DE19535828C2 - Intrakorporales Behandlungssystem - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein intrakorporales Be­ handlungssystem zur Zertrümmerung von Konkrementen, wie Steinen im harnableitenden Trakt, Kalkablagerungen in Gefäßen oder Knochenzement gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Ein intrakorporales Behandlungssystem dieser Art ist aus der US-A-5 160 336 bzw. der weitgehend inhaltsglei­ chen EP 0 317 507 B1 bekannt.

Dieses bekannte intrakorporale Behandlungssystem weist eine Stoßeinheit auf, die in einer Beschleunigungs­ strecke als Stoßelement ein Projektil derart beschleu­ nigt, daß es auf ein Target auftrifft. Die Beschleuni­ gungsstrecke ist dabei ein Rohr, in der das Projektil hin- und herbewegbar ist. Durch einen Lufteinlaß, der an dem dem Target entgegengesetzten Ende des Rohres vorgesehen ist, kann das Projektil mittels Preßluft oder dgl. beschleunigt werden, so daß es mit großer kinetischer Energie auf das Target auftrifft. Das Tar­ get, das bei dem bekannten System ein "stoßübertragen­ des Fenster" am distalen Ende der Beschleunigungsstrec­ ke sein kann, überträgt die Bewegungsenergie des Pro­ jektils auf den Stoßweiterleiter, der hierdurch abrupt, d. h. stoßförmig verschoben bzw. elongiert wird. Der Stoßweiterleiter kann beispielsweise ein hochfester Metalldraht sein. Durch die Auslenkung des Stoßweiter­ leiters wird das zu zertrümmernde Konkrement, also beispielsweise ein Harnstein, oder dgl. zerstört.

Bei der Lösung gemäß der US-A-5 160 336 werden die Merkmale des Oberbegriffes der vorliegenden Erfindung offenbart. Im Unterschied zur vorliegenden Lösung fallen dort jedoch die Achsen der Beschleunigungsstrecke und des Stoßweiterleiters zu­ sammen. Ein "interface", welches ein Transformationselement ist, überträgt die Be­ wegungsenergie des Stoßelementes in axiale Richtung auf den Stoßweiterleiter. Damit ist eine Einstellbarkeit der Elongation nicht gewährleistet.

Bei dem bekannten intrakorporalen Behandlungssystem sind die lineare Beschleunigungsstrecke für das Projek­ til und der Stoßweiterleiter streng axial ausgerichtet.

Aufgrund dieses Aufbaus hat das bekannte gattungsgemäße intrakorporale Behandlungssystem - wie erfindungsgemäß erkannt worden ist - eine Reihe von Nachteilen:

• 1. Die Größe der Auslenkung, d. h. die Elongation des Stoßweiterleiters ist über den beaufschlagenden Druck nur bedingt einstellbar.
• 2. Die Verwendung eines pneumatischen Systems für die Bewegung des Projektils hat zwar den Vorteil, daß das Projektil mit vergleichsweise hoher Frequenz auf das Target auftreffen kann. In einer Reihe von Fällen - beispielweise dann, wenn das zu zerstörende Konkrement nicht in einem Käfig gehalten ist - ist diese hohe "Schußfrequenz" überhaupt nicht erforderlich, da durch die Wucht des auf das Konkrement auftreffenden Stoß­ weiterleiters das Konkrement verlagert wird, so daß das Behandlungssystem erst neu auf das Konkrement ausge­ richtet werden muß.
• 3. In diesen Fällen ist das bekannte intrakorporale Be­ handlungssystem unnötig aufwendig.
• 4. Das bekannte intrakorporale Behandlungssystem erlaubt nicht die Integration einer zentralen Saug-. bzw. Spülleitung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein intrakor­ porales Behandlungssystem zur Zertrümmerung von Konkre­ menten, wie Steinen, im harnableitenden Trakt, Kalkab­ lagerungen in Gefäßen oder Knochenzement anzugeben, bei dem wenigstens einer der vorgenannten Nachteile des bekannten gattungsgemäßen intrakorporalen Behandlungs­ systems beseitigt ist, also beispielsweise die Elonga­ tion des Stoßweiterleiters einstellbar ist.

