DE102022126984A1 - Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen mit einem Gegenprojektil und Verfahren zum Beschleunigen eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung - Google Patents

Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen mit einem Gegenprojektil und Verfahren zum Beschleunigen eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung Download PDF

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen mit einer Trägereinheit, einem Führungsrohr mit einem Hohlraum, einem bewegbaren Projektil, einem distalseitigen Anschlagselement und einem proximalseitigen Anschlagselement, wobei der Lithotripsievorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Zu- und/oder Abführen eines Druckmediums in ein Inneres der Trägereinheit und/oder des Führungsrohres zum Hin- und Herwegen des Projektils und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei das Führungsrohr mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung und mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung zum Zu- und/oder Abführen des Druckmediums in und/oder aus seinen Hohlraum aufweist, und die Sonotrode an ihrem proximalen Ende mit der Trägereinheit und/oder dem Führungsrohr direkt oder indirekt verbindbar und durch ein mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist, wobei in dem Hohlraum des Führungsrohres proximalseitig von dem bewegbaren Projektil ein bewegbares Gegenprojektil angeordnet ist, sodass durch eine Gegenbewegung des Gegenprojektils zu dem bewegbaren Projektil eine Vibration der Lithotripsievorrichtung und/oder der Sonotrode reduzierbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Beschleunigen eines Projektils.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung eine Trägereinheit, ein Führungsrohr mit einem Hohlraum, mit einem proximalen Ende und mit einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil, ein distalseitiges Anschlagselement und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, wobei das Führungsrohr zumindest teilweise in der Trägereinheit angeordnet ist, und der Lithotripsievorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Zu- und/oder Abführen eines Druckmediums in ein Inneres der Trägereinheit und/oder des Führungsrohres zum Hin- und Herbewegen des Projektils in einem Bereich zwischen dem distalseitigen Anschlagselement und dem proximalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei das Führungsrohr mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung und mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung zum Zu- und/oder Abführen des Druckmediums in und/oder aus seinem Hohlraum aufweist, und die Sonotrode an ihrem proximalen Ende mit der Trägereinheit und/oder dem Führungsrohr direkt oder indirekt verbindbar und durch ein mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist.
  • Die Lithotripsie ist ein bekanntes Verfahren zum Zertrümmern von Körpersteinen, welche sich z.B. durch Kondensation und/oder Auskristallisation von Salzen und Eiweißen als sogenanntes Konkrement in Körperorganen, wie beispielsweise in der Blase oder Niere, bilden. Wenn die Körpersteine zu groß für einen natürlichen Abgang sind und Beschwerden verursachen, müssen diese mit einem Lithotripter zerkleinert werden, sodass die zerkleinerten Steine durch natürliche Ausscheidung und/oder mittels einer Saug-Spül-Pumpe entfernt werden können. Die zu zertrümmernden Körpersteine sind häufig inhomogen mit unterschiedlichen Bestandteilen und/oder Festigkeiten aufgebaut.
  • Pneumatische Lithotripter beruhen auf dem Schlaghammer-Prinzip, bei dem ein Projektil innerhalb eines Beschleunigungsrohrs beschleunigt und die kinetische Energie des Projektils über einen elastischen Stoß auf das proximale Ende einer Sonde und/oder Sonotrode und weiter auf dessen distales Ende zum Fragmentieren des Körpersteins übertragen wird. Bei pneumatischen und/oder ballistischen Lithotripsievorrichtungen vibrieren der Handgriff und die Sonde aufgrund der Projektilbeschleunigung vor allem stark in Längsrichtung. Bei Beschleunigung des Projektils in distaler Richtung wirkt der Druck auf das Projektil gleichzeitig auch auf das Gehäuse der Lithotripsievorrichtung, wodurch sich das Gehäuse in entgegengesetzter Richtung zurückzieht und sich die Sonotrodenspitze vom Körperstein beabstandet. Dadurch ist die Sondenspitze nicht mehr optimal auf den Körperstein gerichtet und/oder verschiebt sich aufgrund fehlender Haftreibung seitlich. Bei der entgegengesetzten Rückbewegung des Projektils in proximaler Richtung, bewegt sich das Gehäuse gegenläufig und damit die Sonotrodenspitze in distaler Richtung, wodurch die Gefahr besteht, dass der Körperstein von der Sondenspitze weggedrückt wird, im Körpergewebe verloren geht und/oder dort Schäden anrichtet. Somit ist durch die Vibrationen eine genaue Ausrichtung der Sondenspitze auf den Körperstein durch den Anwender erschwert und der Anwender muss wiederholt die Sondenspitze während der Anwendung neu ausrichten. Zudem empfindet der Anwender unangenehme und/oder sogar schmerzhafte Vibrationen am Gehäuse und/oder Handgriff des handgehaltenen Instrumentes, welche die Handhabung und Bedienung stören.
  • Verschiedene Ansätze zur Verminderung von Vibrationen bei Lithotriptern führen häufig dazu, dass das Handstück sehr schwer wird und von dem Anwender schlechter handhabbar ist. So wird durch eine schwingende Lagerung in einem zweiten, umgebenden Gehäuse um das Handstück zur Entkopplung der Vibrationen von der Hand des Anwenders direkt der Durchmesser und das Gewicht erhöht, welches der Haptik und Ergonomie bei der Handhabung abträglich ist. Zudem ist die Rückzugbewegung der Sonde während der Projektilbeschleunigung durch eine schwingende Lagerung prinzipiell nicht verhinderbar.
  • 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 eine Trägereinheit, ein Führungsrohr mit einem Hohlraum, mit einem proximalen Ende und mit einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil, ein distalseitiges Anschlagselement und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, wobei das Führungsrohr zumindest teilweise in der Trägereinheit angeordnet ist, und der Lithotripsievorrichtung eine Antriebseinrichtung zum Zu- und/oder Abführen eines Druckmediums in ein Inneres der Trägereinheit und/oder des Führungsrohres zum Hin- und Herbewegen des Projektils in einem Bereich zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei das Führungsrohr mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung und mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung zum Zu- und/oder Abführen des Druckmediums in und/oder aus seinem Hohlraum aufweist, und die Sonotrode an ihrem proximalen Ende mit der Trägereinheit und/oder dem Führungsrohr direkt oder indirekt verbindbar und durch ein mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist, wobei in dem Hohlraum des Führungsrohrs proximalseitig von dem bewegbaren Projektil ein bewegbares Gegenprojektil angeordnet ist, sodass durch eine Gegenbewegung des Gegenprojektils zu dem bewegbaren Projektil eine Vibration der Lithotripsievorrichtung und/oder der Sonotrode reduzierbar ist.
  • Somit wird eine Lithotripsievorrichtung bereitgestellt, bei welcher mittels eines bewegbaren Gegenprojektils die Vibrationen der Lithotripsievorrichtung, deren Trägereinheit und/oder Handstückes vermindert und eine Gegenbewegung der Trägereinheit und/oder der Sonotrode reduziert ist. Dadurch wird die Handhabbarkeit der Lithotripsievorrichtung für den Anwender und die genaue räumliche Positionierung der Sonotrodenspitze auf den und/oder in dem zu zertrümmernden Körperstein verbessert, da sich die Sonotrodenspitze aufgrund der Gegenbewegung des Gegenprojektils zur der Beschleunigung des Projektils in distaler Richtung nicht von dem zu zertrümmernden Körperstein beabstandet oder bei umgekehrter Beschleunigungsrichtung des Projektils die Sonotrodenspitze den Körperstein nicht ungewollt wegdrückt.
  • Mithin wird eine pneumatische Lithotripsievorrichtung bereitgestellt, bei welcher die Vibrationen des Handstückes und/oder der Sonotrode verursacht durch die mittels des Druckmediums bewirkte Beschleunigung des Projektils zumindest gemindert ist im Vergleich zu einer Lithotripsievorrichtung frei von einem Gegenprojektil.
  • Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, durch ein zusätzliches Gegenprojektil in dem Führungsrohr gezielt eine Gegenbewegung und somit eine Gegenkraft zu dem konventionellen, bewegbaren Projektil für die Schlaganregung der Sonotrode einzubringen und dadurch eine Gegenbewegung der Trägereinheit und/oder der Sonotrodenspitze zu verhindern und/oder zu kompensieren und folglich Vibrationen der Lithotripsievorrichtung, der Trägereinheit und/oder der Sonotrode zu verhindern. Dadurch wird oder werden eine vibrationsfreies und rückstoßfreie oder zumindest vibrationsarme und/oder rückstoßarme Lithotripsievorrichtung, Trägereinheit und/oder Sonotrode bereitgestellt.
  • Folgendes Begriffliche sei erläutert:
  • Bei einer „Lithotripsievorrichtung“ (auch „Lithotripter“ genannt) handelt es sich insbesondere um eine Vorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen durch Stöße, Stoßwellen und/oder Verformungswellen. Unter einer Lithotripsievorrichtung werden insbesondere verschiedene Bestandteile, Bau- und/oder Funktionskomponenten eines Lithotripters verstanden. Die Lithotripsievorrichtung kann einen Lithotripter vollständig oder teilweise ausbilden. 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. Die Lithotripsievorrichtung kann weitere Komponenten, wie ein Steuer- und/oder Versorgungsgerät aufweisen oder diese sind der Lithotripsievorrichtung zugeordnet. Eine Lithotripsievorrichtung ist insbesondere eine pneumatische Lithotripsievorrichtung.
  • Unter „Körpersteinen“ (auch „Konkrement“ genannt) werden insbesondere alle Steine in einem menschlichen oder tierischen Körper verstanden, welche sich z.B. aus Salzen und Eiweißen durch Kristallisation und/oder Kondensation bilden. Bei Körpersteinen kann es sich beispielsweise um Gallensteine, Harnsteine, Nierensteine und/oder Speichelsteine handeln.
  • Eine „Trägereinheit“ ist insbesondere ein Hand- und/oder Halteteil der Lithotripsievorrichtung. Bei der Trägereinheit kann es sich insbesondere um eine Handhabe zur manuellen und/oder automatisierten Bedienung und/oder Verbindung der Lithotripsievorrichtung handeln. Die Trägereinheit kann auch an einem distalen Ende eines Roboterarms angeordnet, verbunden und/oder automatisiert geführt sein. Die Trägereinheit weist insbesondere ein Gehäuse auf.
  • Unter „distalseitig“ und „distal“ wird eine patientenkörpernahe und somit benutzerferne Anordnung und/oder ein entsprechendes Ende oder Abschnitt verstanden. Dementsprechend wird unter „proximalseitig“ oder „proximal“ eine benutzernahe und somit patientenkörperferne Anordnung oder ein entsprechendes Ende oder Abschnitt verstanden.
  • Ein „Führungsrohr“ ist insbesondere ein länglicher Hohlkörper, dessen Länge eine größere Abmessung aufweist als sein Durchmesser. Das Führungsrohr weist in seinem Inneren insbesondere einen Hohlraum auf, in dem ein frei in Längsrichtung bewegbares Projektil und ein Gegenprojektil angeordnet sind. Optional kann das Führungsrohr eine Steuerhülse aufweisen, wobei das bewegbare Projektil und das Gegenprojektil in dem Hohlraum der Steuerhülse angeordnet sind. Des Weiteren weist das Führungsrohr insbesondere ein proximales Ende und ein distales Ende auf, welche räumlich die maximale Beschleunigungsstrecke für das Projektil und das Gegenprojektil festlegen. Für den pneumatischen Antrieb des Projektils und des Gegenprojektils weist das Führungsrohr mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung und mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung für einen Durchtritt von Druckmedium in und/oder aus seinem Hohlraum auf. Das Führungsrohr stellt insbesondere eine ortsfeste, äußere Ventilhülse mit entsprechenden zu den Öffnungen der Steuerhülse korrespondierenden Durchgangsöffnungen dar. Bei dem Führungsrohr kann es sich anstelle eines Rohres auch um einen Hohlzylinder handeln, wobei die beiden geschlossenen Stirnflächen direkt das proximale und distale Anschlagselement ausbilden. Das Führungsrohr kann auch mit dem proximalen Anschlagselement und/oder dem distalen Anschlagselement verbunden sein. Dazu kann ein Ende des Führungsrohres beispielsweise direkt in eine Nut im Anschlagselement eingreifend angeordnet sein.
  • Ein „Anschlagselement“ ist insbesondere ein gewollter Endpunkt der Bewegung des Projektils oder des Gegenprojektils entlang der Beschleunigungsstrecke, an dem das beschleunigte Projektil oder Gegenprojektil gegen das Anschlagselement schlägt, abgebremst, zurückgefedert und/oder in die Gegenrichtung bewegt wird. Somit nimmt das Anschlagselement den Schlag und/oder Stoß des Projektils oder Gegenprojektils auf und/oder induziert dessen Rückbewegung. Das proximalseitige Anschlagselement und das distalseitige Anschlagselement sind insbesondere am jeweiligen Ende des Führungsrohrs angeordnet. Bei einem Anschlagselement kann es sich beispielsweise um eine Wand quer zur Längsmittelachse des Führungsrohrs und/oder der Steuerhülse, um ein Federelement, einen Teil eines Ultraschallschwingers, wie beispielsweise eines Horns, eine Halterung der Sonotrode und/oder um ein Luftpolster einer Druckluftfeder handeln. Ein proximalseitiges Anschlagselement ist insbesondere am und/oder im proximalen Ende des Führungsrohrs und/oder innerhalb des Hohlraums in einem Bereich des proximalen Abschnittes des Führungsrohrs angeordnet. Dementsprechend ist ein distalseitiges Anschlagselement insbesondere am und/oder im distalen Ende des Führungsrohrs und/oder innerhalb des Hohlraums in einem Bereich des distalen Abschnitts des Führungsrohrs angeordnet. Das distalseitige Anschlagselement ist insbesondere direkt oder indirekt mit dem proximalen Ende der Sonotrode verbunden. Bei dem distalseitigen Anschlagselement kann es sich beispielsweise um ein Federelement, eine Wand eines Halters der Sonotrode und/oder des Horns ausgerichtet zum Hohlraum des Führungsrohrs handeln. Das Projektil trifft bei Bewegung in distaler Richtung insbesondere auf das distalseitige Anschlagselement auf, während dieses bei Bewegung in proximaler Richtung auf das distale Ende des proximalseitig angeordneten Gegenprojektils auftrifft. Das Gegenprojektil trifft insbesondere bei Bewegung in distaler Richtung auf das proximale Ende des Projektils auf und bei entgegengesetzter Bewegung in proximaler Richtung auf das proximalseitige Anschlagselement.
