DE19718513C2 - Vorrichtung zur Erzeugung akustischer Stoßwellen, insbesondere für die medizinische Anwendung - Google Patents

Abstract

Es wird eine Vorrichtung zur Erzeugung akustischer Stoßwellen, insbesondere für die medizinische Anwendung beschrieben, bei welcher zwei Elektroden (12, 14) eine Funkenentladungsstrecke in einem Flüssigkeitsvolumen (20) bilden. Die Funkenentladungsstrecke ist im Brennpunkt (F1) eines Reflektors (10) angeordnet. Der Reflektor (10) besteht aus einem elektrisch leitenden Material und dient als Stromzuführung zu einer der Elektroden (14).

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung akusti­ scher Stoßwellen, insbesondere für die medizinische Anwendung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Zum Zertrümmern von Konkrementen im menschlichen Körper, zur Behandlung von Weichteilbeschwerden, zur Nervenstimulation und zur Behandlung von Knochenleiden werden akustische Stoßwellen verwendet. Vorrichtungen zur Erzeugung solcher akustischer Stoßwellen sind z. B. aus der EP 0 590 177 A1 und der WO 96/09621 A1 bekannt. Bei diesen Vorrichtungen wird in einer Flüssigkeit eine elektrische Funkenentladung zwischen zwei Elektroden erzeugt. Die Funkenentladung verursacht Stoßwellen in der Flüssigkeit, die mittels eines Reflektors auf den zu behandelnden Zielbereich fokussiert werden. Um die in dem Flüssigkeitsvolumen erzeugten Stoßwellen in das Gewebe des menschlichen Körpers einzukoppeln, ist das Flüssigkeitsvolumen durch eine Koppelmembran abgeschlossen, die mit der Oberfläche des menschlichen Körpers in Berührung gebracht wird.

Da die Funkenentladung stets mit einem Materialabtrag an den Elektroden verbunden ist, haben die Elektroden nur eine rela­ tiv kurze Lebensdauer. Bei einer aus der WO 91/10228 bekannten Vorrichtung der eingangs genannten Gattung sind daher die Elektroden austauschbar in das von dem Reflektor und der Kop­ pelmembran eingeschlossene Flüssigkeitsvolumen eingesetzt. Das Flüssigkeitsvolumen ist an ein Kreislaufsystem angeschlossen, in dem die Flüssigkeit umgewälzt und aufbereitet, z. B. be­ heizt, gefiltert und entgast wird. Das Kreislaufsystem und der Anschluß des Flüssigkeitsvolumens an das Kreislaufsystem sind aufwendig und nehmen einen erheblichen Platz in Anspruch. Das Auswechseln der Elektroden ist zeitraubend und erfordert einen Eingriff in das Flüssigkeitsvolumen und in das Kreislaufsy­ stem.

Aus der DE 41 43 540 C2 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher akustische Stoßwellen durch einen Ultraschall-Kopf erzeugt werden, der in ein durch einen Reflektor und eine Koppelmembran eingeschlossenes Flüssigkeitsvolumen eingesetzt ist. Da die Stoßwellen nicht durch eine Funkenentladung in dem Flüssigkeitsvolumen erzeugt werden, muss die Flüssigkeit nicht aufbereitet werden und ist deshalb nicht an ein Kreislauf­ system angeschlossen. Ein einfaches Auswechseln des Reflektors ist jedoch nicht möglich, da das Flüssigkeitsvolumen über Anschlußstutzen an Ausgleichsbehälter angeschlossen ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung so zu verbessern, daß diese Vor­ richtung weniger Platz in Anspruch nimmt und ein schnelles und einfaches Auswechseln bei Verschleiß der Elektroden möglich ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrich­ tung mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Vorteilhafte Ausführungen der Erfindung sind in den Unter­ ansprüchen angegeben.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht darin, das Flüssig­ keitsvolumen, in welchem die Stoßwellen erzeugt werden, in dem Reflektor und in der Koppelmembran vollständig geschlossen zu kapseln. Das Flüssigkeitsvolumen ist daher nicht mehr an ein Kreislaufsystem angeschlossen, so dass auch der Platzbedarf und der konstruktive Aufwand des Kreislausystems entfallen. Insbesondere wird in dieser Ausführung das Auswechseln der Vorrichtung bei Verschleiß der Elektroden einfach und bequem. Der Reflektor mit den Elektroden und dem eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumen kann als eine kompakte Baueinheit ausge­ wechselt werden. Es ist nur erforderlich, die elektrischen Anschlüsse der Elektroden zu trennen bzw. wieder zu verbinden. Dies kann in einer einfachen Ausführung durch eine Steckver­ bindung oder Schraubverbindung erfolgen. Das Auswechseln der Stoßwellen-Quelle gestaltet sich damit ebenso einfach wie das Auswechseln einer herkömmlichen Glühlampe.