Eine erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist in dem Patentanspruch 1 angegeben. Weiterbildun­ gen der Erfindung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 20.

Bei einer erfindungsgemäßen Ausgestaltung sind zur Ein­ stellung der Elongation die Längsachsen der Beschleu­ nigungsstrecke und des Stoßweiterleiters gegeneinander versetzt, d. h. sie weisen in Richtung quer zu ihren in der Regel parallel ausgerichteten Längsachsen einen Abstand auf. Hierdurch ist es möglich, zwischen der Beschleunigungsstrecke und dem Stoßweiterleiter ein nicht axial wirkendes Transformationselement anzubrin­ gen, das die Bewegungsenergie des beispielsweise als Projektil ausgebildeten Stoßelements auf das proximale Ende des Stoßweiterleiters überträgt. Dieses Transfor­ mationselement dient auch als Target für das Stoßele­ ment.

Durch den Verzicht auf die beim Stand der Technik vor­ gesehene kollineare Anordnung der Beschleunigungsstrec­ ke für das Stoßelement und des Stoßweiterleiters, durch die die Verwendung eines Transformationselementes mög­ lich wird, ist es möglich, bei einer bestimmten - bei­ spielsweise durch den Anwendungsfall vorgegebenen - Bewegungsenergie des Stoßelements die Elongation, d. h. die Auslenkung des Stoßweiterleiters aus seiner Ruhe­ lage, in der er beispielsweise einen Körperstein gerade nicht berührt, auf einen gewünschten Wert einzustellen.

Insbesondere dann, wenn als Transformationselement ein Hebelsystem verwendet wird, ist es möglich, die Hebel­ länge einstellbar zu machen, so daß die Elongation des Stoßweiterleiters nicht nur herstellerseitig vorgebbar, sondern auch beim Betrieb des erfindungsgemäßen Behand­ lungssystems eingestellt werden kann.

Darüber hinaus ermöglicht es die erfindungsgemäße An­ ordnung, bei der die Achsen der Beschleunigungsstrecke und des Stoßweiterleiters gegeneinander versetzt sind, mehrere Beschleunigungsstrecken mit jeweils einem Stoß­ element vorzusehen. Dabei können sämtliche Stoßelemente auf ein einziges Transformationselement auftreffen.

Die einzelnen Stoßelemente können dabei so angesteuert werden, daß sie gleichzeitig ihre kinetische Energie auf den Stoßweiterleiter übertragen.

Ferner ist es möglich, daß die kinetische Energie meh­ rerer Stoßelemente verglichen mit der Pulsdauer der Stöße zeitlich kurz nacheinander in den Stoßweiterlei­ ter eingekoppelt wird. Der Abstand zwischen den einzel­ nen Stößen kann dabei so bemessen werden, daß sich die einzelnen Stöße überlagern, so daß die zu behandelnde Stelle mit hoher Stoßenergie in schnellem Takt beauf­ schlagt wird.

Die Stoßelemente können dabei in der untschiedlichsten Weise ausgebildet sein:

Beispielsweise ist es möglich als Stoßelemente Projek­ tile, die in einer Beschleunigungsstrecke bewegt wer­ den, oder Spannhebel zu verwenden, die sich auf einem Kreissektor bewegen und die ähnlich dem Spannhebel eines Revolvers ausgebildet sind.

Die Verwendung von axial oder außeraxial angeordneten Spannhebeln hat den besonderen Vorteil, daß ihr Aufbau vergleichsweise einfach ist, so daß mit ihnen versehene Behandlungssysteme kostengünstig herzustellen sind. Dies gilt insbesondere dann, wenn als Antrieb für jeden Spannhebel ein Feder eingesetzt wird, die von Hand gespannt wird.

