckluft im Hohlraum 105 komprimiert und durch das geöffnete Ventil 157 in das Druckluftreservoir 159 gepresst wird. Nach Füllen des Druckluftreservoirs 159 wird das Ventil 157 geschlossen. Das Projektil 111 schlägt auf das distale Anschlagselement 115 auf, wobei die Erschütterung durch die beiden Piezosensoren 165 registriert und die Annäherung durch den Näherungsschalter 167 verfolgt wird. Durch den Aufschlag wird die Bewegungsenergie über den Halter 117 auf die Sonotrode 121 übertragen.
Nach dem distalseitigen Anschlag wird das Ventil 154 geschlossen und das Ventil 157 geöffnet, sodass die komprimierte Druckluft aus dem Druckluftreservoir 159 in entgegengesetzte Richtung zu dem proximalen Ende 107 des Beschleunigungsrohres 103 drückt und dadurch das Projektil 111 in diese Richtung bewegt. Hierbei wird die Annäherung an das proximale Anschlagselement 113 durch den Näherungssensor 161 im Einschiebebolzen 135 registriert. Nach Anschlag des Projektils 111 auf das proximale Anschlagselement 113 wird das Ventil 154 wieder geöffnet und Druckluft strömt durch den Druckluftzugang 155 erneut in den Hohlraum 105, um das Projektil 111 gegen das distale Anschlagselement 115 zu bewegen. Dieses intermittierende Hin- und Zurückbewegen des Projektils 111 zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 und dem distalen Anschlagselement 115 wird so lange wiederholt, bis mittels der auf die Sonotrode 121 übertragenen Schockwellen die Körpersteine zertrümmert sind. Aufgrund der Verkürzung der Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 und dem distalen Anschlagselement 115 aufgrund des eingeschobenen Einschiebebolzens 135 der Verstelleinrichtung 131 in dem Hohlraum 105 des Beschleunigungsrohres 103 wird hierbei eine höhere Schlagfrequenz verwendet als bei der maximal möglichen Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Rohrende 107 und dem distalen Rohrende 109 des Beschleunigungsrohres 103.
In einer in 2 gezeigten Alternative weist eine Lithotripsievorrichtung 201, ein Beschleunigungsrohr 103 mit einem innen im Hohlraum 105 angeordneten Projektil 111 auf. Die Verstelleinrichtung 231 weist einen einzelnen, zylindrischen Einschiebebolzen 235 auf, welcher ein frei zugängliches proximales Ende 237 aufweist. Am distalen Ende 239 des Einschiebebolzens 235 ist ein proximales Anschlagselement 113 angeordnet. Wie oben beschrieben, weist der Einschiebebolzen 235 einen durchgehenden Druckluftzugang 155 auf, welcher mit einem in 2 nicht gezeigten Ventil 154 und einer Druckluftquelle 155 verbunden ist (wie in 1 gezeigt). Ebenso sind in 2 der distalseitige Druckluftausgang 156, das Ventil 157 und das Druckluftreservoir 159 nicht gezeigt, aber wie oben beschrieben ausgeführt.
Am proximalen Rohrende 107 des Beschleunigungsrohrs 103 ist eine Arretierschraubkappe 243 mit einem mittigen Loch angeordnet. Durch das mittige Loch der Arretierschraubkappe 243 ist der Einschiebebolzen 235 geführt. Die Arretierschraubkappe 243 weist eine innenliegende Dichtung 227 und ein Gewinde 245 mit steilen Gewindegängen auf, welches auf ein Außengewinde am proximalen Rohrende 107 des Beschleunigungsrohres 103 geschraubt ist. Durch das Festschrauben der Arretierschraubkappe 243 ist mittels der Dichtung 227 der Einschiebebolzen 235 festgeklemmt und innerhalb des Beschleunigungsrohres 103 dadurch ortsfest fixiert und arretiert.
Distalseitig der Arretierschraubkappe 243 ist das Beschleunigungsrohr 103 von einem Gegenlager 271 mit einem proximalen Ende 273 und einem distalen Ende 275 umgeben, wobei am distalen Ende 275 des Gegenlagers 271 ein Piezoelement 283 angeordnet ist. An dem Piezoelement 283 liegt ein proximales Ende 279 eines Horns 277 an. Gegenüberliegend ist an einem distalen Ende 281 des Horns 277 mittig eine Sonotrode 121 mit ihrem proximalen Ende 123 verbunden. Das distale Ende 125 der Sonotrode 121 dient, wie oben beschrieben, zum Zertrümmern von Körpersteinen. Die innenliegende Fläche des Horns 277 ausgerichtet zum Hohlraum 105 ist als distales Anschlagselement 115 ausgebildet.