Vorzugsweise ist der Reflektor elektrisch leitend ausgebildet und wird als Stromzuführung für eine der Elektroden verwendet. Dadurch ergibt sich ein wesentlich kompakterer und einfacherer Aufbau der Vorrichtung. Die Verkleinerung der Stoßwellen-Quel­ le ermöglicht eine Verkleinerung der gesamten Apparatur und insbesondere des Behandlungskopfes, der an dem zu behandelnden Patienten angesetzt wird.

Das geschlossene Flüssigkeitsvolumen hat weiter den Vorteil, daß ein Befüllen mit einer definierten Flüssigkeitszusammen­ setzung möglich ist. Diese Zusammensetzung enthält physika­ lisch oder chemisch-elektrisch wirkende Substanzen und besteht vorzugsweise aus Wasser mit Zusätzen, die die Lebensdauer der Stoßwellen-Quelle verlängern. Diese Zusätze sind zum einen leitfähige Teilchen, die sich im elektrischen Feld der Elek­ troden ausrichten und die Durchbruchsfeldstärke herabsetzen. Solche Teilchen ermöglichen auch noch bei einer Vergrößerung des Elektrodenabstandes in Folge des Materialabtrags an den Elektroden eine Funkenentladung. Bei der Zugabe solcher Teil­ chen kann darauf verzichtet werden, die Leitfähigkeit des Wassers durch Zugabe von Salzen zu erhöhen, welche eine korro­ dierende Wirkung haben. Weiter wird dem Wasser vorzugsweise ein Katalysator beigemischt, z. B. Platinmohr, welcher die Rekombination des bei der Funkenentladung gebildeten Knall­ gases begünstigt. Dieses Knallgas muß bei den herkömmlichen Vorrichtungen in dem externen Kreislaufsystem aus der Flüssig­ keit entfernt werden.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Axialschnitt der Vorrichtung.

Die Vorrichtung weist einen Reflektor 10 auf, dessen Innen­ fläche die Form eines Rotationskörpers z. B. eines Paraboloids oder eines Teilabschnittes eines Rotationsellipsoids aufweist. In dem innerhalb des Reflektors 10 liegenden einen Brennpunkt F1 des Rotationsellipsoids befindet sich die Funkenentladungs­ strecke zwischen einer ersten Elektrode 12 und einer zweiten Elektrode 14. Die offene Stirnfläche des Reflektors 10 wird dicht durch eine Koppelmembran 16 abgeschlossen. Die Koppel­ membran 16 wird durch einen Überwurfring 18 gehalten, der abgedichtet auf das vordere Ende des Reflektors 10 aufge­ schraubt ist. Das von dem Reflektor 10 und der Koppelmembran 16 dicht umschlossenen Volumen 20 ist mit einer Flüssigkeit gefüllt, z. B. die aus Wasser besteht, dem die Leitfähigkeit erhöhende Teilchen sowie ein Katalysator für die Rekombination von Knallgas zugegeben ist. Der Druck der in dem Volumen 20 eingeschlossenen Flüssigkeit wölbt die Kopplemembran aus der in der Zeichnung gezeigten ebenen Stellung elastisch aus. Hierzu kann die Koppelmembran 16 vorzugsweise als Balg ausge­ bildet sein. Die Vorrichtung wird mit dieser Koppelmembran 16 unter Verwendung eines Koppelgels auf den Körper des zu be­ handelnden Patienten aufgesetzt. Durch Aufdrücken auf die Körperoberfläche wird die Koppelmembran 16 so weit elastisch verformt, bis der zweite äußere Brennpunkt F2 des Rotations­ ellipsoids des Reflektors 10 mit dem zu behandelnden Bereich des Patienten zusammenfällt. Eine zwischen der ersten Elek­ trode 12 und der zweiten Elektrode 14 erzeugte Funkenentladung führt zu Druck-Stoßwellen in der Flüssigkeit, die an dem Re­ flektor 10 reflektiert und in den Brennpunkt F2 fokussiert werden. Die Koppelmembran 16 läßt die hochfrequenten akusti­ schen Stoßwellen nahezu ungedämpft durchtreten, während nie­ derfrequente akustische Wellen im hörbaren Bereich stark ge­ dämpft werden. Diese niederfrequenten Wellen sind medizinisch kaum wirksam, sind aber eine bei der Behandlung unangenehme Begleiterscheinung.