Neben Federn können natürlich auch andere Antriebs­ systeme eingesetzt werden. Beispielsweise ist es insbe­ sondere dann, wenn als Stoßelemente - ähnlich wie beim Stand der Technik - Projektile Verwendung finden, mög­ lich, pneumatische Antriebssysteme zu verwenden, bei denen das Projektil mit Druckluft beispielsweise aus einem Druckspeicher von der proximalen Seite her beauf­ schlagt wird.

Selbstverständlich können zum Antrieb der Projektile auch andere Systeme, wie beispielsweise elektromagneti­ sche Beschleunigungssysteme, piezoelektrische System oder Ultraschallsysteme eingesetzt werden.

In den Ansprüchen 11 und 12 sind verschiedene Möglich­ keiten für die Ausbildung der Projektile angegeben. Zur Verminderung der Reibung können das oder die Projektile eine zylindrische Grundform mit einer abgerundeten Stirnfläche und seitlichen Einschnürungen haben oder als Kugeln ausgebildet sein.

Bei einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung ist der Stoßweiterleiter eine Hohlsonde. Der Kanal in der Hohlsonde kann als Saug- oder Spülkanal dienen. Alter­ nativ kann in den Kanal die Sonde eines weiteren Litho­ tripsiesystems, wie eines elektrohydraulischen Systems eingesetzt sein. Ferner ist es möglich, am proximalen Ende der Hohlsonde einen akustischen Sensor vorzusehen, der eine Stein-/Weichgewebe-Erkennung ermöglicht.

Die Ausgestaltung, bei der der Stoßwellenleiter eine Hohlsonde ist, kann sowohl dann, wenn ein nicht axial wirkendes Transformationselement verwendet wird, als auch bei axialer Anordnung der Stoßeinheit und des Stoßweiterleiters eingesetzt werden. Im letzteren Falle mündet die Hohlsonde an ihrem proximalen Ende in ein weiterführendes Rohr, auf dem das Stoßelement mit einer axialen Bohrung gleitet.

Die Erfindung wird nachstehend anhand von Ausführungs­ beispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher beschrieben, in der zeigen:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel der Erfindung mit einer Beschleunigungsstrecke,

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel der Erfindung mit zwei Beschleunigungsstrecken,

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfindung, bei dem als Stoßelement ein Spannhebel verwen­ det wird, und

Fig. 4a die Alternative eines vierten Ausführungs­ beispiels, bei dem der Stoßweiterleiter eine Hohlsonde ist.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel eines er­ findungsgemäßen intrakorporales Behandlungssystem. In einem Gehäuse 1 ist eine Stoßeinheit angeordnet, die eine Beschleunigungsstrecke 2 für ein Stoßelement 3 auf­ weist.

Die Beschleunigungsstrecke 2 besteht aus einem Rohr, das mit einem Einlaß 4 an seinem proximalen Ende und mit einem Auslaß 5 am seinem distalen Ende versehen ist. Das Stoßelement 3 besitzt eine zylindrische Grundform mit abgerundeter Stirnfläche und seitlichen Einschnü­ rungen.

Der Auslaß 5 führt in den Innenraum 6 des Gehäuses 1. Der Einlaß 4 ist in ähnlicher Weise wie in der US-A-5 160 336 beschrieben mit einer Druckluftquelle, die beispielsweise einen Druckluftspeicher aufweisen kann, sowie gegebenenfalls einer Saugpumpe verbunden. Durch den Unterdruck wird die "Rückholung" des Stoßelementes 3 aus der distalen Endposition unterstützt.

Durch eine geeignete Beaufschlagung des Einlasses 4 mit Über- bzw. Unterdruck wird das Stoßelement 3 derart be­ schleunigt, daß es auf ein Transformationselement 7 auftrifft, das am Gehäuse 1 angelenkt ist, und der zusätzlich einen als Sonde ausgebildeten Stoßweiterleiter 8 beaufschlagt. Der Stoßweiterleiter 8 ist in den menschlichen Körper einsetzbar, und wird zur Übertragung des Stoßes an den Behandlungsort durch das Target verschoben. Mit dem Bezugszeichen 9 ist eine Feder bezeichnet, die hier als Rückhohlfeder ausge­ bildet ist. 10 bezeichnet eine Abdichtung am Gehäuse 1. Insbesondere mit "aktiver" Rückholung des Stoßelementes 3 durch Unterdruck sind Stoßfrequenzen zwischen 10 und mehr als 30 Hz erreichbar.