  • Eine „Beschleunigungsstrecke“ ist insbesondere ein Abschnitt einer Längsabmessung des Hohlraums des Führungsrohrs, welcher durch eine distalseitige Anschlagsfläche des proximalseitigen Anschlagselementes und eine proximalseitige Anschlagsfläche des distalseitigen Anschlagselementes festgelegt ist. Der maximale Beschleunigungsweg des Projektils entspricht insbesondere der maximalen Längenabmessung des Hohlraums abzüglich der Projektillänge und der Gegenprojektillänge, wenn das proximalseitige Anschlagselement bündig am proximalen Ende des Führungsrohrs und das distalseitige Anschlagselement bündig am distalen Ende des Führungsrohrs angeordnet sind. Somit wird bezüglich des Projektils insbesondere nicht die gesamte Länge der Beschleunigungsstrecke ausgenutzt. Das Projektil bewegt sich insbesondere nur entlang der Hälfte der Beschleunigungsstrecke zwischen dem distalseitigen Anschlagselement und in etwa der Mitte des Führungsrohres und/oder der Steuerhülse, wo das Projektil bei der Zurückbewegung weg vom distalseitigen Anschlagselement auf das Gegenprojektil trifft. Die Längsabmessung des Hohlraums kann beispielsweise 150 mm aufweisen.
  • Ein „Projektil“ ist insbesondere ein Körper, welcher innerhalb eines Hohlraums eines Führungsrohres und/oder einer Steuerhülse einer Lithotripsievorrichtung frei entlang einer Beschleunigungsstrecke beweglich ist. Das Projektil ist insbesondere zwischen einem proximalseitig angeordneten Gegenprojektil und einem distalseitigen Anschlagselement innerhalb des dazwischen angeordneten Hohlraums des Führungsrohres und/oder der Steuerhülse hin- und zurückbewegbar. Das Projektil kann innerhalb des Führungsrohres von der Steuerhülse umgeben sein. 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 magnetische Eigenschaften auf. Für die freie Beweglichkeit weist das Projektil insbesondere einen etwas geringeren Außendurchmesser als der Durchmesser des Hohlraums des Führungsrohrs und/oder der Steuerhülse auf. Beispielsweise kann das Projektil einen Außendurchmesser von 8 mm, bevorzugt von 6 mm, aber auch von 4 mm aufweisen. Das Projektil kann insbesondere zwischen dem proximalen Ende des Gegenprojektils und dem distalseitigen Anschlagselement und somit entlang der Beschleunigungsstrecke stetig mittels eines Druckluftmediums der Antriebseinrichtung hin- und/oder herbewegt werden. Bevorzugt wird das Projektil kontinuierlich intermittierend und/oder oszillierend zwischen dem Gegenprojektil und dem distalseitigen Anschlagselement hin- und herbewegt.
  • Bei einem „Gegenprojektil“ handelt es sich insbesondere um ein Projektil, welches zusätzlich zum eigentlichen Projektil in dem Hohlraum des Führungsrohres und/oder der Steuerhülse angeordnet ist. Somit stellt das Gegenprojektil eine linear bewegbare Ausgleichsmasse und/oder Gegenmasse zu dem Projektil für die Schlaganregung der Sonotrode dar. Prinzipiell kann das Gegenprojektil eine gleiche oder unterschiedliche Form und/oder gleiche oder unterschiedliche Eigenschaften zu dem Projektil aufweisen. Somit kann das Gegenprojektil wie ein oben definiertes Projektil ausgebildet sein. Das Gegenprojektil ist insbesondere proximalseitig vom Projektil innerhalb des Hohlraums des Führungsrohres und/oder der Steuerhülse angeordnet. In ihrer Funktion unterscheiden sich das Gegenprojektil und das Projektil dadurch, dass das Projektil zur Schlaganregung der Sonotrode durch Auftreffen auf das distalseitige Anschlagselement und das Gegenprojektil als Gegenmasse und zur Gegenbewegung zu dem schlaganregenden Projektil dient. Das Gegenprojektil wird bevorzugt kontinuierlich intermittierend und/oder oszillierend zwischen dem proximalen Ende des Projektils und dem proximalseitigen Anschlagselement hin- und herbewegt. Prinzipiell kann das Projektil wie das Gegenprojektil ausgebildet sein und somit ebenfalls leicht angefaste Kanten aufweisen. Prinzipiell ist herauszustellen, dass die Begriffe „Projektil“ und „Gegenprojektil“ nur der unterschiedlichen Anordnung und/oder Funktion der beiden Projektile in dem Führungsrohr und/oder der Steuerhülse dienen. Bei dem „Gegenprojektil“ und dem „Projektil“ handelt es sich jeweils um ein Projektil, somit können diese prinzipiell auch umgekehrt im Führungsrohr und/oder der Steuerhülse angeordnet sein und somit kann ein als Gegenprojektil bezeichnetes Projektil zur Schlaganregung auch distalseitig von einem zweiten Projektil als Gegenmasse und für die Gegenbewegung angeordnet sein.
  • Ein „Mitnehmerelement“ ist insbesondere ein Element, welches fest oder lose verbunden in und/oder an einer Außenoberfläche des Projektils oder Gegenprojektils angeordnet ist und mit seiner dem Projektil oder dem Gegenprojektil gegenüberliegenden Seite innen an der Innenoberfläche der Steuerhülse anliegend ist. Das Mitnehmerelement ist insbesondere so ausgebildet, dass es aufgrund von Reibungs- und/oder Haftkräften bei einem sich in der Steuerhülse bewegenden Projektil oder Gegenprojektil die Steuerhülse aufgrund des Kontaktes mitnimmt, wodurch die Steuerhülse mit dem Projektil oder dem Gegenprojektil mitbewegt wird. Das Mitnehmerelement kann beispielsweise in einer teilweise oder vollständig radial umlaufenden Nut in dem Projektil oder Gegenprojektil angeordnet sein. Das Mitnehmerelement weist insbesondere ein Polymer, wie beispielsweise Polyoxymethylen, auf. Bei dem Mitnehmerelement kann es sich beispielsweise auch um einen zu einem Ring gebogenen Teflonstab- oder -schlauch handeln. Beispielsweise kann das Mitnehmerelement auch Nylon aufweisen, welches geringe Abnutzungseigenschaften aufweist. Das Mitnehmerelement kann auch faseriger oder textiler Natur sein, z.B. Filz, Vlies, Gewebe, Gewirke und/oder Gestricke aufweisen. Bevorzugt bewirkt das Mitnehmerelement nur eine zur Mitnahme notwendige Reibung und/oder Haftung und eine geringe Abnutzung. Das Mitnehmerelement kann das Projektil oder Gegenprojektil und die Innenseite der Steuerhülse gegeneinander abdichten, jedoch muss das Mitnehmerelement nicht zwingend dicht sein. Im Gegenteil, ein nicht dichtend ausgebildetes Mitnehmerelement bewirkt, dass das Druckmedium, welches beispielsweise an einem Ende des Führungsrohrs und/oder der Steuerhülse in den Hohlraum der Steuerhülse einströmt und somit auf das entsprechende Ende des Projektils oder Gegenprojektils einwirkt in Strömungsrichtung auch seitlich an dem Projektil oder Gegenprojektil vorbei zum anderen Ende des Projektils oder Gegenprojektils und/oder Führungsrohres strömen und durch die entsprechende Öffnung der Steuerhülse und Durchgangsöffnung des Führungsrohres ausströmen kann, wodurch unerwünschte Überdrücke beispielsweise bei einer Blockade verhindert werden.
  • Bei einer „Antriebseinrichtung“ kann es sich prinzipiell um jegliche Art von Einrichtung handeln, welche mittels eines Zuführens und/oder Abführens eines Druckmediums eine Kraft auf das Projektil und das Gegenprojektil und somit eine Bewegung des Projektils und Gegenprojektils bewirkt. Die Antriebseinrichtung ermöglicht insbesondere ein kontinuierliches und gleichmäßiges Einströmen des Druckmediums durch die proximalseitigen, mittigen und/oder distalseitigen Durchgangsöffnungen des Führungsrohrs und die proximalseitigen, mittigen und/oder distalseitigen Öffnungen der Steuerhülse, beispielsweise pneumatisch mithilfe von Druckluft, und eine Beschleunigung des Projektils und des Gegenprojektils innerhalb des Hohlraums der Steuerhülse und/oder des Führungsrohrs.
  • Bei einem „Druckmedium“ handelt es sich insbesondere um ein Fluid. Bei einem Druckmedium kann es sich um ein Gas, wie beispielsweise Druckluft, handeln. Das Druckmedium kann beispielsweise einer Hausleitungsdruckversorgung entnommen und/oder durch einen Kompressor erzeugt werden. Das Druckmedium wird der Lithotripsievorrichtung insbesondere kontinuierlich zu- und/oder abgeführt und/oder im Kreislauf geführt. Das Druckmedium weist insbesondere einen Druck in einem Bereich von 0 bis 10 Bar auf. Aufgrund der kontinuierlichen Zu- und Abführung des Druckmediums frei von einer Wechselbelastung kann auch ein Druck von > 10 Bar verwendet werden.
  • Eine „Sonotrode“ (auch „Sonde“ genannt) ist insbesondere ein Bauteil, welches durch Einwirken und/oder Einleiten von mechanischen Schwingungen selbst in Schwingung, Resonanzschwingung und/oder Verformungsschwingung versetzt wird. Eine Sonotrode weist insbesondere ein Kopfstück (auch „Nippel“, „Haltenippel“ oder „Grundkörper“ genannt) und ein längliches Einführteil, beispielsweise ein Sondenrohr oder Sondenstab, auf. Das Einführteil ist insbesondere in einer Aufnahmeeinheit in dem dickerem Kopfstück aufgenommen. Bei der Aufnahmeeinheit handelt es sich beispielsweise um eine Bohrung im Kopfstück, in welcher das proximale Ende und/oder der proximale Endabschnitte des Einführteils fest und/oder unlösbar gefügt, beispielweise verlötet, ist. Bei einer Sonotrode handelt es sich insbesondere um ein längliches Bauteil. Eine Sonotrode ist beispielsweise zumindest teilweise stab-, röhren- und/oder schlauchförmig ausgebildet. Die Sonotrode kann eine Hohlsonde sein. Die Sonotrode kann einstückig oder mehrteilig ausgebildet sein. Die Sonotrode weist im Sondenrohr insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von 0,5 mm bis 4,5 mm, insbesondere von 0,8 mm bis 3,8 mm, auf. Die Sonotrode weist insbesondere Stahl-, Eisen-, Cobalt-, Chrom-, Nickel-, Molybdän-, Titan-, Magnesium- und/oder Aluminiumlegierungen und/oder Carbon- oder Glasverbundwerkstoffe auf. Mittels der Stoßenergie beim Anschlagen des Projektils an dem distalseitigen Anschlagselement und/oder einem proximalen Ende einer Federeinrichtung mit Zwischenspeichern und Übertragen der Bewegungsenergie wird insbesondere der Sonotrode eine gezielt geformte Verformungswelle aufgeprägt. Die Verformungswelle bewirkt insbesondere eine translatorische Bewegung des distalen Sonotrodenendes, welche aufgrund der großen Auslenkung eine verbesserte Steinzertrümmerung bewirkt. Neben dem mechanischen Stoß kann die Sonotrode zusätzlich insbesondere mittels einer Schwingungsanregungseinrichtung, beispielsweise mit einem Ultraschallschwingungsanreger, in eine Schwingung, insbesondere longitudinale Schwingung, angeregt werden. Somit ist die Sonotrode insbesondere als Wellenleiter für die Schwingungswellen erzeugt von einer Schwingungsanregungseinrichtung und/oder für die Stoßwellen und/oder Verformungswellen des Projektils ausgebildet. Das proximale Ende der Sonotrode kann insbesondere direkt oder indirekt am distalen Anschlagselement anliegen. Bevorzugt ist das Kopfstück der Sonotrode beweglich gelagert. Die Sonotrode ist insbesondere derart geformt, dass diese optimal die Schwingungswellen, Verformungswellen, Stoßwellen und/oder die Ultraschallschwingung an ihrem distalen Ende in den Körper, die zu behandelnde Körperregion und/oder direkt auf den zu zertrümmernden Körperstein einleitet.
  • Unter einer „Vibration“ (auch „Erschütterung“ genannt) wird insbesondere eine mechanische Schwingung der Lithotripsievorrichtung, der Trägereinheit und/oder der Sonotrode selbst verstanden. Die Lithotripsievorrichtung, die Trägereinheit und/oder die Sonotrode und/oder ihre jeweiligen Bauteile führen bei der Vibration eine elastische Verformung aus. Die Vibration ist insbesondere eine periodische, mechanische Schwingung, welche sich durch das feste Material der Lithotripsievorrichtung, Trägereinheit und/oder Sonotrode ausbreitet. Die Vibration ist insbesondere für einen Anwender beim Halten der Lithotripsievorrichtung fühlbar. Die Vibration breitet sich insbesondere in Längsrichtung der Lithotripsievorrichtung und/oder der Sonotrode aus. Die Vibration wechselt insbesondere in ihrer Ausbreitungsrichtung regelmäßig zwischen der distalen Richtung und der proximalen Richtung entlang der Längsrichtung der Lithotripsievorrichtung.
