DE1949519C3

DE1949519C3 - Nahfeldelektrode

Info

Publication number: DE1949519C3
Application number: DE19691949519
Authority: DE
Inventors: Walter Dipl.-Ing. Krause; Erich Muenkemer
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1969-10-01
Filing date: 1969-10-01
Publication date: 1978-05-11
Also published as: FR2068274A5; DE1949519A1; DE1949519B2

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Nahfeldelektrode für die Wärmebehandlung biologischer Gewebe mittels Kurzwellen, insbesondere im Dezimeterwellenbereich. Eine solche Elektrode ist aus der DT-AS 10 54 194 bekannt.

Für die Behandlung langer Partien des menschlichen Körpers, z. B. des langen Rückenstreckmuskels und der Gesäß- und Oberschenkelmuskulatur, sind sog. Langfeldelektroden erforderlich, deren Herstellung bei der für die medizinische Anwendung zugelassenen Wellenlänge von 69 cm Schwierigkeiten bereitet. Diese Schwierigkeiten bestehen darin, eine einigermaßen gleichmäßige Wärmeverteilung über die gesamte Länge der Elektrode, die für den genannten Zweck langer als die Wellenlänge ist, zu erreichen, weil an ihr von Ort zu Ort unterschiedliche Feldstärken entstehen. Große elektrische Feldstärken bringen dabei wegen ihrer geringen Eindringtiefe eine unerwünscht starke Erwärmung des Unterhaut-Fettgewebes mit sich.

Ausgehend davon ist es Aufgabe der Erfindung, eine Elektrode der eingangs genannten Art zu schaffen, die geeignet ist, Körperpartien, die länger sind als die Betriebswellenlänge der Elektrode, ausreichend gleichmäßig zu erwärmen, wobei eine möglichst große Eindringtiefe bei möglichst geringer Wärmebelastung des Unterhaut-Fettgewebes gegeben sein soll.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,

daß eine zweiteilige Leiterschleife vorgesehen ist, deren beide Teile eine mechanische Länge aufweisen, die größer oder gleich der Betriebswellenlän,je ist, und deren erster Teil aus einer langgestreckten Leiterfläche besteht und deren zweiter Teil wesentlich schmäler als s die Leiterfläche des ersten Teiles ist und daß die beiden an ihren Enden elektrisch, vorzugsweise galvanisch, miteinander verbundenen Leiterschleifenteile einander gegenüberliegend angeordnet sind, wobei der zweite Teil der Leiterschleife im Bereich von an ihm bei Betrieb der Elektrode auftretenden Spannungshäuchen in geringerem Abstand von der Leiterfläche verläuft als im Bereich von Strombäuchen.

Durch die Erfindung ist also eine Nahfeldelektrode geschaffen, die die Behandlung langer Partien des menschlichen Körpers ermöglicht, obgleich sie mit Hochfrequenz einer Wellenlänge betrieben wird, die kleiner ist als ihre eigene Längsausdehnung (L zw. kürzer als die Länge des zu behandelnden Körperteil).

Demgegenüber geradezu gegensätzlich in Aufgabenstellung und Lösung ist die Therapieelektrode nach der DT-AS 10 54 194. Einerseits handelt es sich hierbei nicht um eine Schleifenelektrode gemäß vorliegender Erfindung, sondern um eine sog. Topfkreiselektrode, deren besonderer Vorteil darin besteht, Lokalbehandlungen (Behandlungen begrenzter Gebiete) an biologischen Objekten durchführen zu können. Demzufolge ist andererseits auch die Wellenlänge des die elektromagnetische Feldenergie erzeugenden Hochfrequenzgenerators beträchtlich (etwa 5 bis lOmal) größer als die Größenabmessung der Elektrode (bzw. die linearen Ausdehnungen des zu behandelnden Gewebes). Bei einer Betriebswellenlänge von 69 cm, wie sie vorzugsweise für vorliegende Erfindung gefordert wird, beträgt dementsprechend die Zylinderlänge der bekannten Topfkreiselektrode lediglich 10 cm. Die Abmessungen der Topfkreiselektrode sind also im Gegensatz zu vorliegender Erfindung geringer als die Betriebswellenlänge der Elektrode.