Fig. 1 ist zu entnehmen, daß die Längsachsen der Be­ schleunigungsstrecke 2 und des Stoßweiterleiters 8 gegeneinander versetzt sind. Die Übertragung der kine­ tischen Energie vom Stoßelement 3 auf den Stoßweiterlei­ ter 8 erfolgt durch das Transformationselement 7 (hier ein Hebel), der als rotatorisch bewegliches Transfor­ mationselement dient. Durch die kinetische Energie des Stoßelementes 3 wird der Stoßweiterleiter 8 um eine Strecke "stoßartig" ausgelenkt, die durch die Geometrie des Transformationselementes 7 und den Anschlag des Transformationselementes 7 in der Beschleunigungs­ strecke 2 bestimmt ist. Durch eine Variation der Hebel­ verhältnisse kann die Elongation entsprechend dem jeweiligen Anwendungsfall variiert werden.

Die Fig. 2 bis 4 zeigen weitere Ausführungsbeispiele der Erfindung, bei denen gleiche bzw. entsprechende Teile mit den selben Bezugszeichen wie in Fig. 1 ver­ sehen sind, so daß auf eine erneute Vorstellung dieser Teile verzichtet wird.

Das in Fig. 2 gezeigte Ausführungsbeispiel weist zwei Beschleunigungsstrecken 2' und 2" mit jeweils einem Stoßelement 3' bzw. 3" auf. Beide Stoßelemente 3' bzw. 3" treffen auf ein System von Transformationselementen 7', hier als Hebelsystem ausgebildet auf, das die kinetische Energie der Stoßelemente 3', 3" in den einzigen Stoß­ weiterleiter 8 einkoppelt.

Die Ansteuerung der Stoßelemente 3', 3" kann dabei derart erfolgen, daß die kinetische Energie der beiden Stoßelemente 3', 3" gleichzeitig oder kurzzeitig ver­ glichen mit der Pulsbreite eines Stoßes hintereinander in den Stoßweiterleiter 8 eingekoppelt wird.

Bei den in den Fig. 1 und 2 gezeigten Ausführungsbei­ spielen treibt ein pneumatisches System das bzw. die Stoßelemente 3 an. Selbstverständlich sind auch noch andere Antriebssysteme, wie elektromagnetische oder Piezo-Systeme verwendbar.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung, bei dem in dem Gehäuse 1 ein Transformations­ element angeordnet ist, das in diesem Aus­ führungsbeispiel als Spannhebel 11 ausgebildet ist, der von Hand gegen die Kraft einer Feder 12 gespannt wird. Beim Auslösen des Spannhebels 11 schlägt dieser auf das proximale Ende 8' des Stoßweiterleiters 8, der gegen die Kraft der Feder 9 verschiebbar im Gehäuse gelagert ist. Durch die Wucht des auftreffenden Spannhebels 11 (gestrichelt eingezeichnet) wird der Stoßweiterleiter 8 verschoben und übt so eine zer­ störende Wirkung auf das Konkrement etc aus.

Die Fig. 4a zeigt die Alternative eines vierten Aus­ führungsbeispiels, bei dem der Stoßweiterleiter 8 eine Hohlsonde ist.

Bei dem in Fig. 4a gezeigten Ausführungsbeispiel sind die Achsen der Beschleunigungsstrecke 2 und des Stoß­ weiterleiters 8 gegeneinander versetzt. Wie bei dem in Fig. 1 gezeigten Ausführungsbeispiel überträgt ein Transformationselement 7, das als rotatorisch bewegli­ ches Transformationselement dient, die Bewegungsenergie des als Projektil ausgebildeten Stoßelements 3 auf das proximale Ende 8' des Stoßweiterleiters 8. Der in dem Stoßweiterleiter 8 vorgesehene Kanal 13 ist über ein weiterführendes Rohr 14 beispielsweise mit einer Saug- oder Spülquelle verbunden.