  • Die „Steuerhülse“ ist insbesondere ein länglicher Hohlkörper, dessen Länge eine größere Abmessung aufweist als sein Durchmesser. Die Steuerhülse weist insbesondere in ihrem Inneren einen Hohlraum auf, in dem sich das Projektil und das Gegenprojektil in Längsrichtung bewegen können. Die Steuerhülse ist insbesondere rohrförmig mit einem offenen proximalen Ende und einem offenen distalen Ende ausgebildet. Die Steuerhülse kann auch als Hohlzylinder ausgebildet sein, wobei in den endständigen Stirnflächen jeweils mindestens eine Öffnung angeordnet ist. Die Steuerhülse weist insbesondere einen geringeren Durchmesser als das Führungsrohr auf. Die Steuerhülse weist insbesondere mindestens eine proximalseitige Öffnung, mindestens eine mittige Öffnung und/oder mindestens eine distalseitige Öffnung für den Durchtritt des Druckmediums auf, wobei die proximalseitige Öffnung und die distalseitige Öffnung jeweils an der Stirnseite und/oder in der Mantelfläche der Steuerhülse ausgebildet sein können. Die Steuerhülse ist insbesondere verdrehsicher in dem Hohlraum der Führungshülse angeordnet, sodass jeweils die jeweilige proximalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs mit der proximalseitigen Öffnung der Steuerhülse, die jeweilige mittige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs mit der mittigen Öffnung der Steuerhülse und die distalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs mit der proximalseitigen Öffnung der Steuerhülse derart zueinander ausgerichtet werden können, dass das Druckmedium durchgängig durch die jeweilige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und die korrespondierende Öffnung der Steuerhülse durchströmen und somit jeweils eine Ventilöffnungsstellung eingestellt werden kann. Eine Verdrehsicherung der Steuerhülse kann beispielsweise durch einen Führungs- und/oder Steuerdraht realisiert sein, welcher in einer Lötnut in der Steuerhülse mit der Steuerhülse verlötet ist, durch eine Bohrung in proximaler Richtung aus der Trägereinheit und/oder Lithotripsievorrichtung austritt und mit einem Bedienelement, wie einem Griff, abgeschlossen ist. Dadurch ist die Steuerhülse drehgesichert und kann gleichzeitig vom Benutzer kontrolliert werden. Die Steuerhülse ist insbesondere konzentrisch zum Führungsrohr angeordnet. Die Steuerhülse weist insbesondere eine Länge auf, welche kürzer als die Länge des Führungsrohres ist. Die Steuerhülse kann eine um 2 mm bis 30 mm, insbesondere von 3 mm bis 20 mm, bevorzugt von 4 mm bis 10 mm, kürzere Länge als die Länge des Führungsrohrs aufweisen. Die Steuerhülse mit ihren proximalseitigen, mittigen und distalseitigen Öffnungen ist insbesondere achsensymmetrisch zu ihrer Längsachse und/oder Querachse ausgebildet.
  • Die Steuerhülse und ihre mindestens eine proximalseitige Öffnung, mindestens eine mittige Öffnung und mindestens eine distalseitige Öffnung sind insbesondere derart ausgebildet, dass im Falle beispielsweise eines Anschlagens der Steuerhülse an dem distalseitigen Anschlagselement, eine distalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohres durch die Außenwand der anliegenden und angeschlagenen Steuerhülse verschlossen und eine zweite distalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohres für das ausströmen von Druckmedium geöffnet ist. Ebenso wird bei einem proximalseitigen Anschlag der Steuerhülse an dem proximalseitigen Anschlagselement eine proximalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohres durch die Seitenwand der Steuerhülse verschlossen, während eine zweite proximalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohres für das Einströmen von Druckmedium in den Hohlraum geöffnet ist. Durch die Repulsation des Projektils an dem distalseitigen Anschlagselement oder im Wesentlichen mittig an dem distalem Ende des Gegenprojektils oder einem entsprechendem Federelement jeweiligen Anschlagselement, folglich dem Bewegen des Projektils in die jeweilige entgegengesetzte Richtung und durch die Mitnahme der Steuerhülse mittels des Mitnahmeelementes wird die entsprechende Durchgangsöffnung des Führungsrohres an dem jeweiligen Anschlag wieder freigegeben, wodurch Druckmedium durch diese Durchgangsöffnung einströmt oder ausströmt und die weitere Bewegung des Projektils und des Gegenprojektils in die jeweilige Gegenrichtung oder mittig aufeinander zu unterstützt.
  • Die „Längsmittelachse“ ist insbesondere diejenige Achse der Steuerhülse, welche der Richtung ihrer größten Ausdehnung entspricht.
  • Eine proximalseitige, eine mittige und eine distalseitige „Durchgangsöffnung“ sind jeweils ein Durchbruch durch die Wand des Führungsrohres. Analog handelt es sich bei einer proximalseitigen, einer mittigen und einer distalseitigen „Öffnung“ um einen Durchbruch durch eine Wand der Steuerhülse (auch Ventilöffnung oder - bohrungen genannt). Die proximalseitige Öffnung, die mittige Öffnung und die distalseitige Öffnung oder Öffnungen können insbesondere durchgehend in die Mantelfläche der Steuerhülse und/oder an ihren beidseitigen Stirnflächen am proximalen Ende oder distalen Ende vorliegen. Somit kann das offene Rohrende der Steuerhülse eine proximalseitige Öffnung und/oder eine distalseitige Öffnung ausbilden. Bei der Durchgangsöffnung oder den Durchgangsöffnungen des Führungsrohres sowie den distalseitigen, mittigen und proximalseitigen Öffnungen der Steuerhülse kann es sich jeweils um eine Bohrung handeln. Diese Durchgangsöffnungen und/oder Öffnungen weisen insbesondere einen relativ großen Durchmesser auf, sodass im Wesentlichen kein Druckverlust auftritt. Beispielsweise kann die jeweilige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und/oder die Öffnung der Steuerhülse einen Durchmesser in einem Bereich von 2 bis 3 mm bei einem Durchmesser des Führungsrohrs von 6 mm aufweisen. Somit sind die Durchgangsöffnungen und die Ventilöffnungen möglichst strömungswiderstandsarm mit großen Querschnitten ausgelegt. Die Öffnungen der Steuerhülse können innen zum Hohlraum der Steuerhülse eine Fase aufweisen, um eine Abnutzung und/oder eine Spanbildung an dem Projektil und Gegenprojektil zu vermeiden.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung weist das Führungsrohr mindestens eine mittige Durchgangsöffnung zum gleichmäßigen Strömen des Druckmediums in einer ersten Richtung zu und/oder von dem bewegbaren Projektil und in einer zweiten Richtung zu und/oder von dem bewegbaren Gegenprojektil auf.
  • Somit können das Projektil und das Gegenprojektil in zwei unterschiedliche Richtungen voneinander weg beim Einströmen des Druckmediums durch die mindestens eine mittige Durchgangsöffnung in den Hohlraum oder aus zwei verschiedenen Richtungen kommend aufeinander zu beim Ausströmen des Druckmediums aus dem Hohlraum durch die mindestens eine mittige Durchgangsöffnung beschleunigt werden. Dadurch verteilen sich die Drücke und folglich die Beschleunigungskräfte in beide, gegenüberliegende Richtungen symmetrisch gleich beim Beschleunigen des Projektils in distaler Richtung und beim Zurückbewegen des Projektils, wodurch keine resultierende Reaktionskraft auf das Handstück und somit die Lithotripsievorrichtung wirkt.
  • Im Falle einer gefederten Repulsation des Gegenprojektils und/oder bei einer Wegbegrenzung der Sonotrode durch ein Dämpfungselement, wie beispielsweise einem Elastomerdämpfer, können jedoch trotzdem Kräfte auf das Handstück entstehen, welche wegen Zeitdifferenzen zwischen der Bewegung des Projektils und des Gegenprojektils nicht ganz gleich sein können. Dies kann trotz der Anordnung des Gegenprojektils in dem Führungsrohr und/oder der Steuerhülse zu leichten Vibrationen des Handstückes führen. Aufgrund des gleichmäßigen Einströmens und Ausströmens des Druckmediums und bei genauer Abstimmung der Ventilöffnungen treten theoretisch keine nennenswerten zusätzlichen Vibrationen auf. In jedem Fall sind die verbleibenden Vibrationen in der erfindungsgemäßen Lithotripsievorrichtung geringer und weniger störend als bei Handstücken ohne Gegenprojektil. Zudem können die Zeitdifferenzen in den Bewegungen aufgrund der jeweiligen Repulsationen am proximalseitigen Anschlagselement und am distalseitigen Anschlagselement so ausgestaltet werden, dass eine resultierende Bewegung der Sonotrode den zu zertrümmernden Körperstein nicht oder nur minimal wegstößt.
  • Um die Baulänge des Handstückes und somit der Lithotripsievorrichtung zu verkürzen und um den Bedarf an Druckmedium zum Antrieb zu reduzieren, kann das bewegbare Gegenprojektil eine größere Masse, insbesondere eine zweifach bis fünffach größere Masse, als das bewegbare Projektil aufweisen.
  • Durch die größere Masse kann das bewegbare Gegenprojektil selbst kürzer ausgebildet werden und entsprechend verkürzt sich sein Beschleunigungsweg und die Baulänge des Handstückes. Das Zusatzgewicht des schwereren Gegenprojektils ist hierbei gering im Verhältnis zum Gesamtgewicht des Handstückes. Dadurch kann ein kürzeres Handstück zumindest wegen seines geringeren Gewichtes als ergonomischer betrachtet werden als ein längeres Handstück und ist allgemein besser für den Anwender handhabbar. Im Fall einer größeren Masse des Gegenprojektils liegen zudem geringere Reibungsverluste aufgrund des kürzeren Weges entlang der Beschleunigungsstrecke vor. Bei einem gleichen Durchmesser des Projektils und des Gegenprojektils kann das schwerere Gegenprojektil mit der größeren Masse auch durch eine höhere Dichte seines Materials und/oder eine größere Länge ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung kann das bewegbare Gegenprojektil einen kleineren Durchmesser, einen gleichgroßen Durchmesser oder einen größeren Durchmesser als das bewegbare Projektil aufweisen.
  • Somit kann der Durchmesser des Gegenprojektils auch von dem Durchmesser des Projektils abweichen. Bei Verwendung einer Steuerhülse weisen das Gegenprojektil und das Projektil bevorzugt den gleichen Durchmesser auf. Dadurch weisen die Stirnseiten der Projektile jeweils dieselbe Fläche für das Anströmen des Druckmediums auf.
  • Um die verfügbare Beschleunigungsstrecke und somit die Länge des Handstückes sowie die Verhältnisse zwischen Gegenprojektil und Projektil gezielt einzustellen, kann das bewegbare Gegenprojektil eine kleinere Länge, eine gleiche Länge oder eine größere Länge als das bewegbare Projektil aufweisen.
  • Die „Länge“ des Gegenprojektils oder des Projektils ist insbesondere die Ausdehnung des Gegenprojektils oder des Projektils in Längsrichtung des Führungsrohrs, der Lithotripsievorrichtung, der Trägereinheit und/oder der Sonotrode. Der „Durchmesser“ ist insbesondere der größtmögliche Abstand zweier Punkte der Kreislinie bei einem kreisförmigen Projektil oder Gegenprojektil im Querschnitt. Im Falle eines nicht kreisrunden Querschnittes ist der Durchmesser insbesondere der größtmögliche Abstand zweier Punkte auf der Umfangslinie des Projektils oder Gegenprojektils im Querschnitt.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung ist zwischen dem bewegbaren Projektil und dem bewegbaren Gegenprojektil ein Federelement angeordnet.
  • Dadurch werden das Projektil und das Gegenprojektil beim mittigen Aufeinandertreffen mittels dem Federelement wieder voneinander abgestoßen und in entgegengesetzte Richtungen bewegt. Gleichzeitig kann eine mittige Ventilöffnung der Steuerhülse durch das Projektil oder das Gegenprojektil verschlossen werden. Nach der Bewegungsumkehr des Projektils und des Gegenprojektils im Wesentlichen in der Mitte des Führungsrohres und/oder der Steuerhülse und nach einer entsprechenden Expansion des Federelementes wird die mittlere Ventilöffnung freigegeben und ermöglicht das Einströmen des Druckmediums zur weiteren Beschleunigung des Projektils und des Gegenprojektils in entgegengesetzte Richtungen zu den distalseitigen und proximalseitigen Anschlagselementen.
  • Ein „Federelement“ ist insbesondere jedes Element und/oder Bauteil, welches sich ausreichend elastisch verformen lässt, um einen kurzzeitigen Gegendruck bei der gegenseitigen Annäherung des Projektils und des Gegenprojektils zueinander zu überwinden. Bei einem Federelement kann es sich beispielsweise um eine Schraubenfeder und somit einen in Schraubenform gewickelten Draht mit einer ausreichenden Energiespeicherkapazität handeln. Das Federelement kann auch distalseitig am Gegenprojektil und/oder proximalseitig am Projektil angeordnet sein. Beispielsweise kann es sich bei dem Federelement um eine Spiralfeder oder eine Polymerfeder handeln.
  • Um ein einfaches, masseloses und verschleißloses Federelement bereitzustellen, kann bei einer Annäherung des bewegbaren Projektils und des bewegbaren Gegenprojektils das Federelement als eine Gasdruckfeder zwischen dem bewegbaren Projektil und dem bewegbaren Gegenprojektil ausgebildet sein.