Durch die DT-AS 12 23 965 ist darüber hinaus auch noch eine Spulenelektrode vorbekannt, die nun zwar in bestimmter Ausbildung für die Behandlung größerer Körperstellen geeignet sein soll. Dazu sind jedoch mindestens zwei Reihen von je auf einer Linie verlaufenden Leitern parallel nebeneinander anzuordnen, wobei jede Reihe für sich vom Hochfrequenzstrom in der gleichen Richtung und je zwei nebeneinanderliegende Reihen in entgegengesetzten Richtungen vom Hochfrequenzstrom durchflossen werden müssen. Die Längen der einzelnen Leiter müssen dabei jedoch im so Gegensatz zu vorliegender Erfindung kurz gegen ein Viertel der Betriebswellenlänge sein. Auch die Lehre dieser DT-AS steht demnach im Gegensatz zu vorliegender Erfindung, wonach die mechanische Länge der beiden Teile der Leitcrschleife größer oder gleich der Betriebswellenlänge sein soll.

Die Ausbildung der Elektroden gemäß der Erfindung bietet den Vorteil, daß ein Gebiet mittels einer einzigen Elektrode bestrahlt werden kann, das größer ist als die Wellenlänge der Betriebsfrequenz. Die verwendeten Bauteile sind sehr einfach und leicht. Auch die Fertigung, z. B. das Biegen des zweiten Teils der Leiterschleife, ist sehr einfach, da ein Flachband Verwendung finden kann. Selbstverständlich ist es möglich, statt eines Flachbandes auch anders geformte Leiter zu verwenden, z. B. ein Hohlrohr, ein Vollmaterial oder ein Profilband. Die Bearbeitung solcher Leiterelemente ist aber gegenüber dem Rachband wesentlich schwieriger. Die mechanische Festigkeit ist durch die Abknickungen des Leiterelementes erhöht, so daß darauf verzichtet werden kenn, spezielle Profilbänder zu verwenden, die in sich eine größere Steifheit haben. Statt eines einzigen Leiterelementes für den zweiten Teil der Leitschleife können z. B. auch zwei parallellaufende Leiterelemente verwendet werden, wenn dies zur Erzielung besonderer mechanischer Effekte oder besonderer elektrischer Feldverteilungen wünschenswert ist Bei der vorgeschlagenen Ausbildung der Elektrode sind die Abschnitte des zweiten Teils der Leiterschleife, die von einem Strombauch umgeben sind, der Behandlungsstelle benachbart angeordnet Auf diese Weise wird erreicht, daß insbesondere der magnetische Teil des Strahlungsfeldes zur Wirkung kommt, wodurch eine beachtliche Wärmeentlastung des Unterhaut-Fettgewebes erzielt wird. Die Abschnitte mit erhöhter elektrischer Feldstärke, die eine Erwärmung des oberflächigen Gewebes mit sich bringen wurden, sind dem ersten Teii der Leiterschleife enger benachbart angeordnet, so daß einerseits ihre Wirkung auf das zu behandelnde Gut nicht so groß ist und andererseits eine große Kapazität zwischen dem ersten Teil der Leiterschleife und diesen Abschnitten gegeben ist Daher können diese Abschnitte auch etwas kürzer sein, wodurch die der Behandlungsstelle benachbarten Abschnitte enger zusammenrücken, so daß schon deshalb eine gleichmäßigere Feldverteilung entsteht; die Bereiche mit maximaler elektrischer Feldstärke sind kleiner und vom Behandlungsgut weiter abliegend, wodurch die Wirkung des elektrischen Feldes auf das Behandlungsgut gering ist. Die für die Tiefenwirkung verantwortlichen magnetischen Felder um die zahlenmäßig größeren und auch längeren Abschnitte kommen dagegen voll zur Wirkung, zumal das Behandlungsgut in unmittelbarer Nähe dieser Abschnitte gebracht werden kann.

Nachfolgend wird anhand von drei Figuren ein Ausführungsbeispiel der Erfindung erläutert Es zeigt

F i g. 1 eine Elektrode in Vorderansicht

F i g. 2 in Seitenansicht (gegenüber F i g. 1 verkleinerter Maßstab),

F i g. 3 den Querschnitt durch den schmäleren Teil der Leiterschleife (bezogen auf F i g. 1).