Die erste Elektrode 12 ist vorzugsweise als in eine Spitze zulaufender Stift ausgebildet, dessen stumpfes Ende koaxial in einem inneren Leiter 22 sitzt, der die Form einer Zylinder­ buchse aus Messing hat. Von der Rückseite führt eine axiale Bohrung 24 in den inneren Leiter 22, in welche eine Strom­ anschlußleitung eingesetzt und mittels Schrauben 26 festge­ klemmt werden kann.

Die erste Elektrode 12 mit dem inneren Leiter 22 ist koaxial in eine Isolatorhülse 28 eingesetzt und wird in dieser Isola­ torhülse 28 durch eine Isolatormutter 30 gehalten, die vom rückwertigen Ende in die Isolatorhülse 28 eingeschraubt wird. Die Isolierhülse 28 und die Isolatormutter 30 bestehen vor­ zugsweise aus Kunststoff, z. B. aus Polyoxymethylen.

Der Reflektor 10 ist aus einem leitfähigen Metall, vorzugs­ weise Messing gefertigt. Die Rotationsellipsoidfläche ist aus der vorderen Stirnfläche eines zylindrischen Blockes ausge­ dreht. Ebenso ist es möglich, den Reflektor 10 aus Blech durch Umformen, z. B. Drücken zu formen. Dadurch kann eine Wand­ stärke des Reflektors von kleiner/gleich 5 mm erhalten werden, was Gewicht und Material einspart und die Handhabung erleich­ tert. An der hinteren Stirnfläche des Reflektors 10 ist ein zylindrischer äußerer Leiter 32 kleineren Durchmessers ange­ formt. Die Isolatorhülse 28 mit dem inneren Leiter 22 und der ersten Elektrode 12 sitzen in einer axialen Bohrung des äuße­ ren Leiters 32, so daß die aus dem vorderen Ende der Isola­ torhülse 28 herausragende Spitze der ersten Elektrode 12 in den Reflektor 10 hineinragt und sich in dessen erstem Brennpunkt F1 befindet. Der Außenumfang der Isolatorhülse 28 ist in der Bohrung des äußeren Leiters 32 durch eine Dichtung 34 abgedichtet. Die Isolatorhülse 28 wird in der Bohrung des äußeren Leiters 32 durch eine Klemmschraube festgelegt, die in eine Querbohrung 36 des äußeren Leiters 32 eingeschraubt ist.

In die hintere Stirnfläche des äußeren Leiters 32 sind achs­ parallele Bohrungen 38 eingebracht, in welche Stromanschluß­ leitungen eingesetzt und mittels Schrauben 40 geklemmt werden können.

Im axialen Bereich des ersten Brennpunktes F1 wird der zylin­ drische Block des Reflektors 10 von diametral verlaufenden Bohrungen 42 durchsetzt. In diese Bohrungen 42 ist ein Leiter­ stab 44 eingesetzt, der diametral durch den Reflektor 10 ver­ läuft. Die beiden in den Bohrungen 42 sitzenden Enden des Leiterstabes 44 weisen einen Außendurchmesser auf, der dem Innendurchmesser der Bohrungen 42 entspricht. An diesen beiden Enden ist der Leiterstab 44 durch Dichtungen 46 gegen die Wandung der Bohrungen 42 abgedichtet. Von der rückwertigen Stirnfläche achsparallel in den Reflektor 10 eingedrehte Schrauben 48 klemmen den Leiterstab 44 in den Bohrungen 42 und halten diesen unverdrehbar und unverschiebbar in gutem elek­ trischen Kontakt mit dem Reflektor 10.