Claims (20)

1. Intrakorporales Behandlungssystem zur Zertrümmerung von Konkrementen, wie Steinen im harnableitenden Trakt, Kalkablagerungen in Gefäßen oder Knochenzement, mit einem als Sonde ausgebildeten Stoßweiterleiter (8), der in einen menschlichen Körper einsetzbar ist, und der zur Übertragung des Stoßes an den Behandlungsort dient, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoß über ein rota­ torisch bewegliches Transformationselement (7) auf den als Sonde ausgebildeten Stoß­ weiterleiter (8) übertragen wird.

2. Behandlungssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Achsen einer für ein Stoßelement (3) vorgesehenen Beschleuni­ gungsstrecke (2) und des Stoßweiterleiters (8) zur Anregung des als Sonde ausgebildeten Stoßweiterleiters (8) gegeneinander versetzt sind, wobei die Achsen das rotatorisch bewegliche Transformationselement (7) an unterschiedlichen Punkten schneiden.

3. Behandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Transformationselement ein Spannhebel (11) vorgesehen ist, dessen Be­ schleunigung mittels einer weiteren Feder (12) erfolgt.

4. Behandlungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Spannhebel (11) vorgesehen sind.

5. Behandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Beschleuni­ gungsstrecken (2) mit jeweils einem Stoßelement (3) vor­ gesehen sind.

6. Behandlungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein einziges Transforma­ tionselement (7) vorhanden ist.

7. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Transformationselement (7) ein Hebelsystem ist.

8. Behandlungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Hebellänge einstellbar ist, so daß die Elongation des Stoßweiterlleiters (8) eingestellt werden kann.

9. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie mehrerer Stoßelemente (3) gleichzeitig in den Stoß­ weiterleiter (8) eingekoppelt wird.

10. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die kinetische Energie mehrerer Stoßelemente (3) hintereinander in den Stoß­ weiterleiter (8) eingekoppelt wird, und zwar derart, daß die Wirkung des nächsten Stoßelementes (3) beginnt, bevor die Wirkung des vorangegangenen Stoßelementes abgeklungen ist.

11. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Stoßelemente (3) eine zylindrische Grundform mit abgerundeter Stirn­ fläche und seitlichen Einschnürungen haben.

12. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Stoßelemente (3) Kugeln sind.

13. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein pneumatisches System das bzw. die Stoßelemente (3) antreibt.

14. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 12, dadurch gekennzeichnet, daß das oder die Stoßelemente (3) jeweils durch wenigstens eine Feder (9, 9', 9") ange­ trieben werden, die von Hand gespannt wird.

15. Behandlungssystem nach einem der Ansprüche 2 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß ein elektromagnetisches System das oder die Stoßelemente (3) antreibt.

16. Behandlungssystem zur Zertrümmerung von Konkre­ menten nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Stoßweiterleiter (8) eine Hohlsonde ist.

17. Behandlungssystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der mit einem Kanal (13) als Hohlsonde ausge­ bildete Stoßweiterleiter (8) an seinem proximalen Ende in ein weiterführendes Rohr (14) mündet, auf dem das Stoßelement (3), das mit einer axialen Bohrung versehen ist, gleitet.

18. Behandlungssystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Kanal (13) in dem als Hohlsonde ausgebildeten Stoßweiterleiter (8) als Saug- oder Spülkanal dient.

19. Behandlungssystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß in den Kanal (13) die Sonde eines weiteren Lithotripsiesystems, wie eines elektrohydraulischen Systems eingesetzt ist.

20. Behandlungssystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß am proximalen Ende des als Hohlsonde ausgebildeten Stoßweiterleiters (8) ein akustischer Sensor vorgesehen ist, der eine Stein- /Weichgewebe-Erkennung ermöglicht.