  • Durch Ausbildung als Gasdruckfeder und/oder durch die direkte Ausbildung des Federelementes zwischen dem Projektil und dem Gegenprojektil ohne ein zusätzliches Bauteil, wird verhindert, dass das Federelement durch zu hohe Geschwindigkeiten und/oder Kräfte beim Aufeinanderprallen des Projektils und des Gegenprojektils zerstört wird. Stattdessen wird das Federelement direkt durch das Projektil und das Gegenprojektil sowie die umgebende Steuerhülse und/oder das Führungsrohr unter Ausnutzung des Kompressionsraumes zwischen den beschleunigten, sich aufeinander zubewegenden Projektil und Gegenprojektil ausgenutzt. Hierbei handelt es sich bevorzugt um eine adiabatische Kompression des Luft- und/oder Gasraums, bei der im Wesentlichen keine Energieverluste auftreten. Zumindest tritt bei einer Gasdruckfeder weniger Energieverlust durch die Erwärmung der Wände als bei anderen Federelementen auf, da die Kompression und Entspannung adiabatisch in kurzen Zeitabschnitten erfolgen. Somit bilden das Projektil und das Gegenprojektil in der Steuerhülse und/oder dem Führungsrohr zwischen einander eine Gasdruckfeder aus, wobei die Steuerhülse und/oder das Führungsrohr das Durchrohr und das Projektil und das Gegenprojektil dem Kolben einer konventionellen Gasdruckfeder als hydropneumatisches Stellelement entsprechen. Folglich wird hierbei beidseitig die Kolbenwirkung des Projektils und des Gegenprojektils ausgenutzt.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Lithotripsievorrichtung ein Rückholfederelement zum Zurückbewegen des Gegenprojektils von dem proximalseitigen Anschlagselement auf.
  • Dadurch wird in einfacher Weise eine Repulsation des Gegenprojektils an dem proximalseitigen Anschlagselement und somit eine wiederholte, ständige Hin- und Herbewegung des Gegenprojektils und des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke gewährleistet. Dadurch, dass das Gegenprojektils proximalseitig auf ein Rückholfederelement auftrifft, wird die Rückfederung des Gegenprojektils und somit die Umkehrbewegung gefördert. Prinzipiell ist herauszustellen, dass bei einer ausreichenden Geschwindigkeit das Gegenprojektil auch ohne Federelement am proximalen Anschlagselement zurückgestoßen und/oder bewegt wird. Jedoch kann an diesem Umkehrpunkt eine kurze Totzeit auftreten, in der bei einer entsprechenden Ventilöffnungsstellung aufgrund des Umschaltens der Durchgangsöffnung zum Zuführen des Druckmediums das Projektil einen Moment nicht durch das strömende Druckmedium beschleunigt wird. Um diesen Umkehrpunkt sicher zu überwinden, wird durch ein Rückholfederelement des proximalseitigen Anschlagselementes die Bewegungsumkehr des Gegenprojektils aktiv eingeleitet und beschleunigt. Zudem können durch Auslegung und Ausbildung des Rückholfederelementes Zeitdifferenzen zwischen der Repulsation des Gegenprojektils am proximalseitigen Anschlagselementes und der Repulsation des Projektils am distalseitigen Anschlagselement ausgeglichen und dadurch Restvibrationen weitgehend minimiert werden.
  • Ein „Rückholfederelement“ ist insbesondere jedes Element und/oder Bauteil, welches sich ausreichend elastisch verformen lässt, um einen kurzzeitigen Gegendruck an dem Umkehrpunkt der Bewegungsrichtung des Gegenprojektils am proximalen Anschlagselement zu überwinden. Bei dem Rückholfederelement kann es sich beispielsweise um eine Schraubenfeder aus Metall oder polymerem Material handeln. Das Rückholfederelement kann am proximalseitigen Anschlagselement angeordnet sein oder das proximale Anschlagselement ausbilden. Ebenso kann das Rückholfederelement an der proximalseitigen Stirnfläche des Gegenprojektils angeordnet sein und beispielsweise auf eine Wand quer zur Längsrichtung als proximalseitiges Anschlagselement auftreffen. Auch kann die Feder des Federelementes in einem Rohr angeordnet sein, wobei das Rohr bevorzugt den gleichen Innendurchmesser wie das Führungsrohr oder die Steuerhülse aufweist, sodass das Gegenprojektil beim Anschlagen in den Hohlraum des Rohrs des Federelementes eintreten kann, wenn das Gegenprojektil die Feder komprimiert. Durch leicht angefaste Kanten am eintretenden Ende des Gegenprojektils kann die Bildung von Spänen beim Übergang in das Rohr des Federelementes verhindert werden.
  • Um eine vibrationsarme Lithotripsievorrichtung mit einem selbstanregenden Projektil und Gegenprojektil bei kontinuierlichem Zu- und/oder Abführen des Druckmediums bereitzustellen, ist in dem Hohlraum des Führungsrohrs der Lithotripsievorrichtung eine Steuerhülse angeordnet und die Steuerhülse weist einen Hohlraum entlang ihrer Längsmittelachse, ein proximales Ende, ein distales Ende, mindestens eine proximalseitige Öffnung und mindestens eine distalseitige Öffnung für das Druckmedium auf, und in dem Hohlraum der Steuerhülse ist das bewegbare Projektil angeordnet und das bewegbare Projektil oder ein bewegbares Gegenprojektil weist ein Mitnehmerelement zum Mitnehmen der Steuerhülse auf, wobei das bewegbare Gegenprojektil in dem Hohlraum der Steuerhülse proximalseitig vom bewegbaren Projektil angeordnet ist, und die Steuerhülse mindestens eine mittige Öffnung zum Strömen des Druckmediums zu und/oder von dem bewegbaren Projektil und/oder zu und/oder von dem bewegbaren Gegenprojektil aufweist, sodass bei einem Mitbewegen der Steuerhülse mittels des Mitnehmerelementes des Projektils oder des Gegenprojektils eine mittige Ventilöffnungsstellung zum Strömen des Druckmediums durch die mindestens eine mittige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und die mindestens eine mittige Öffnung der Steuerhülse in und/oder aus dem Hohlraum der Steuerhülse und zum entgegengerichteten Bewegen des bewegbaren Projektils und des bewegbaren Gegenprojektils vorliegt.
  • Somit werden das Projektil und das Gegenprojektil aufgrund des Mitnehmens der Steuerhülse in andauernder Bewegung gehalten, wobei die Steuerhülse mit dem Führungsrohr ein Umschaltventil ausbildet und somit ein Hinbewegen des Projektils zu dem distalseitigen Anschlagselement und ein Rückbewegen des Projektils zu dem Gegenprojektil und ein Hinbewegen des Gegenprojektils zu dem proximalseitigen Anschlagselement und ein Rückbewegen des Gegenprojektils zu dem Projektil in der Mitte des Führungsrohrs und/oder der Steuerhülse erfolgt. Hierbei ist es besonders vorteilhaft, dass das Strömen des Druckmediums kontinuierlich erfolgt, sodass keine wechselnde Druckstoßbelastung der Bestandteile der Lithotripsievorrichtung vorliegt, durch welche das Druckmedium geführt wird. Somit werden durch kontinuierliches Strömen des Druckmediums Vibrationen in der Lithotripsievorrichtung weiter reduziert. Zudem wird durch die gleichmäßigere Bewegung des Druckmediums und durch eine Reduktion der Druckstöße die Tendenz zum Schwingen und Vibrieren der verbundenen Schlauchleitung reduziert, was dem Anwender eine angenehmere Instrumentenführung erlaubt und somit ein besseres Operationsergebnis ermöglicht. Des Weiteren unterliegen die Bestandteile, wie Schläuche und Ventile, im Gegensatz zu bekannten pneumatischen Lithotriptern nicht einem ständigen Wechsel der Druckbelastung aufgrund der getakteten Druckstöße und somit nicht einem erhöhten Verschleiß. Folglich ist durch das kontinuierliche Zu- und/oder Abführen des Druckmediums eine optimale Handhabung, eine lange Standzeit und eine geringerer Wartungsbedarf der Lithotripsievorrichtung gewährleistet.
  • Zudem weist die Lithotripsievorrichtung einen geringeren Bauraum und somit ein möglicherweise reduziertes Instrumentengewicht trotz des zusätzlichen Gewichtes des Gegenprojektils auf, da auf das üblicherweise distalseitige Druckreservoir mit Umschaltventil und Verbindung zur Beschleunigungsstrecke gegenüber bekannten Lithotriptern verzichtet ist.
  • Mithin wird eine Lithotripsievorrichtung mit zwei gegenläufig antreibbaren Projektilen in einer gemeinsamen Steuerhülse bereitgestellt, deren Handstück sowohl aufgrund der gegenläufigen Bewegung des Gegenprojektils zum Projektil der Schlaganregung als auch der kontinuierlichen Zu- und/oder Abführung des Druckmediums deutlich vibrationsärmer oder sogar annähernd vibrationsfrei im Vergleich zu Handstücken konventioneller pneumatischer Lithotripter ist. Dadurch, dass das Projektil oder das Gegenprojektil mittels des Mitnehmerelementes die Steuerhülse einen bestimmten Schaltweg entlang der Beschleunigungsstrecke mitnimmt, bis die Steuerhülse mit ihrem proximalen Ende an dem proximalen Anschlagselement oder mit ihrem distalen Ende an dem distalen Anschlagselement anschlägt, anschließend das Projektil alleine weiter gegen das distale Anschlagselement und das Gegenprojektil alleine gegen das proximale Anschlagselement läuft, beide jeweils an dem entsprechenden Anschlagselement repulsiert werden und die Steuerhülse wieder in die entgegengesetzte Richtung mitgenommen wird, findet ein selbsttätiges Umschalten der Bewegungsrichtung des Projektils und des Gegenprojektils sowie der freiliegenden Durchgangsöffnung zum Einströmen und/oder Ausströmen des Druckmediums innerhalb der Lithotripsievorrichtung selbst statt. Somit läuft nach einmaligem Starten der Druckmediumzufuhr ein selbstanregender Prozess ab, bei dem das Projektil und das Gegenprojektil durch den konstant angelegten Druck kontinuierlich hin- und herbewegt werden. Hierbei strömt bevorzugt das Druckmedium beim Bewegen des Projektils in distaler Richtung und des Gegenprojektils in proximaler Richtung durch die mindestens eine mittige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und die mindestens eine mittige Öffnung der Steuerhülse in den Hohlraum der Steuerhülse und drückt gegen das distalseitige Ende des Gegenprojektils und das proximalseitige Ende des Projektils, wobei das Druckmedium beidseitig aus der mindestens einen distalseitigen Öffnung und der mindestens einen proximalseitigen Öffnung der Steuerhülse und entsprechend weiter durch die mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung und die mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohres wieder herausströmt. Nach Auftreffen und Repulsieren des Gegenprojektils am proximalseitigen Anschlagselement und des Projektils am distalseitigen Anschlagselement und Einleiten der jeweils entsprechenden Rückbewegung aufeinander zu wird die Steuerhülse entsprechend vom Mitnehmerelement des Projektils oder Gegenprojektils mitgenommen, wodurch gleichzeitig eine Ventilumschaltung erfolgt und das Druckmedium zum Beschleunigen des Aufeinanderzubewegens des Gegenprojektils und des Projektils nun durch die mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung und die mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und entsprechend der mindestens einen proximalseitigen Öffnung und der mindestens einen distalseitigen Öffnung der Steuerhülse erfolgt, bis das distalseitige Ende des Gegenprojektils und das proximalseitige Ende des Projektils mittig aneinanderstoßen oder annähernd aneinanderstoßen und aufgrund des mindestens einen Federelementes oder der ausgebildeten Druckgasfeder wieder in entgegengesetzte Richtungen repulsieren, wodurch das Gegenprojektil wieder in proximaler Richtung und das Projektil wieder in distaler Richtung beschleunigt werden. Aufgrund der gleichzeitigen Ventilumschaltung strömt wieder das Druckmedium durch die mindestens eine mittige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und die mindestens eine mittige Öffnung der Steuerhülse in den Hohlraum der Steuerhülse einströmt. Bei konstant angelegtem Druck wiederholen sich diese Bewegungsabläufe kontinuierlich und selbsttätig.
  • Eine Anordnung des Mitnehmerelementes am und/oder im Gegenprojektil hat insbesondere den Vorteil, dass das Gegenprojektil einstückig oder weitgehend aus einem Magnetmaterial hergestellt werden kann und das Mitnehmen der Steuerhülse durch Induktions- oder Wirbelströme realisierbar ist. Das Gegenprojektil kann im Gegensatz zu dem Projektil ein weicheres Material aufweisen, da dieses nicht den harten Stößen mit dem distalseitigen Anschlagselement und/oder der Sonotrode ausgesetzt ist. Je nachdem, ob das Mitnehmerelement an dem Projektil und/oder dem Gegenprojektil angeordnet ist, werden die Durchgangsöffnungen des Führungsrohrs und die Öffnungen der Steuerhülse entsprechend zueinander ausgebildet und angeordnet, um die Ventilschaltungen zu realisieren.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung weist die Steuerhülse eine zweite proximalseitige Öffnung und/oder weitere proximalseitige Öffnungen und/oder eine zweite distalseitige Öffnung und/oder weitere distalseitige Öffnungen und/oder eine zweite mittige Öffnung und/oder weitere mittige Öffnungen auf.
  • Somit können zwei oder optional mehrere proximalseitige, mittige und/oder distalseitige Öffnungen jeweils über den Querschnitt der Steuerhülse und/oder radial umlaufend um die Außenoberfläche der Steuerhülse verteilt angeordnet sein, wodurch eine gleichmäßigere Anströmung entlang des Querschnitts mittels des Druckmediums erfolgt. Zudem kann durch mehrere proximalseitige, mittige und/oder distalseitige Öffnungen entsprechend der Strömungswiderstand verringert werden.
  • Zur korrespondierenden Ausbildung entsprechend der Anzahl der proximalseitigen, mittigen und distalseitigen Öffnungen der Steuerhülse, weist das Führungsrohr eine zweite proximalseitige Durchgangsöffnung und/oder weitere proximalseitige Durchgangsöffnungen und/oder eine zweite distalseitige Durchgangsöffnung und/oder weitere distalseitige Durchgangsöffnungen und/oder eine zweite mittige Durchgangsöffnung und/oder weitere mittige Durchgangsöffnungen auf.