In der axialen Mitte des Leiterstabes 44, die in der Mittel­ achse des Rotationsellipsoids des Reflektors 10 liegt, weist der Leiterstab 44 zwei senkrecht zu seiner Achse abstehende, unter 180° zueinander angeordnete Elektrodenspitzen 50 auf, die die zweite Elektrode 14 bilden. Der Leiterstab 44 wird in den Bohrungen 42 so gedreht, daß eine der Elektrodenspitzen 50 gegen die Spitze der ersten Elektroden 12 gerichtet ist. Zwi­ schen der Elektrodenspitze 50 der zweiten Elektrode und der Spitze der ersten Elektrode 12 wird so eine Funkenentladungs­ strecke gebildet, die im ersten Brennpunkt F1 des Reflektors 10 liegt. Ist die eine der beiden Elektrodenspitzen 50 im Betrieb durch Materialabtrag verschlissen, so wird der Leiter­ stab 44 um 180° um seine Längsachse in den Bohrungen 42 ge­ dreht, so daß die unverbrauchte zweite Elektrodenspitze 50 zur Erzeugung der Funkenentladung verwendet wird. Der Verschleiß der ersten Elektrode 12 kann durch Nachschieben der Isola­ torhülse 28 in dem äußeren Leiter 32 kompensiert werden.

Der für die Funkenentladung benötigte Strom wird der ersten Elektrode 12 über den inneren Leiter 22 zugeführt und der zweiten Elektrode 14 über den äußeren Leiter 32, den Reflektor 10 und den Leiterstab 44. Die stromführenden Teile des Reflek­ tors 10 und des äußeren Leiters 32 werden durch ein äußeres Gehäuse 52 aus einem isolierenden Kunststoff, z. B. Polyoxi­ methylen umschlossen und geschützt. Durch das rückwärtige Ende des Gehäuses 52 wird das Anschlußkabel mit den stromführenden Leitungen in das Gehäuse 52 geführt.

Es ist offensichtlich, daß das Anschlußkabel über einen Steck­ verbinder angeschlossen werden kann. Ebenso ist es möglich einen Steckverbinder in dem rückwärtigen Ende des Gehäuses 52 anzubringen, der mit dem inneren Leiter 22 und dem äußeren Leiter 32 verdrahtet ist. Auf diese Weise kann die gesamte in der Zeichnung dargestellte Vorrichtung als eine kompakte Bau­ einheit steckbar angeschlossen und ausgewechselt werden. Die verbrauchte Vorrichtung kann werkseitig wieder aufbereitet werden, indem der Leiterstab 44 und die erste Elektrode 12 ausgetauscht und durch neue Teile ersetzt werden. Die übrigen Teile der Vorrichtung können weiter verwendet werden.

Claims (8)

1. Vorrichtung zur Erzeugung akustischer Stoßwellen, ins­ besondere für die medizinische Anwendung, mit zwei Elektroden, die in einem Flüssigkeitsvolumen eine Funkenentladungsstrecke bilden, und mit einem Reflektor für die bei der Funkenentladung erzeugten akustischen Stoßwellen, dadurch gekennzeichnet, daß das Flüssigkeitsvolumen (20) durch den Reflektor (10) und eine die offene Stirnfläche des Reflektors (10) abschließende Koppelmembran (16) vollständig druckdicht eingeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Reflektor (10) aus einem elektrisch leitenden Metall besteht und dass der Strom zu einer der Elektroden (14) über den Reflektor (10) zugeführt wird.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die eine Elektrode (12) in der Achse des Reflektors (10) isoliert durch den Reflektor (10) geführt ist und dass die zweite Elektrode (14) an einem diametral in den Reflektor (10) eingesetzten, und mit diesem in elektrischem Kontakt stehenden Leiterstab (44) ausgebildet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, dass die zweite Elektrode (14) als senkrecht von dem Leiterstab (14) abstehende Elektrodenspitze (50) ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Leiterstab (44) um seine Achse drehbar in dem Reflektor (10) angeordnet ist und wenigstens zwei in bezug auf seine Achse im Winkel gegeneinander versetzt abstehende Elektrodenspitzen (50) aufweist.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass die in dem Flüssigkeitsvolumen (20) eingeschlossenen Flüssigkeit wenigstens einen die Leitfähigkeit verbessernden Zusatz und/oder wenigstens einen die Rekombination von Knallgas als Katalysator fördernden Zusatz enthält.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, dass der Reflektor (10) mit dem eingeschlossenen Flüssigkeitsvolumen (20) und den Elektroden (12, 14) eine auswechselbare Baueinheit bildet.

8. Vorrichtung nach den Ansprüche 3 und 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Leiterstab (44) und die isolierte erste Elektrode (12) austauschbar und abgedichtet in den Reflektor (10) eingesetzt sind.