Die aus einer Leiterschleife gebildete Elektrode 1 besteht aus der langgestreckten Leiterfläche 2 (erstes Schleifenteil) und dem schmalen Leiterelement 3 (zweites Schleifenteil). Die sich gegenüberliegenden Leiterenden 4,5 der Leiterfläche 2 und die Leiterenden 6, 7 des Leiterelementes 3 sind mittels der Bleche 8, 9 (Verbindungsstücke) galvanisch miteinander verbunden. Statt einer galvanischen Verbindung ist z. B. auch eine kapazitive Koppelung möglich. Die Behandlungsseite liegt auf der der Leiterfläche 2 abgewandten Seite des Leiterelementes 3. Die langgestreckte Leiterfläche 2 ist trogförmig (Fig. 1) ausgebildet und weist eine relativ breite Troggrundfläche 10 und die schmalen Trogseiten 11,12 auf. An der Troggrundfläche ist die Koaxialleitung 13 angeschlossen. Der Innenleiter 14 der Koaxialleitung 13 endet im Innern der Elektrode an der Scheibe 15, die als Ankopplungsmittel zwischen Leiterfläche 2 und Leiterelemem 3 angeordnet ist. Diese Scheibe 15 ist mittels eines nicht dargestellten Gewindes und mittels entsprechender Kontermuttern relativ zu dem Leiterelement 3 bzw. zur Leiterfläche 2 einstellbar, wodurch die Ankopplung auf den gewünschten Wert eingestellt werden kann. Die Verbindungsstücke 8, 9 (Bleche) verjüngen sich von den Enden der Leiterfläche 2 zum Leiterelemem 3 hin. Beim AusführunesbeisDiel beträet

die Länge der Nahfeldelektrode 80 cm. Dementsprechend ist auch die Leiterfläche 2 bemessen. Das Leiterelement 3 ist ebenfalls größer als die beim Ausführungsbeispiel verwendete Wellenlänge von 69 cm und dieses Leitereiement 3 verläuft im Bereich von an ihm bei Betrieb der Elektrode auftretenden Spannungsbäuchen in geringerem Abstand von der Leiterfläche 2 als im Bereich von Strombäuchen. Als Leiterelement 3 ist ein Flachband mit abgerundeten Kanten aus Aluminium verwendet. Das Flachband ist 15 mm breit und 3 mm dick. Die Länge des Leiterelements 3 beträgt ³Z₂ der Betriebswellenlänge. Das Leiterelement 3 ist abwechselnd gegensinnig um 90° abgebogen, wodurch drei der Leiterfläche 2 benachbarte Abschnitte 16, 17, ίο (Spannungsbäuche) und vier weiter davon entfernte Abschnite 19 — 22 (Strombäu-. ehe) des Leiterelements 3 gebildet werden. Beim Ausführungsbeispiel sind die der Leiterfläche 2 benachbarten Abschnitte 16—18 kürzer als die weiter entfernten Abschnitte 19 bis 22 ausgebildet. Die Abschnitte 16-18 haben eine Länge von je 100 mm und die von ihnen eingeschlossenen Abschnitte 20,21 haben eine Länge von je 140 mm. Die Abschnitte 19 und 22 sind demgegenüber verkürzt und haben eine Länge von je 110 mm. Zwischen der Leiterfläche 2 und den Abschnitten 20,21 sind Stützen 23,24 vorgesehen, deren Länge einstellbar ist. Sie bestehen aus einem Isolierbolzen, der auf einem nicht dargestellten Gewindezapfen drehbar ist. Mit diesem Gewindebolzen wird einerseits die Stabilität des Leiterelements 3 relativ zur Leiterfläche 2 erhöht und damit auch gleichzeitig eine Konstanz der elektrischen Daten der Elektrode gewährleistet; andererseits ist mit diesen Bolzen auch die gewünschte einstellung der Abstände zwischen Leiterelement und

ίο Leiterfläche möglich. Die Anordnung der Stützen 23,24 zwischen der Leiterfläche 2 und den von ihr weiter entfernten Abschatten 20, 21 des Leiterelements 3 ist deshalb an den genannten Stellen vorgenommen, weil an dieser Stelle ein Strombauch vorhanden ist und dementsprechend dort die elektrische Feldstärke relativgering ist (Überschlagfestigkeit). Der Abstand zwischen der Leiterfläche 2 und den benachbarten Abschnitten 16—18 des Leiterelements 3 beträgt 7 cm und zwischen der Leiterfläche 2 und den weiter entfernten Abschnit ten 19—22: jeweils 12 cm. Die elektrischen Teile der Elektrode sind mittels der üblichen Abdeckhaube 27 (Fig. 1) vor zufälliger unbeabsichtigter Berührung geschützt In der Zeichnung nach Fig.2 ist der Übersichtlichkeit halber die Kappe von der Elektrode