  • Neben einer gleichmäßigen radial umlaufenden Anordnung der jeweiligen proximalseitigen, mittigen und/oder distalseitigen Durchgangsöffnungen können die proximalseitigen Durchgangsöffnungen und/oder die distalseitigen Durchgangsöffnungen auch in Längsrichtung und somit entlang der Längsmittelachse des Führungsrohres und/oder der Steuerhülse beabstandet angeordnet sein. Beispielsweise kann eine erste proximalseitige Durchgangsöffnung, durch welche das Druckmedium aus dem Hohlraum des Führungsrohres beim Bewegen des Gegenprojektils in proximaler Richtung hinausströmt, näher an dem proximalen Ende des Führungsrohres angeordnet sein als eine zweite proximalseitige Durchgangsöffnung, durch welche das Druckmedium beim Zurückbewegen des Gegenprojektils zur Mitte der steuerhülse und/oder des Führungsrohres wieder einströmt. Dadurch wird eine Kurzschlussströmung verhindert und entsprechend der Ausgestaltung der Steuerhülse kann jeweils die erste proximalseitige Durchgangsöffnung mit dem ausströmenden Druckmedium oder die zweite proximalseitige Durchgangsöffnung mit dem einströmenden Druckmedium gemäß der Bewegung des Projektils oder des Gegenprojektils mit dem Mitnehmerelement und der angestrebten Ventilöffnungsstellung geschlossen werden. Dies gilt analog für die mittigen und/oder distalseitigen Durchgangsöffnungen.
  • Bei der zweiten und optional weiteren jeweils proximalseitigen, mittigen oder distalseitigen Öffnung handelt es sich in ihrer Ausgestaltung und Funktion um eine jeweils oben definierte proximalseitige, mittige oder distalseitige Öffnung. Jedoch können diese weiteren proximalseitigen, mittigen und/oder distalseitigen Öffnungen an einer anderen Position der Steuerhülse angeordnet sein. Ebenso handelt es sich bei der zweiten und optional bei den weiteren jeweils proximalseitigen, mittigen oder distalseitigen Durchgangsöffnungen um oben definierte proximalseitige, mittige oder distalseitige Durchgangsöffnungen, wobei ebenfalls die jeweilige Durchgangsöffnung an einer unterschiedlichen Position des Führungsrohrs angeordnet sein kann. Prinzipiell ist herauszustellen, dass selbstverständlich die Öffnungen und/oder die Durchgangsöffnungen auch einen unterschiedlichen Querschnitt aufweisen können. Bevorzugt weisen diese Öffnungen und/oder Durchgangsöffnungen jedoch den gleichen Querschnitt auf, um eine gleichmäßige Durch- und Anströmung zu gewährleisten.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung ist oder sind die distalseitige Öffnung und/oder die distalseitigen Öffnungen am distalen Ende und/oder in einer Mantelfläche der Steuerhülse angeordnet und/oder ist oder sind die proximalseitige Öffnung und/oder die proximalseitigen Öffnungen am proximalen Ende und/oder in der Mantelfläche der Steuerhülse angeordnet und7oder ist oder sind die mittige Öffnung oder die mittigen Öffnungen in der Mantelfläche der Steuerhülse angeordnet.
  • Somit kann eine distalseitige Öffnung und eine proximalseitige Öffnung direkt durch die jeweilige endständige stirnseitige Rohröffnung der Steuerhülse ausgebildet sein, während weitere distalseitige, mittige oder proximalseitige Öffnungen durchgehenden durch die Mantelfläche der Steuerhülse ausgebildet sind. Dagegen sind bei dem Führungsrohr die proximalseitigen, mittigen und/oder distalseitigen Öffnungen alle durchgängig durch die Mantelfläche des Führungsrohrs ausgebildet.
  • Um einen lokalen Überdruck an der Steuerhülse und folglich einen Kontakt der Außenoberfläche der Steuerhülse mit der Innenoberfläche des Führungsrohres, eine Reibung zwischen beiden und eine ungleichförmige Bewegung der Steuerhülse zu vermeiden, können die proximalseitigen Durchgangsöffnungen, die distalseitigen Durchgangsöffnungen, die mittigen Durchgangsöffnungen, die proximalseitigen Öffnungen, die distalseitigen Öffnungen und/oder die mittigen Öffnungen axialsymmetrisch zur Längsmittelachse der Steuerhülse angeordnet sein.
  • Um den Druck des Druckmediums rings um die Steuerhülse gleichmäßig zu verteilen und folglich einen lokalen Überdruck und/oder eine unerwünschte Reibung zwischen der Außenoberfläche der Steuerhülse und der Innenoberfläche des Führungsrohrs zu vermeiden, kann das Führungsrohr an seiner Innenoberfläche eine zumindest teilweise radial umlaufende Aussparung oder mehrere zumindest teilweise radial umlaufende Aussparungen zum Führen des Druckmediums um die Steuerhülse aufweisen.
  • Bei einer „Aussparung“ handelt es sich insbesondere um einen Einschnitt und/oder eine Vertiefung in der Innenoberfläche des Führungsrohrs. Die Aussparung kann insbesondere als ringförmige oder teilringförmige Nut radial laufend in der Innenoberfläche des Führungsrohrs ausgebildet sein.
  • In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung bilden das Projektil und die Steuerhülse ein distalseitiges Federelement und/oder das Gegenprojektil und die Steuerhülse ein proximalseitiges Federelement, insbesondere jeweils eine Druckgasfeder, aus.
  • Somit kann auch am proximalseitigen Anschlagselement und/oder dem distalseitigen Anschlagselement durch Kompression des Druckmediums im Hohlraum der Steuerhülse jeweils mittels des Projektils oder des Gegenprojektils direkt ein Federelement, insbesondere eine Druckgasfeder, ausgebildet sein, ohne dass ein Federelement als separates Bauteil jeweils endständig angeordnet sein muss.
  • Um die Lithotripsievorrichtung je nach vorhandener Druckmediumversorgung vor Ort zu betreiben, ist oder sind mittels der Antriebseinrichtung dem Hohlraum oder einem Teil des Hohlraums des Führungsrohres und/oder dem Hohlraum oder einem Teil des Hohlraums der Steuerhülse ein Unterdruck und/oder ein Überdruck aufprägbar.
  • Während bei einem Überdruck ein Kompressor oder eine Hausdruckleitung mit einem maximalen vorgegebenen Druck erforderlich ist, wird durch Betreiben der Lithotripsievorrichtung mit einem Unterdruck und somit durch Anlegen eines Vakuums vor allem das Patientenrisiko weiter vermindert, das entsprechende Bediengerät in seinem Aufbau vereinfacht und somit Kosten reduziert, da auf eine aufwändige Kompression, Druckregelung und/oder Überdruckventile im Bediengerät verzichtet werden kann. Somit kann bei einem Betrieb mit einem Unterdruck die Lithotripsievorrichtung beispielsweise direkt an ein vorhandenes Hausvakuum in einer Klinik angeschlossen werden.
  • Bei einem Unterdruckbetrieb wird beispielsweise zum Bewegen des Projektils zu dem distalseitigen Anschlagselement und dem Gegenprojektil zu dem proximalseitigen Anschlagselement anstelle des mittigen Zuführens von Druckluft über die mittige Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und die mittige Öffnung der Steuerhülse stattdessen an einer distalseitigen Durchgangsöffnung mit der korrespondierenden distalseitigen Öffnung der Steuerhülse und einer proximalseitigen Durchgangsöffnung mit der korrespondierenden proximalseitigen Öffnung der Steuerhülse ein Unterdruck angelegt und somit die Luft aus dem Hohlraum der Steuerhülse rausgesaugt, wodurch sich das Projektil zum distalseitigen Anschlagselement und das Gegenprojektil zum proximalseitigen Anschlagselement bewegen. Dementsprechend gelten die in dieser Anmeldung bezüglich Einströmen und Zuführen sowie Ausströmen und Abführen des Druckmediums beschriebenen Vorgänge eines Überdruck-Betriebes analog, umgekehrt bei einem UnterdruckBetrieb.
  • In einer weiteren Ausführungsform weist die Lithotripsievorrichtung die Sonotrode, die Antriebseinrichtung und/oder eine Schwingungsanregungseinrichtung zur Schwingungsanregung der Sonotrode auf.
  • Damit wird eine umfassende und/oder autark arbeitende Lithotripsievorrichtung bereitgestellt. Dadurch kann die Sonotrode kombiniert sowohl durch eine konstante Schwingungsanregung mittels der Schwingungsanregungseinrichtung als auch durch eine sich wiederholende Schlaganregung durch Auftreffen des Projektils angetrieben durch die Antriebseinrichtung mittels Aufprägen von Verformungswellen gleichzeitig angeregt werden.
  • Es ist besonders vorteilhaft, dass mittels der Schwingungsanregungseinrichtung der Sonotrode gleichzeitig oder abwechselnd eine im Wesentlichen konstante Ultraschallenergie zugeführt werden kann, während mittels der Antriebseinrichtung eine sich wiederholende, intermittierende, jedoch sehr gleichmäßige ballistische Verformungswellenenergie auf die Sonotrode übertragbar ist.
  • Eine „Schwingungsanregungseinrichtung“ ist insbesondere ein Bauteil eines Ultraschallwandlers und/oder einer Lithotripsievorrichtung, welcher eine zugeführte Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz in eine mechanische Schwingungsfrequenz umsetzt. Die Schwingungsanregungseinrichtung 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 der Schwingungsanregungseinrichtung erzeugt. Die Schwingungsanregungseinrichtung weist insbesondere ein Piezoelement oder mehrere Piezoelemente auf. Bevorzugt weist der Schwingungsanregungseinrichtung mindestens zwei Piezoelemente auf, wobei zwischen den Piezoelementen ein elektrischer Leiter, beispielsweise eine Kupferscheibe, angeordnet ist. Im Falle der Ultraschallanregung arbeitet die Sonotrode insbesondere im Ultraschallbereich mit einem Frequenzbereich von 20 kHz bis 90 kHz, bevorzugt von 20 kHz bis 34 kHz.
  • In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Beschleunigen eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung, insbesondere einer zuvor beschriebenen Lithotripsievorrichtung, mit folgenden Schritten:
    • - Zuführen und/oder Abführen eines Druckmediums in einen Hohlraum eines Führungsrohres mittels einer Antriebsvorrichtung,
    • - Strömen des Druckmediums durch mindestens eine mittige Durchgangsöffnung des Führungsrohres und mindestens eine mittige Öffnung einer Steuerhülse in einen Hohlraum einer Steuerhülse und Hinbewegen eines Projektils zu einem distalseitigen Anschlagselement und Bewegen eines Gegenprojektils zu einem proximalseitigen Anschlagselement, und
    • - Mitbewegen der Steuerhülse mittels eines Mitnehmerelementes des Projektils oder des Gegenprojektils,
    • - Repulsieren des Projektils an dem distalseitigen Anschlagselement und Repulsieren des Gegenprojektils an dem proximalseitigen Anschlagselement,
    • - Strömen des Druckmediums durch mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohres und mindestens eine distalseitige Öffnung der Steuerhülse in den Hohlraum der Steuerhülse und Zurückbewegen des Projektils in proximaler Richtung,
    • - Mitbewegen der Steuerhülse mittels des Mitnehmerelementes des Projektils oder des Gegenprojektils,
    • - Strömen des Druckmediums durch mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung des Führungsrohres und mindestens eine proximalseitige Öffnung der Steuerhülse in den Hohlraum der Steuerhülse und Bewegen des Gegenprojektils in distaler Richtung, und
    • - Aufeinanderstoßen des Projektils und des Gegenprojektil, Repulsieren des Projektils zu dem distalen Anschlagselement und Repulsieren des Gegenprojektils zu dem proximalen Anschlagelement.
  • Somit wird dem Anwender ein Verfahren zum Beschleunigen eines Projektils einer Lithotripsievorrichtung bereitgestellt, welches einen vibrationsfreien oder -armen Betrieb der Lithotripsievorrichtung und somit des Handstückes, welches vom Anwender gehalten wird, ermöglicht. Durch den vibrationsfreien oder -armen Betrieb kann der Anwender die Lithotripsievorrichtung ohne störende Vibration halten, ergonomisch und effizient bedienen und eine optimale Steinzertrümmerung bewirken. Hierbei wird aufgrund des Gegenprojektils und dessen Gegenbewegung wiederum eine Gegenbewegung der Trägereinheit und der Sonotrodenspitze zu der Bewegung des Projektils verhindert, wodurch die Sonotrodenspitze positionsgenau an oder in dem zu zertrümmernden Körperstein ausrichtbar ist. Zudem kann der Anwender mittels des Verfahrens sehr einfach und schnell nach Starten der Lithotripsievorrichtung durch das selbstanregende Projektil und Gegenprojektil mit der umschaltenden Steuerhülse ein wiederholendes Hin- und Herbewegen des Projektils und des Gegenprojektils entlang der Beschleunigungsstrecke und somit eine Schlaganregung der Sonotrode mittels des Projektils realisieren, ohne dass auf Drücke und Ventilschaltungen einer externen Druckmediumzufuhr geachtet werden muss. Durch ein kontinuierliches Zuführen und/oder Abführen des Druckmediums kann der Anwender kontinuierlich ein sich selbst steuerndes Verfahren zum Beschleunigen eines Projektils und Gegenprojektils nutzen, ohne dass der Anwender, wie bei konventionellen pneumatischen Lithotriptern, ständig auf die Taktung des Druckstoßes und Vibrationen achten muss.
  • Das oben beschriebene Verfahren bezieht sich auf einen Überdruckbetrieb, bei einem Unterdruckbetrieb wird entsprechend zum Hinbewegen des Projektils zum distalseitigen Anschlagselement ein Saugdruck an der distalseitigen Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und somit der korrespondierenden distalseitigen Öffnung der Steuerhülse angelegt. Gleichzeitig wird zum Bewegen des Gegenprojektils zum proximalseitigen Anschlagselement ein Saugdruck an der proximalseitigen Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und somit der korrespondierenden proximalseitigen Öffnung der Steuerhülse angelegt. Entsprechend wird bei einem Zurückbewegen des Projektils und des Gegenprojektils zur Mitte des Führungsrohrs auf einander zu der Saugdruck an der mittigen Durchgangsöffnung des Führungsrohrs und der mittigen Öffnung der Steuerhülse angelegt.
  • Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
    • 1 eine stark schematische dreidimensionale Darstellung einer Lithotripsievorrichtung,
    • 2 eine schematische Darstellung der Lithotripsievorrichtung mit einem Gegenprojektil und einem Projektil in einer Steuerhülse umgeben von einem Führungsrohr im Längsschnitt,
    • 3 eine stark schematische Darstellung des Funktionsprinzips eines Führungsrohrs und einer Steuerhülse einer Lithotripsievorrichtung bei einer Bewegung eines Projektils in distaler Richtung und eines Gegenprojektils in proximaler Richtung, und
    • 4 eine stark schematische Darstellung des Funktionsprinzips des Führungsrohrs und der Steuerhülse aus 3 bei einer Bewegung des Projektils in proximaler Richtung und des Gegenprojektils in distaler Richtung.
  • Eine Lithotripsievorrichtung 101 weist eine Trägereinheit 103 mit einem mittigen Gehäuserohr 105 auf. An einem proximalen Ende des Gehäuserohrs 105 ist eine proximale Endkappe 107 mittels einer proximalen Gegenmutter 109 auf das Gehäuserohr 105 aufgeschraubt. Ebenso ist am distalen Ende des Gehäuserohrs 105 eine distale Endkappe 111 mittels einer distalen Gegenmutter 113 aufgeschraubt (siehe 1 und 2). Am proximalen Ende der proximalen Endkappe 107 ist ein erster Abluftanschluss 151 und ein in 1 nicht sichtbarer zweiter Abluftanschluss 153 angeordnet. Des Weiteren ist proximalseitig der proximalen Endkappe 107 ein erster Zuluftanschluss 155 und ein nicht in 1 sichtbarer zweiter Zuluftanschluss 156 angeordnet. Vom distalen Endabschnitt der distalen Endkappe 111 ist eine Absaugleitung 119 zum Absaugen von Körpersteinbruchstücken entgegen einer distalen Richtung 115 zum proximalen Ende der Lithotripsievorrichtung 101 geführt. Die Absaugleitung 119 ist in der 1 lediglich symbolisch dargestellt und weist nicht praktikable enge Biegeradien auf. Ebenso ist in der 1 ein Bedienelement 117 am proximalen Ende der Trägereinheit 103 lediglich symbolisch dargestellt, wobei das Bedienelement 117 in einer alternativen Ausgestaltung optimal ergonomisch am Gehäuserohr 105 angeordnet ist. Das Bedienelement 117 ist mit einer innen im Gehäuserohr 105 angeordneten Steuerhülse 131 zum Starten und Ausschalten sowie für einen Einzel- und/oder Dauerbeschuss mittels der ballistischen Lithotripsievorrichtung 101 ausgelegt. Am distalen Ende der Trägereinheit 103 ist eine langgestreckte als Hohlsonde ausgebildete Sonotrode 211 mit einer Sonotrodenspitze 213 angeordnet.
  • Im Inneren des Gehäuserohrs 105 der Trägereinheit 103 ist ein Führungsrohr 121 beabstandet zum Gehäuserohr 105 angeordnet, wobei zwischen einer Innenwand des Gehäuserohrs 105 und einer Außenwand des Führungsrohrs 121 jeweils zwei symmetrisch über den Querschnitt angelegte Zuluftkammern 157 (die gegenüberliegende zweite Zuluftkammer ist in 2 nicht sichtbar) und Abluftkammern 159, 159' angeordnet sind, welche über Bohrungen in der proximalen Endkappe 107 mit den über Kreuz angeordneten ersten Abluftanschluss 151 und dem zweiten Abluftanschluss 153 sowie dem ersten Zuluftanschluss 155 und dem zweiten Zuluftanschluss 156 verbunden sind. In der 2 liegt eine Zuluftkammer 157 hinter einer mittigen Ventilbohrung 132 für Zuluft in der Steuerhülse 131 und einer nachfolgenden nur durch diese Ventilbohrung 132 sichtbaren mittigen Durchgangsbohrung 122 des Führungsrohres 121, während die zweite Zuluftkammer 157 vor der Betrachtungsebene liegt. Die Zuluftkammern 157 und die Abluftkammern 159, 159' erstrecken sich über die gesamte Länge des Führungsrohrs 121. Die beiden Abluftanschlüsse 151, 153 und die beiden Zuluftanschlüsse 155, 156 sind jeweils über ein nicht gezeigtes Y-Verbindungsstück mit einem Abluftschlauch und einem Zuluftschlauch einer nicht gezeigten Antriebsvorrichtung verbunden.
  • Das Führungsrohr 121 weist proximalseitig eine Durchgangsbohrung 126 und eine Durchgangsbohrung 126' für Abluft auf, welche jeweils mit einer der beiden Abluftkammern 159, 159' verbunden sind. Mittig weist das Führungsrohr 121 eine mittige Durchgangsbohrung 124 und eine mittige Durchgangsbohrung 124' für Abluft auf, welche jeweils mit einer der beiden Abluftkammern 159, 159' verbunden sind. Die mittige Durchgangsbohrung 122 für Zuluft des Führungsrohres 121 liegt, wie oben bereits angegeben, hinter der mittigen Ventilbohrung 132 der Steuerhülse 131 und die korrespondierende zweite mittige Durchgangsbohrung für Zuluft außerhalb der Betrachtungsebene. Des Weiteren weist das Führungsrohr 121 distalseitig eine distalseitige Durchgangsbohrung 125 und eine distalseitige Durchgangbohrung 125' für Abluft auf, welche wiederum mit jeweils einer der beiden Abluftkammern 159, 159' verbunden sind. Des Weiteren weist das Führungsrohr 121 proximalseitig eine proximalseitige Durchgangsbohrung 127 für Zuluft und eine in 2 nicht sichtbare zweite proximalseitige Durchgangsbohrung auf, welche jeweils mit einer der beiden Zuluftkammern 157 verbunden sind. Ebenso weist das Führungsrohr 121 distalseitig eine distale Durchgangsbohrung 128 für Zuluft und eine zweite in 2 nicht gezeigte gegenüberliegende distale Durchgangsbohrung für Zuluft auf. Alle Durchgangsbohrungen 122, 124, 124', 125, 125', 126, 126', 127 und 128 gehen jeweils quer durch die Mantelfläche des Führungsrohrs 121 durch und weisen einen Durchmesser von jeweils 3 mm auf.
  • Innenliegend in dem Führungsrohr 121 ist die Steuerhülse 131 angeordnet, welche insgesamt zehn korrespondierende Ventilbohrungen zu den Durchgangsbohrungen des Führungsrohrs 121 aufweist. Die Steuerhülse 131 weist proximalseitig eine proximale, axiale Ventilbohrung 133 ausgebildet durch das offene Rohrende der Steuerhülse 131 auf. Ebenso weist die Steuerhülse 131 distalseitig eine distale, axiale Ventilbohrung 138 ausgebildet durch die distale Rohröffnung der Steuerhülse 131 auf. Des Weiteren weist die Steuerhülse 131 durch ihre Mantelfläche proximalseitig eine proximale Ventilbohrung 137 für Zuluft und eine gegenüberliegende in 2 nicht gezeigte zweite proximale Ventilbohrung für Zuluft auf. Distalseitig weist die Steuerhülse 131 eine distale Ventilbohrung 135 für Abluft und eine gegenüberliegende distale Ventilbohrung 135' für Abluft durchgehend durch ihren Mantel auf. Mittig weist die Steuerhülse 131 eine mittige Ventilbohrung 132 für Zuluft und eine gegenüberliegende in 2 nicht gezeigte zweite mittige Ventilbohrung für Zuluft auf. Des Weiteren weist die Steuerhülse 131 zwei gegenüberliegende, mittige Ventilbohrungen 134 und 134' für Abluft auf. Die Steuerhülse 131 ist verdrehsicher innerhalb des Führungsrohrs 121 angeordnet, sodass die korrespondierenden Durchgangsbohrungen des Führungsrohrs 121 und die Ventilbohrungen der Steuerhülse 131 in einer jeweiligen Ventilöffnungsstellung frei durchgängig sind. Die Steuerhülse 131 weist innenliegend einen Hohlraum 141 auf, welcher gleichzeitig eine Beschleunigungsstrecke für ein Projektil 143 und ein proximalseitig vom Projektil 143 angeordnetes Gegenprojektil 343 ausbildet. Das Projektil 143 weist an seiner Außenoberfläche einen Mitnehmerring 145 auf, welcher außen an einer Innenfläche der Steuerhülse 131 anliegt. Die Steuerhülse 131 ist um 4 mm kürzer als das Führungsrohr 121.
  • Proximalseitig von der Steuerhülse 131 ist eine Rückholfeder 171 in einem Hüllrohr angeordnet, welche in der proximalen Endkappe 107 mittels einer Halterung 173 gehalten ist.
  • Am distalen Ende der Steuerhülse 131 ist eine Tempierfeder 181 zum Aufprägen einer definierten Verformungswelle auf die Sonotrode 211 aufgrund des mechanischen Stoßes des Projektils 143 angeordnet. Die Tempierfeder 181 weist eine Vielzahl von gestapelten Polymer-Scheiben 191 in distaler Richtung 115 auf, welche außen von einem Hüllrohr 185 umgeben sind. Das Hüllrohr 185 ist mittels eines Halters 183 in der distalen Endkappe 111 gehalten. Am proximalen Ende des Hüllrohrs 185 ist eine proximale Abschlusskappe 187 angeordnet, welche innenliegend einen O-Ring 193 aufweist und mittels eines Schweißrings 195 beweglich gefangen und gefasst ist, welcher mit dem Hüllrohr 185 verschweißt ist. Distalseitig ist eine distale Abschlusskappe 189 angeordnet, welche mittels einer Umbördelung des Hüllrohrs 185 ebenfalls beweglich gefasst ist und ebenfalls innenliegend einen O-Ring 193 aufweist.
  • Somit stellt das distale Ende der Rückholfeder 171 ein proximales Anschlagselement für das Gegenprojektils 343 und die proximale Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 ein distalseitiges Anschlagselement für das Projektil 143 dar.
  • Distalseitig der Tempierfeder 181 ist ein Kopfstück 215 der Sonotrode 211 angeordnet, wobei das Kopfstück 215 an seinem proximalen Ende und seinem distalen Ende jeweils mittels O-Ringen 217 beweglich in einem Führungsteil 216 gelagert ist. Das Kopfstück 215 weist eine Querbohrung 221 auf, in der ein Stößel 223 als Verdrehsicherung und zum Entfernen von Körpersteinbruchstücken mit einem Betätigungsgriff 225 lose eingreift. Der Stößel 223 wird mittels einer nicht in 2 gezeigten Feder in Position gehalten. Durch Drücken des Stößels 223 mittels des Betätigungsgriffes 225 in die Querbohrung 221 hinein, können Bruchstücke von Körpersteinen aus dem Kopfstück 215 entfernt werden. Distalseitig am Kopfstück 215 ist ein Dämpfungselement 219 zur Begrenzung einer Amplitude der Sonotrode 211 angeordnet.
  • In der distalen Endkappe 111 sind Entlastungsbohrungen 203 zum Kopfstück 215 der Sonotrode 211 und zum Halter 183 der Tempierfeder 181 eingebracht, welche gemeinsam mit einem jeweiligen Elastomer-Ring 205 jeweils ein Überdruckventil 201 zum Halter 183 der Tempierfeder 181 und zum Kopfstück 215 der Sonotrode 211 ausbilden, um ein Einwirken eines Überdruckes in dem Patienten bei Verwendung der Lithotripsievorrichtung 101 bei Auftreten eines Fehlers zu verhindern.
  • Die 2 zeigt einen Zustand, bei dem die Steuerhülse 131 in einer distalen Richtung 115 gegen das distalseitige Anschlagselement ausgebildet durch die proximale Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 angeschlagen ist. Da die Steuerhülse 131 um 4 mm kürzer als das Führungsrohr 121 ist, ist der Hohlraum des Führungsrohrs 121 im Bereich der proximalen Durchgangsbohrungen 126, 126' frei von der Steuerhülse 131. Durch die mittige Durchgangsbohrung 122 des Führungsrohres 121 und die mittige Ventilbohrung 132 der Steuerhülse 131 strömt Druckluft in den Hohlraum 141 der Steuerhülse 131. Dadurch wird das Projektil 143 in distaler Richtung 115 und das Gegenprojektil 343 in entgegengesetzter proximaler Richtung beschleunigt. Nach Auftreffen des Gegenprojektils 343 auf das distale Ende der Rückholfeder 171 und des Projektils 143 auf die Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 141 und der jeweiligen Repulsation bewegt sich das Gegenprojektil 343 zurück in distaler Richtung 115 und das Projektil 143 zurück in proximaler Richtung aufeinander zu. Hierbei nimmt das Projektil 143 mittels des Mitnehmerringes 145 aufgrund geringer Reibung die Steuerhülse 131 mit, wodurch eine Ventilumschaltung stattfindet. Dadurch wird die mittige Durchgangsbohrung 122 für Zuluft des Führungsrohrs 121 verschlossen und proximalseitig die proximale Durchgangsbohrung 127 mit der proximalen Ventilbohrung 137 für Zuluft sowie die distalseitige Durchgangsbohrung 128 und die distale, axiale Ventilbohrung 138 für Zuluft durchgängig geschaltet, sodass Druckluft in den Hohlraum 141 der Steuerhülse 131 beidseitig einströmt und proximalseitig das Gegenprojektil 343 und distalseitig gegen das Projektil 143 drückt und das Projektil 143 und das Gegenprojektil 343 dadurch zu der Mitte des Führungsrohrs 121 aufeinander zubewegt. Durch Ausbilden einer Gasdruckfeder zwischen dem proximalen Ende des Projektils 143 und des distalen Endes des Gegenprojektils 343 in der Steuerhülse 131 findet mittig eine Repulsation des Projektils 143 wieder in distaler Richtung 115 und des Gegenprojektils 343 wieder in entgegengesetzter proximaler Richtung statt, wobei die mittige Ventilbohrung 132 der Steuerhülse 131 wieder durchgehend mit der mittigen Durchgangsbohrung 122 des Führungsrohrs 121 ist und die Druckluft in den Hohlraum 141 der Steuerhülse 131 einströmt und das Projektil 143 und das Gegenprojektil 343 beschleunigt und in die entgegengesetzten Richtung bewegt (Ausgangszustand wie in 2 gezeigt). Hierbei strömt die Druckluft aus dem Hohlraum 141 beidseitig über die beiden proximalen Durchgangsbohrung 126, 126' und über die beiden distalen Durchgangsbohrung 125, 125' in die Abluftkammern 159, 159' raus.