Nach Abschluss der Einstellung der gewählten Beschleunigungsstrecke durch Verschieben des Einschiebebolzens 235 und Festziehen der Arretierschraubkappe 243 wie oben beschrieben, wird die Lithotripsievorrichtung 201 zum Zertrümmern von Körpersteinen verwendet. Mittels eines nicht gezeigten Ultraschallgenerators wird eine Spannung an das Piezoelement 283 angelegt. Aufgrund der dadurch bedingten Verformung des Piezoelementes 283, welches zwischen dem proximalseitigen Gegenlager 271 und dem distalseitigen Horn 277 eingespannt ist, wird eine Ultraschallschwingung induziert, wodurch ein Anregen einer Resonanzschwingung der mit dem Horn 277 verbundenen Sonotrode 221 erfolgt. Somit wird die Sonotrode 121 kontinuierlich mit einer konstanten Ultraschallschwingung angeregt. Zusätzlich erfolgt, wie oben beschrieben, durch Hin- und Herbewegen des Projektils 211 mittels der Druckluft entlang der eingestellten Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 am Einschiebebolzen 235 und dem distalen Anschlagselement 115 am Horn 277 eine mechanische Stoßwellenanregung. Durch den Anschlag des Projektils 111 auf das distale Anschlagselement 115 wird eine Erschütterung und somit eine Schockwelle vom distalen Anschlagselement 115 und dem Horn 277 auf die Sonotrode 121 übertragen, welche mit der konstanten kontinuierlichen Ultraschallschwingung erzeugt mittels des Piezoelementes 283 überlagert wird. Somit wird durch die zweifache Anregung der Sonotrode 121 unter einer optimal eingestellten Beschleunigungsstrecke eine sehr schnelle und effiziente Zertrümmerung der Körpersteine erzielt.
Bezugszeichenliste

101: Lithotripsievorrichtung
103: Beschleunigungsrohr
105: Hohlraum
107: proximales Rohrende
109: distales Rohrende
111: Projektil
113: proximales Anschlagselement
115: distales Anschlagselement
117: Halter
121: Sonotrode
123: proximales Ende der Sonotrode
125: distales Ende der Sonotrode
127: Dichtung
131: Verstelleinrichtung
133: Beschleunigungsrohrbegrenzer
135: Einschiebebolzen
137: proximales Ende des Einschiebebolzen
139: distales Ende des Einschiebebolzen
141: Begrenzeraufschieberohr
143: Arretierschraube
151: Krafterzeugungseinrichtung
153: Druckluftquelle
154: Ventil
155: Druckluftzugang
156: Druckluftausgang
157: Ventil
159: Druckluftreservoir
161: Näherungsschalter
163: Lichtschranke
165: Piezosensor
167: Näherungschalter
169: Sicherungselement
201: Lithotripsievorrichtung
227: Dichtung
231: Verstelleinrichtung
235: Einschiebebolzen
237: proximales Ende des Einschiebebolzen
239: distales Ende des Einschiebebolzen
243: Arretierschraubkappe
245: Gewinde
271: Gegenlager
273: proximales Ende des Gegenlagers
275: distales Ende des Gegenlagers
277: Horn
279: proximales Ende des Horns
281: distales Ende des Horns
283: Piezoelement
301: Verfahren zum Einstellen einer Länge einer Beschleunigungsstrecke
303: Verschieben des proximalen Anschlagselementes und/oder distalen Anschlagselementes
305: Arretieren der eingestellten Beschleunigungsstrecke

Claims

Lithotripsievorrichtung (101, 201) zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr (103) mit einem Hohlraum (105), einem proximalen Ende (107) und einem distalen Ende (109), ein bewegbares Projektil (111) innerhalb des Hohlraums (105), ein distalseitiges Anschlagselement (115) am distalen Ende (109) des Beschleunigungsrohres (103) und ein proximalseitiges Anschlagselement (113) aufweist, und der Lithotripsievorrichtung (101, 201) eine Krafterzeugungseinrichtung (151) zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils (111) entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement (113) und dem distalseitigen Anschlagselement (115) und eine Sonotrode (121 zuordenbar sind, wobei die Sonotrode (121) mit dem distalen Ende (109) des Beschleunigungsrohres (103) verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils (111) auf das distalseitige Anschlagselement (115) schwingungsanregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) eine Verstelleinrichtung (131) zum Einstellen einer Länge zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement (113) und dem distalseitigen Anschlagselement (115) und ein Arretierelement (143, 243) aufweist, sodass mittels der Verstelleinrichtung (131) eine Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar und mittels des Arretierelementes (143, 243) feststellbar ist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das distalseitige Anschlagselement (115) als Halterung (117) für die Sonotrode (121) ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) die Sonotrode (121) und/oder die Krafterzeugungseinrichtung (151) aufweist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungsrohr (103) und die Verstelleinrichtung (131) und/oder das Arretierelement (143, 243) als Teleskoprohr ausgebildet sind.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (131) ein Begrenzungselement (135, 235) aufweist, wobei das Begrenzungselement (135, 235) in den Hohlraum (105) des Beschleunigungsrohres (103) einschiebbar und dadurch die Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar ist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (135, 235) das proximalseitige Anschlagselement (113) und/oder ein Dichtelement 127) zum Abdichten einer Außenoberfläche des Begrenzungselementes (135, 235) und einer Innenoberfläche des Beschleunigungsrohres (103) aufweist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (143, 243) als Rastelement, Schraubelement, Klemmelement, Spannelement und/oder als schaltbares Magnetelement ausgebildet ist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (143, 243) ein Sicherungselement (169) zum Verhindern eines Lösens des Arretierelementes (143, 243) aufweist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) mindestens einen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke (163), ein Näherungssensor (161, 167) und/oder ein Piezoelement (165), zum Bestimmen einer Position des Projektils (111) im Beschleunigungsrohr (103) aufweist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung (151) eine proximalseitige Druckgaszufuhr (155) in den Hohlraum (105) des Beschleunigungsrohres (103) und/oder ein Druckgasreservoir (159) mit einem Ventil (157) am distalen Ende (109) des Beschleunigungsrohres (103) aufweist.
Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Hin- und Zurückbewegens des Projektils (111) aufweist.
Lithotripsievorrichtung (201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außen um das Beschleunigungsrohr proximalseitig ein Gegenlager (271) und distalseitig ein Horn (277) angeordnet sind und zwischen dem Gegenlager (271) und dem Horn (277) mindestens ein Piezoelement (283) als Schwingungsanreger angeordnet und mechanisch gekoppelt ist, wobei das Horn (277) das distalseitige Anschlagselement (115) aufweist und/oder das Horn (277) mit dem distalseitigen Anschlagselement (115) und/oder der Sonotrode (121) verbindbar ist und das mindestens eine Piezoelement (283) elektrisch mit einem zuordenbaren Ultraschallgenerator verbindbar ist, sodass eine kombinierte Schwingungsanregung der Sonotrode (121) mittels der Krafterzeugungseinrichtung (151) und dem mindestens einem Piezoelement (283) realisierbar ist.
Verfahren (301) zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres (103) einer Lithotripsievorrichtung (101, 201), wobei die Lithotripsievorrichtung (101, 201) das Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum (105) und einem bewegbaren Projektil (111) in dem Hohlraum (105), ein distalseitiges Anschlagselement (115), ein proximalseitiges Anschlagselement (113), eine Verstelleinrichtung (131) und ein Arretierelement (143, 243) aufweist, und die Beschleunigungsstrecke für das Projektil (111) zwischen dem proximalseitigen Anschlagelement (113) und dem distalseitigen Anschlagselement (115) angeordnet ist, mit folgenden Schritten: - Einstellen einer Länge der Beschleunigungsstrecke durch räumliches Verschieben (303) des proximalseitigen Anschlagselementes (113) und/oder des distalseitigen Anschlagselementes (115) mittels der Verstelleinrichtung (131), und - Arretieren (305) der eingestellten Beschleunigungsstrecke mittels des Arretierelementes (143, 243).