2s abgenommen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Nahfeldelektrode für die Wärmebehandlung biologischer Gewebe mittels Kurzwellen, insbesondere im Dezimeterwellenbereich, ge kenn- zeichnet durch eine zweiteilige Leiterschleife, deren beide Teile (2, 3) eine mechanische Länge aufweisen, die größer oder gleich der Betriebswellenlänge ist, und deren erster Teil (2) aus einer langgestreckten Leiterfläche besteht und deren zweiter Teil (3) wesentlich schmäler als die Leiterfläche des ersten Teiles (2) ist und daß die beiden an ihren Enden elektrisch, vorzugsweise galvanisch, miteinander verbundenen Leiterschleifenteile (2, 3) einander gegenüberliegend angeord- net sind, wobd der zweite Teil (3) der Leiterschleife im Bereich von an ihm bei Betneb der Elektrode auftretenden Spannungsbäuchen (16, 17, 18) in geringerem Abstand von der Leiterfläche verläuft als im Bereich von Strombäuchen (19,20,21,22). «>

2. Nahfeldelektrode nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (3) der Leiterschleife aus einem Aluminium-Flachband mit abgerundeten Kanten besteht, wobei das Flachband vorzugsweise 15 mm breit und 3 mm dick ist. *5

3. Nahfeldelektrode nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des zweiten Teiles (3) der Leiterschleife ³/₂ der Betriebswellenlänge beträgt

4. Nahfeldelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (3) der Leiterschleife abwechselnd gegensinnig um 90° abgebogen ist.

5. Nahfeldelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der zweite Teil (3) aus drei der Leiterfläche des ersten Teiles (2) der Leiterschleife benachbarten (16, 17, 18) und vier weiter davon entfernten Abschnitten (19 bis 22) besteht

6. Nahfeldelektrode nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Länge der einzelnen Abschnitte kleiner als ein Viertel (17,25 cm) der Betriebswellenlänge (69 cm) ist.

7. Nahfeldelektrode nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die der Leiterfläche des ersten Teils (2) benachbarten Abschnitte (16 bis 18) des zweiten Teils (3) der Leiterschleife kürzer als die weiter entfernten (19 bis 22) sind.

8. Nahfeldelektrode nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Leiterfläche des ersten Teils (2) und den von ihr weiter entfernten Abschnitten (20, 21) des zweiten Teils (3) der Leiterschleife jeweils eine isolierende, vorzugsweise in ihrer Länge einstellbare Stütze (23, 24) vorgesehen ist.

9. Nahfeldelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß Ankopplungsmittel (15) in der Längsmitte zwischen den beiden Teilen (2,3) der Leiterschleife angeordnet sind.

10. Nahfeldelektrode nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet daß die Ankopplungsmittel eine in ihrem Abstand zum zweiten Teil (3) der Leiterschleife verstellbare abgerundete Scheibe (15) aufweisen.

11. Nahfeldelektrode nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen Scheibe ⁶S (15) und zweitem Teil (3) wesentlich kleiner ist als der Abstand zwischen zweitem Teil (3) und Leiterfläche des ersten Teils (2) der Leiterschleife.

12. Nahfeldelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterfläche des ersten Teils (2) der Leiterschleife trogförmig mit relativ breiter Troggrundfläche (10) und schmalen Trogseiten (11,12) ausgebildet ist

13. Nahfeldelektrode nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß an der Troggrundfläche (10) die Anschlußstelle für eine Koaxialleitung (13, 14) vorgesehen ist

14. Nahfeldelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem zweiten Teil (3) und dem ersten Teil (2) der Leiterschleife galvanische Verbindungsstücke aus sich zum zweiten Teil (3) hin verjüngenden Leiterstreifen (8,9) vorgesehen sind.

15. Nahfeldelektrode nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet daß die Länge der Nahfeldelektrode (1) bei einer Betriebswellenlänge von 69 cm zwischen 75 und 100 cm, vorzugsweise 80 cm, liegt

16. Nahfeldelektrode nach Anspruch 7 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß die der Leiterfläche des ersten Teils (2) benachbarten Abschnitte (16 bis 18) des zweiten Teils (3) der Leiterschleife etwa je 10 cm lang und die weiter entfernten Abschnitte (20,

21) je 14 cm lang sind.

17. Nahfeldelektrode nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die an den Enden des zweiten Teils (3) der Leiterschleife liegenden Abschnitte (19,

22) je 11 cm lang sind.

18. Nahfeldelektrode nach Anspruch 5 und 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand zwischen der Leiterfläche des ersten Teils (2) und den benachbarten Abschnitten des zweiten Teils (3) der Leiterschleife 7 cm und zwischen der Leiterfläche und den weiter entfernten Abschnitten 12 cm beträgt.