  • Beim Auftreffen des Projektils 143 auf die Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 wird der Schlag des Projektils 143 über die Tempierfeder 181 auf das Kopfstück 215 und weiter auf die Sonotrode 211 übertragen. Aufgrund der Gegenbewegung des Gegenprojektils 343 gegenläufig zum Projektil 143 führt die Trägereinheit 103 und die Spitze der Sonotrode 211 nicht eine Rückzugsbewegung in proximaler Richtung aus, sondern die Sonotrodenspitze verbleibt positionsgenau während der Verwendung an einem zu zertrümmernden Körperstein. Durch die Gegenbewegung des Gegenprojektils 343 werden somit Vibrationen durch die Schlaganregung des Projektils 143 beim Auftreffen auf die Abschlusskappe 187 der Tempierfeder 181 direkt kompensiert und sind für den Anwender der Lithotripsievorrichtung 101 nicht oder kaum beim Halten der Lithotripsievorrichtung 101 an der Trägereinheit 103 fühlbar. Somit wird mittels des gegenläufigen Gegenprojektils 343 sowohl die Handhabung der Lithotripsievorrichtung 101 verbessert und erleichtert und zudem eine räumlich genaue Positionierung der Sonotrodenspitze der Sonotrode 211 zum Zertrümmern von Körpersteinen ermöglicht.
  • Zur weiteren Erläuterung des Funktionsprinzips und des Antriebes ist die Lithotripsievorrichtung 101 mit dem Führungsrohr 121, der innenliegenden Steuerhülse 131, dem Projektil 143 und dem Gegenprojektil 343 stark vereinfacht in den 3 und 4 gezeigt, in denen distalseitig, mittig und proximalseitig jeweils nur eine Durchgangsöffnung für Zuluft und Abluft und jeweils nur eine korrespondierende Ventilöffnung gezeigt sind, welche aus Darstellungsgründen auch in der gleichen Ebene dargestellt sind. Das Führungsrohr 121 weist proximalseitig eine proximale Durchgangsbohrung 127 für Zuluft und eine proximale Durchgangsbohrung 126 für Abluft auf, welche durch die Mantelfläche des Führungsrohrs 121 durchgehen und entlang einer Längsmittelachse 149 des Führungsrohrs 121 und der Steuerhülse 131, welche konzentrisch zueinander angeordnet sind, leicht versetzt sind. Mittig weist das Führungsrohr 121 eine mittige Durchgangsbohrung 122 für Zuluft und eine mittige Durchgangsbohrung 124 für Abluft auf. Distalseitig weist das Führungsrohr 121 eine distale Durchgangsbohrung 128 für Zuluft und eine distale Durchgangsbohrung 125 für Abluft auf.
  • Die im Hohlraum des Führungsrohrs 121 angeordnete Steuerhülse 131 weist proximalseitig eine proximale, axiale Ventilbohrung 133 auf, welche durch die proximale Rohröffnung der Steuerhülse 131 ausgebildet ist. Des Weiteren weist die Steuerhülse 131 eine proximale Ventilbohrung 137 für Zuluft auf. Mittig weist die Steuerhülse 131 eine mittige Ventilbohrung 132 für Zuluft und eine mittige Ventilbohrung 134 für Abluft auf, welche entlang der Längsmittelachse 149 zueinander versetzt sind. Distalseitig weist die Steuerhülse 131 eine distale, axiale Ventilbohrung 138 und eine distale Ventilbohrung 135 für Abluft auf. In dem Hohlraum 141 der Steuerhülse 131 ist ein Gegenprojektil 343 und distalseitig vom Gegenprojektil 343 ein Projektil 143 angeordnet. Das Projektil 143 weist an seiner Außenoberfläche einen Mitnehmerring 145 auf, welcher außen in Kontakt zur Innenoberfläche der Steuerhülse 131 steht. Das Gegenprojektil 343 ist innerhalb des Hohlraums 141 entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen einem proximalen Anschlagselement 165 und einem proximalen Ende des Projektils 143 ausgebildet durch ein proximalseitiges Federelement 146 bewegbar. Dementsprechend ist das Projektil 143 innerhalb des Hohlraums 141 entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem distalen Ende des Gegenprojektils 343 ausgebildet als distalseitiges Federelement 147 und einem distalen Anschlagselement 167 bewegbar. Das Projektil 143 weist an seinem proximalen Ende das proximalseitige Federelement 146 zur Repulsation an dem Gegenprojektil 343 und an seinem distalen Ende ein distalseitiges Federelement 147 zur Repulsation an dem distalen Anschlagselement 167 auf. Analog weist das Gegenprojektil 343 ein proximalseitiges Federelement 146 zur Repulsation an dem proximalen Anschlagselement 165 und an seinem distalen Ende das distalseitige Federelement 147 zur Repulsation an dem Projektil 143 auf. Alternativ sind das proximalseitige Federelement 146 des Gegenprojektils 343 und das distalseitige Federelement 147 des Projektils 143 jeweils entsprechend an dem proximalen Anschlagselement 165 und dem distalen Anschlagselement 167 angeordnet, wie oben zur 2 beschrieben. Ebenso können alternativ das distalseitige Federelement 147 des Gegenprojektils 343 und das proximalseitige Federelement 146 des Projektils 143 entfallen und stattdessen das Projektil 143 und das Gegenprojektil 343 bei dem mittigen Aufeinanderzubewegen zusammen mit der Steuerhülse 131 eine Gasdruckfeder ausbilden.
  • Die Lithotripsievorrichtung 101 wird mittels eines Bedienelementes gestartet und Druckluft wird kontinuierlich von einer Antriebsvorrichtung (nicht in 3 und 4 gezeigt) über die Zuluftkammern 157 in einer Zuluftrichtung 161 durch die mittige Durchgangsbohrung 122 des Führungsrohrs 121 und die mittige Ventilbohrung 132 der Steuerhülse 131 in den Hohlraum 141 der Steuerhülse 131 gefördert. Ebenso verlässt die Druckluft kontinuierlich den Hohlraum 141 durch die proximale, axiale Ventilbohrung 133 der Steuerhülse 131 und die proximale Durchgangsbohrung 126 des Führungsrohrs 121 und durch die distale Ventilbohrung 135 der Steuerhülse 131 und die distale Durchgangsbohrung 125 des Führungsrohrs 121 in eine Abluftrichtung 163 das Führungsrohr 121 zu den Abluftkammern 159, 159'.
  • Die 3 zeigt einen Zustand, bei dem die mitgenommene Steuerhülse 131 mit ihrem distalen Ende gerade bei einer Bewegung des Projektils 143 aufgrund der Mitnahme durch den Mitnehmerring 145 in einer Projektilbewegungsrichtung 144 in der distalen Richtung 115 an dem distalen Anschlagselement 167 angeschlagen ist. Gegenläufig bewegt sich das Gegenprojektils 343 in einer Gegenprojektilbewegungsrichtung 344 entgegen der distalen Richtung 115 in Richtung auf das proximale Anschlagselement 165. Durch das distalseitige Anschlagen der Steuerhülse 131 ist die distalseitige Durchgangsbohrung 128 für Zuluft versperrt, während die versetzt gegenüberliegende distale Ventilbohrung 135 und die distale Durchgangsbohrung 125 durchgängig für das Ausströmen von Druckluft als Abluft ist. Dementsprechend ist auch die distale Durchgangsbohrung 127 für Zuluft durch die Steuerhülse 131 versperrt und die entsprechend versetzte proximale Durchgangsbohrung 126 für Abluft durchgängig, sodass die Druckluft weiter in der Abluftrichtung 163 austritt. Neben dem kontinuierlichen Durchströmen des Hohlraumes 141 mit Druckluft und dem Entlüften wird verstärkt die Druckluft durch das Projektil 143 aufgrund der Projektilbewegungsrichtung 144 in der distalen Richtung 115 aus der distalen Ventilbohrung 135 und der nachfolgenden proximalen Durchgangsöffnung 125 herausgedrückt und auf der gegenüberliegenden Seite wird die Druckluft durch die Bewegung des Gegenprojektils 343 in der Gegenprojektilbewegungsrichtung 344 durch die proximale, axiale Ventilbohrung 133 der Steuerhülse 131 und die proximale Durchgangsbohrung 126 aus dem Hohlraum 141 der Steuerhülse 131 herausgedrückt. Mittig ist die mittige Durchgangsbohrung 122 für Zuluft des Führungsrohrs 121 mit der mittigen Ventilbohrung 132 der Steuerhülse 131 durchgängig, sodass gleichzeitig Druckluft als Zuluft mittig in den Hohlraum 141 zwischen dem Gegenprojektil 343 und dem Projektil 143 kontinuierlich einströmt. Da die gegenüberliegende mittige Durchgangsbohrung 124 für Abluft durch die Steuerhülse 131 verschlossen ist, strömt die mittig eintretende Druckluft in distaler Richtung 115 gegen das proximale Ende des Projektils 143 und entgegengesetzt in proximaler Richtung gegen das distale Ende des Gegenprojektils 343, wodurch das Projektil 143 in distaler Richtung 115 auf das distale Anschlagselement 167 und in entgegengesetzter Richtung das Gegenprojektil 343 auf das proximale Anschlagselement 165 beschleunigt werden.
  • Nachdem das Projektil 143 am distalen Anschlagselement 167 angeschlagen ist, wird es aufgrund seines distalseitigen Federelements 147 repulsiert und in die umgekehrte Richtung entgegen der distalen Richtung 115 bewegt. Dabei nimmt das Projektil 143 aufgrund des Mitnehmerrings 145 die Steuerhülse 131 in proximaler Richtung mit, bis die Steuerhülse 131 mit ihrem proximalen Ende an dem proximalen Anschlagselement 165 angeschlagen ist. Ebenso wird das Gegenprojektil 343 mittels seines proximalseitigen Federelementes 146 an dem proximalen Anschlagselement 165 repulsiert und bewegt sich in distaler Richtung 115 zur Mitte der Steuerhülse 131 und des Führungsrohres 121 zurück. Beim Anschlag des Projektils 143 auf das distale Anschlagselement 167 und somit auf das Kopfstück 215 der Sonotrode 211 erfolgt eine Schlaganregung der Sonotrode 211, wobei aufgrund der gegenläufigen Bewegung des Gegenprojektils 343 keine für den Anwender fühlbaren Vibrationen entstehen und die Spitze der Sonotrode 211 sich nicht aufgrund einer Gegenbewegung von dem zu zertrümmernden Körperstein beanstandet.
  • Aufgrund des Anschlagens des Steuerhülse 131 an dem proximalen Anschlagselement 165 ist eine Ventilumschaltung erfolgt und die 4 zeigt den Zustand kurz nach dem Anschlag der Steuerhülse 131 an dem proximalen Anschlagselement 165 und nach Repulsation des Gegenprojektils 343 und des Projektils 143, bei dem das Projektil 143 sich nun in der Projektilbewegungsrichtung 144 entgegen der distalen Richtung 115 und das Gegenprojektil 343 in der Gegenprojektilbewegungsrichtung 344 in distaler Richtung 155 aufeinander zu bewegen. Durch die Ventilumstellung ist nun die mittige Durchgangsbohrung 122 des Führungsrohrs 121 für Zuluft durch die Seitenwand der Steuerhülse 131 verschlossen und die mittige Ventilbohrung 134 für Abluft der Steuerhülse 131 durchgehend mit der mittigen Durchgangsbohrung 124 des Führungsrohrs 121 zum Ausströmen der Druckluft aus dem Hohlraum 141. Demenentsprechend sind die proximale Durchgangsbohrung 126 und die distale Durchgangsbohrung 125 des Führungsrohrs 121 für Abluft durch die Seitenwände der Steuerhülse 131 verschlossen. Die Druckluft tritt nun proximalseitig und distalseitig durch die proximale Durchgangsbohrung 127 für Zuluft des Führungsrohrs 121 und der proximalen Ventilbohrung 137 der Steuerhülse 131 in den Hohlraum 141 ein und drückt auf das proximale Ende des Gegenprojektils 343. Gleichzeitig tritt die Zuluft auch durch die distale Durchgangsbohrung 128 für Zuluft des Führungsrohrs 121 und durch die distale, axiale Ventilbohrung 138 der Steuerhülse 131 ein und drückt auf die distale Seite des Projektils 143. Dadurch bewegen sich das Projektil 143 und das Gegenprojektil 343 zur Mitte der Steuerhülse 131 und des Führungsrohrs 121 aufeinander zu, bis diese mit dem distalseitigen Federelement 147 des Gegenprojektils 343 und dem proximalseitigen Federelement 146 des Projektils 143 aufeinandertreffen und dadurch wieder in die entgegengesetzten Richtungen repulsiert werden. Dadurch bewegt sich das Gegenprojektil 343 in Gegenprojektilbewegungsrichtung 344 wieder auf das proximale Anschlagselement 165 zu und das Projektil 143 bewegt sich wieder in Projektilbewegungsrichtung 115 auf das distale Anschlagselement 167 zu und nimmt dabei mittels des Mitnehmerrings 145 die Steuerhülse 131 in distaler Richtung 115 mit, bis das distale Ende der Steuerhülse 131 wieder am distalen Ende des Führungsrohres 121 anschlägt und der in 3 gezeigte Zustand erreicht ist. Nachfolgend wiederholen sich die oben beschriebenen Vorgänge ständig bei kontinuierlicher Durchströmung mit Druckluft während des Betriebes der Lithotripsievorrichtung 101.
  • Somit wird eine Lithotripsievorrichtung 101 bereitgestellt, bei der aufgrund der gegenläufigen Bewegung des Gegenprojektils 343 zu dem Projektil 143 bei der Schlaganregung durch Auftreffen des Projektils 143 auf das distale Anschlagselement 167 Vibrationen in der Trägereinheit 103 weitgehend kompensiert werden und für einen Anwender der Lithotripsievorrichtung 101 nicht spürbar sind. Des Weiteren wird eine automatische Ventilumstellung zum Hin- und Herbewegen des selbstanregenden Projektils 143 und des gegenläufigen Gegenprojektils 343 entlang einer Beschleunigungsstrecke innenliegend durch die Ausgestaltung des Führungsrohrs 121, der Steuerhülse 131 und des Projektils 143 und des Gegenprojektils 343 realisiert, wobei der Vorgang bei einer kontinuierlichen Durchströmung mit Druckluft des Führungsrohrs 121 und der Steuerhülse 131 selbstgetaktet sich automatisch wiederholt und aufgrund der kontinuierlichen Durchströmung mit Druckluft zusätzlich druckluftbedingte Vibrationen verhindert sind. Dadurch kann auf eine aufwändige externe Kompensation von Vibrationen in der Trägereinheit 103 der Lithotripsievorrichtung 101 sowie auf eine aufwändige Regelung und Ventilschaltung einer externen stoßweisen Druckluftzufuhr verzichtet werden.
  • Bezugszeichenliste
    • 101
    Lithotripsievorrichtung
    103
    Trägereinheit
    105
    Gehäuserohr
    107
    Proximale Endkappe
    109
    Proximale Gegenmutter
    111
    Distale Endkappe
    113
    Distale Gegenmutter
    115
    Distale Richtung
    117
    Bedienelement
    119
    Absaugleitung
    121
    Führungsrohr
    122
    Mittige Durchgangsbohrung für Zuluft
    124
    Mittige Durchgangsbohrung für Abluft
    124'
    Mittige Durchgangsbohrung für Abluft
    125
    Distale Durchgangsbohrung für Abluft
    125'
    Distale Durchgangsbohrung für Abluft
    126
    Proximale Durchgangsbohrung für Abluft
    126'
    Proximale Durchgangsbohrung für Abluft
    127
    Proximale Durchgangsbohrung für Zuluft
    128
    Distale Durchgangsbohrung für Zuluft
    131
    Steuerhülse
    132
    Mittige Ventilbohrung für Zuluft
    133
    Proximale, axiale Ventilbohrung
    134
    Mittige Ventilbohrung für Abluft
    134'
    Mittige Ventilbohrung für Abluft
    135
    Distale Ventilbohrung für Abluft
    135'
    Distale Ventilbohrung für Abluft
    137
    Proximale Ventilbohrung für Zuluft
    138
    Distale, axiale Ventilbohrung
    141
    Hohlraum/Beschleunigungstrecke
    143
    Projektil
    144
    Projektilbewegungsrichtung
    145
    Mitnehmerring
    146
    Proximalseitiges Federelement
    147
    Distalseitiges Federelement
    149
    Längsmittelachse
    151
    erster Abluftanschluss
    153
    zweiter Abluftanschluss
    155
    erster Zuluftanschluss
    156
    zweiter Zuluftanschluss
    157
    Zuluftkammer
    159
    Abluftkammer
    159'
    Abluftkammer
    161
    Zuluftrichtung
    163
    Abluftrichtung
    165
    Proximales Anschlagselement
    167
    Distales Anschlagselement
    171
    Rückholfeder
    173
    Halterung
    181
    Tempierfeder
    183
    Halter
    185
    Hüllrohr
    187
    Proximale Abschlusskappe
    189
    Distale Abschlusskappe
    191
    Polymer-Scheiben
    193
    O-Ring
    195
    Schweißring
    201
    Überdruckventil
    203
    Entlastungsbohrung
    205
    Elastomer-Ring
    211
    Sonotrode
    213
    Sonotrodenspitze
    215
    Kopfstück
    216
    Führungsteil
    217
    O-Ring
    219
    Dämpfungselement
    221
    Querbohrung
    223
    Stößel
    225
    Betätigungsgriff
    343
    Gegenprojektil
    344
    Gegenprojektilbewegungsrichtung

Claims (17)

  1. Lithotripsievorrichtung (101) zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung (101) eine Trägereinheit (103), ein Führungsrohr (121) mit einem Hohlraum, mit einem proximalen Ende und mit einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil (143), ein distalseitiges Anschlagselement (165) und ein proximalseitiges Anschlagselement (167) aufweist, wobei das Führungsrohr (121) zumindest teilweise in der Trägereinheit (103) angeordnet ist, und der Lithotripsievorrichtung (101) eine Antriebseinrichtung zum Zu- und/oder Abführen eines Druckmediums in ein Inneres der Trägereinheit (103) und/oder des Führungsrohres (121) zum Hin- und Herwegen des Projektils (143) in einem Bereich zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement (165) und dem distalseitigen Anschlagselement (167) und eine Sonotrode (211) zuordenbar sind, wobei das Führungsrohr (121) mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung (126, 126', 127) und mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung (125, 125', 128) zum Zu- und/oder Abführen des Druckmediums in und/oder aus seinen Hohlraum aufweist, und die Sonotrode (211) an ihrem proximalen Ende mit der Trägereinheit (103) und/oder dem Führungsrohr (121) direkt oder indirekt verbindbar und durch ein mechanisches Auftreffen des Projektils (143) auf das distalseitige Anschlagselement (167) schwingungsanregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Hohlraum des Führungsrohres (121) proximalseitig von dem bewegbaren Projektil (143) ein bewegbares Gegenprojektil (343) angeordnet ist, sodass durch eine Gegenbewegung des Gegenprojektils (343) zu dem bewegbaren Projektil (143) eine Vibration der Lithotripsievorrichtung (101) und/oder der Sonotrode (211) reduzierbar ist.
  2. Lithotripsievorrichtung (101) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (121) mindestens eine mittige Durchgangsöffnung (122, 124, 124') zum gleichmäßigen Strömen des Druckmediums in einer ersten Richtung zu und/oder von dem bewegbaren Projektil (143) und in einer zweiten Richtung zu und/oder von dem bewegbaren Gegenprojektil (343) aufweist.
  3. Lithotripsievorrichtung (101) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Gegenprojektil (343) eine größere Masse, insbesondere eine zweifach bis fünffach größere Masse, als das bewegbare Projektil (143) aufweist.
  4. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Gegenprojektil (343) einen kleineren Durchmesser, einen gleichen Durchmesser oder einen größeren Durchmesser als das bewegbare Projektil (143) aufweist.
  5. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Gegenprojektil (343) eine kleinere Länge, eine gleiche Länge, oder eine größere Länge als das bewegbare Projektil (143) aufweist.
  6. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem bewegbaren Projektil (143) und dem bewegbaren Gegenprojektil (343) eine Federelement (146, 147) angeordnet ist.
  7. Lithotripsievorrichtung (101) nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass bei einer Annäherung des bewegbaren Projektils (143) und des bewegbaren Gegenprojektils (343) das Federelement als eine Gasdruckfeder zwischen dem bewegbaren Projektil (143) und dem bewegbaren Gegenprojektil (343) ausgebildet ist.
  8. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101) ein Rückholfederelement (171) zum Zurückbewegen des Gegenprojektils (343) von dem proximalseitigen Anschlagselement (165) aufweist.
  9. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei in dem Hohlraum des Führungsrohrs (121) eine Steuerhülse (131) angeordnet ist und die Steuerhülse (131) einen Hohlraum (141) entlang ihrer Längsmittelachse (149), ein proximales Ende, ein distales Ende, mindestens eine proximalseitige Öffnung (133, 137) und mindestens eine distalseitige Öffnung (135, 135', 138) für das Druckmedium aufweist, und in dem Hohlraum (141) der Steuerhülse (131) das bewegbare Projektil (143) angeordnet ist und das bewegbare Projektil (143) oder ein bewegbares Gegenprojektil (343) ein Mitnehmerelement (145) zum Mitnehmen der Steuerhülse (131) aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass das bewegbare Gegenprojektil (343) in dem Hohlraum (141) der Steuerhülse (131) proximalseitig vom bewegbaren Projektil (143) angeordnet ist, und die Steuerhülse (131) mindestens eine mittige Öffnung (132, 134, 134') zum Strömen des Druckmediums zu und/oder von dem bewegbaren Projektil (143) und zu und/oder von dem bewegbaren Gegenprojektil (343) aufweist, sodass bei einem Mitbewegen der Steuerhülse (131) mittels des Mitnehmerelementes (145) des Projektils (143) oder des Gegenprojektils (343) eine mittige Ventilöffnungsstellung zum Strömen des Druckmediums durch die mindestens eine mittige Durchgangsöffnung (122, 124, 124') des Führungsrohres (121) und die mindestens eine mittige Öffnung (132, 134, 134') der Steuerhülse (131) in und/oder aus dem Hohlraum (141) der Steuerhülse (131) und zum entgegengerichteten Bewegen des bewegbaren Projektils (143) und des bewegbaren Gegenprojektils (343) vorliegt.
  10. Lithotripsievorrichtung (101) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerhülse (131) eine zweite proximalseitige Öffnung und/oder weitere proximalseitige Öffnungen (133, 137) und/oder eine zweite distalseitige Öffnung und/oder weitere distalseitige Öffnungen (135, 135', 138) und/oder eine zweite mittige Öffnung und/oder weitere mittige Öffnungen (132, 134, 134') aufweist.
  11. Lithotripsievorrichtung (101) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Führungsrohr (131) eine zweite proximalseitige Durchgangsöffnung und/oder weitere proximalseitige Durchgangsöffnungen (126, 126', 127) und/oder eine zweite distalseitige Durchgangsöffnung und/oder weitere distalseitige Durchgangsöffnungen (125, 125', 128) und/oder eine zweite mittige Durchgangsöffnung und/oder weitere mittige Durchgangsöffnungen (122, 124, 124') aufweist.
  12. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die distalseitige Öffnung und/oder die distalseitigen Öffnungen (135, 135', 138) am distalen Ende und/oder in einer Mantelfläche (139) der Steuerhülse (131) angeordnet ist oder sind und/oder die proximalseitige Öffnung und/oder die proximalseitigen Öffnungen (133, 137) am proximalen Ende und/oder in der Mantelfläche der Steuerhülse (131) angeordnet ist oder sind und die mittige Öffnung oder die mittigen Öffnungen (132, 134, 134') in der Mantelfläche der Steuerhülse (131) angeordnet ist oder sind.
  13. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 9 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die proximalseitigen Durchgangsöffnungen (126, 126', 127), die distalseitigen Durchgangsöffnungen (125, 125', 128), die mittigen Durchgangsöffnungen (122, 124, 124'), die proximalseitigen Öffnungen (133, 137), die distalseitigen Öffnungen (135, 135', 138) und/oder die mittigen Öffnungen (132, 134, 134') axialsymmetrisch zur Längsmittelachse (149) der Steuerhülse (131) angeordnet sind.
  14. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Projektil (143) und die Steuerhülse (131) ein distalseitiges Federelement (147) und/oder das Gegenprojektil (343) und die Steuerhülse (131) ein proximalseitiges Federelement (146), insbesondere jeweils eine Druckgasfeder, ausbilden.
  15. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mittels der Antriebseinrichtung dem Hohlraum oder einem Teil des Hohlraums des Führungsrohres (121) und/oder dem Hohlraum (141) oder einem Teil des Hohlraums (141) der Steuerhülse (131) ein Unterdruck und/oder ein Überdruck aufprägbar ist oder sind.
  16. Lithotripsievorrichtung (101) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101) die Sonotrode (211), die Antriebseinrichtung und/oder eine Schwingungsanregungseinrichtung zur Schwingungsanregung der Sonotrode (211) aufweist.
  17. Verfahren zum Beschleunigen eines Projektils (143) einer Lithotripsievorrichtung (101), mit folgenden Schritten: - Zuführen und/oder Abführen eines Druckmediums in einen Hohlraum eines Führungsrohres (121) mittels einer Antriebsvorrichtung, - Strömen des Druckmediums durch mindestens eine mittige Durchgangsöffnung (122, 124, 124') des Führungsrohres (121) und mindestens eine mittige Öffnung 132, 134, 134') einer Steuerhülse (131) in einen Hohlraum (141) der Steuerhülse (131) und Hinbewegen des Projektils (143) zu einem distalseitigen Anschlagselement (167) und Bewegen des Gegenprojektils (343) zu einem proximalseitigen Anschlagselement (165), und - Mitbewegen der Steuerhülse (131) mittels eines Mitnehmerelementes (145) des Projektils (143) oder des Gegenprojektils (343), - Repulsieren des Projektils (143) an dem distalseitigen Anschlagselement (167) und Repulsieren des Gegenprojektils (343) an dem proximalseitigen Anschlagselement (165), - Strömen des Druckmediums durch mindestens eine distalseitige Durchgangsöffnung (125, 125', 128) des Führungsrohres (121) und mindestens eine distalseitige Öffnung (135, 135', 138) der Steuerhülse (131) in den Hohlraum (141) der Steuerhülse (131) und Zurückbewegen des Projektils (143) in proximaler Richtung, - Mitbewegen der Steuerhülse (131) mittels des Mitnehmerelementes (145) des Projektils (143) oder des Gegenprojektils (343), - Strömen des Druckmediums durch mindestens eine proximalseitige Durchgangsöffnung (126, 126', 127) des Führungsrohres (131) und mindestens eine proximalseitige Öffnung (133, 137) der Steuerhülse (131) in den Hohlraum (141) der Steuerhülse (131) und Bewegen des Gegenprojektils (343) in distaler Richtung (115), und - Aufeinanderstoßen des Projektils (143) und des Gegenprojektil (343), Repulsieren des Projektils (143) zu dem distalen Anschlagselement (167) und Repulsieren des Gegenprojektils (343) zu dem proximalen Anschlagelement (165).
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