DE19743376A1 - Schallwellentherapieeinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schallwellentherapieeinrichtung, aufweisend eine Schallwellenquelle.

Derartige Schallwellentherapieeinrichtungen werden für die unterschiedlichsten medizinischen Zwecke eingesetzt. Wenn als Schallwellen Stoßwellen erzeugt werden, werden derartige Ein­ richtungen beispielsweise zur Zertrümmerung von Konkrementen (Lithotripsie) oder zur Schmerzbehandlung im gelenknahen Weichteilbereich (Schmerztherapie) verwendet.

Beim Einsatz solcher Schallwellentherapieeinrichtungen verur­ sacht die Schallwellenquelle, ganz besonders wenn sie Stoß­ wellen erzeugt, ein erhebliches Geräusch, daß sowohl von dem medizinischen Personal als auch von den Patienten als störend empfunden wird.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schallwellen­ therapieeinrichtung der eingangs genannten Art so auszubil­ den, daß Belästigungen durch den durch den Betrieb der Schallwellenquelle verursachten Luftschall zumindest verrin­ gert sind.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Schallwellentherapieeinrichtung, aufweisend einer Schallwel­ lenquelle, insbesondere eine Stoßwellenquelle, und einen Schallsender, der ein derartiges akustisches Signal ab­ strahlt, daß im Betrieb der Schallwellentherapieeinrichtung eine Auslöschung des von der Schallwellenquelle verursachten Luftschalls erfolgt.

Im Falle der Erfindung strahlt die Schallwellentherapieein­ richtung also außer dem Luftschall der Schallwellenquelle zu­ sätzlich ein akustisches Signal ab, das mit dem Luftschall der Schallwellenquelle in einer solchen Weise interferiert, daß eine zumindest teilweise Schallauslöschung erfolgt. Es entsteht also ein resultierendes Signal, dessen Schalldruck geringer als der des von der Schallwellenquelle verursachten Luftschalls ist.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung wird das zusätzlich zu dem Luftschall der Schallwellenquelle abgestrahlte akusti­ sches Signal unmittelbar aus dem von der Schallwellenquelle verursachten Luftschall gewonnen. Hierzu ist ein Schallsensor zur Aufnahme des von der Schallwellenquelle verursachten Luftschalls vorgesehen, dessen Ausgangssignal über eine Si­ gnalverarbeitungsschaltung dem Schallsender zugeführt ist. Um sicherzustellen, daß die gewünschte Schallauslöschung auf­ tritt, kann die Signalverarbeitungsschaltung einen Phasen­ schieber enthalten, der dem Ausgangssignal des Schallsensors eine derartige Phasenverschiebung erteilt, daß das von dem Schallsender abgestrahlte akustische Signal gegenüber dem von der Schallwellenquelle verursachten Luftschall eine Phasen­ verschiebung, vorzugsweise 180 Grad, aufweist. Unter Umstän­ den kann aber auch auf einen Phasenschieber verzichtet wer­ den, nämlich wenn in dem Signalweg von der Schallwellenquelle über den Schallsensor und den Schallsender ohnehin Phasenver­ schiebungen auftreten, die in einer eine zumindest teilweise Schallauslöschung bewirkenden Phasenverschiebung des akusti­ schen Signals relativ zu dem von der Schallwellenquelle ver­ ursachten Luftschall resultieren. Außerdem kann die Signal­ verarbeitungsschaltung eine Filtereinrichtung aufweisen, de­ ren Filtercharakteristik derart gewählt ist, daß nur vom menschlichen Gehör als besonders störend empfundene Spek­ tralanteile des Ausgangssignals des Schallsensors zu dem Schallsender gelangen. Auf diese Weise ist sichergestellt, daß nicht ein akustisches Signal unnötig hoher akustischer Leistung abgestrahlt werden muß, sondern nur diejenige Schall­ leistung, die erforderlich ist, um den gewünschten Effekt zu erzielen.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß das aku­ stische Signal nicht direkt aus dem von der Schallwellenquel­ le verursachten Luftschall gewonnen wird, sondern dem akusti­ schen Signal entsprechend Daten gespeichert sind. In diesem Falle weist die Schallwellentherapieeinrichtung einen Spei­ cher und einen Digital/Analog-Wandler auf, wobei in dem Spei­ cher Daten gespeichert sind, die einem akustischen Signal entsprechen, daß bei Abstrahlung über den Schallsender zu ei­ ner Auslöschung des von der Schallwellenquelle ausgehenden Luftschalls führt, und wobei die in dem Speicher gespeicher­ ten Daten im Betrieb der Schallwellentherapieeinrichtung bei Auslösung einer Schallwelle dem Digital/Analog-Wandler und das analoge Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers dem Schallsender zugeführt sind. Die in dem Speicher gewonnenen Daten können beispielsweise gewonnen werden, indem der von der Schallwellenquelle verursachte Luftschall mittels eines Schallsensors aufgenommen und das Ausgangssignal des Schall­ senders digitalisiert wird. Die entsprechenden digitalen Da­ ten können wahlweise direkt gespeichert oder vor ihrer Spei­ cherung durch digitale Signalverarbeitung, zum Beispiel Fil­ terung und/oder Phasenverschiebung, im geeigneter Weise ver­ ändert werden.

Unabhängig davon, ob eine vollständige oder nur teilweise Auslöschung des von der Schallwellenquelle verursachten Luft­ schalls erfolgt, sieht eine Ausführungsform der Erfindung vor, daß Mittel vorgesehen sind, die zusätzlich zu der Wie­ dergabe des der Auslöschung des von der Schallwellenquelle verursachten Luftschalls dienenden akustischen Signals, die Abstrahlung eines Audio-Nutzsignals mittels des Schallsenders gestatten. Es besteht dann die Möglichkeit beispielsweise Mu­ sik, die von einer Audio-Signalquelle wie einem CD-Spieler stammt, wiederzugeben.

In den beigefügten Zeichnungen sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 in schematischer, blockschaltbildartiger Darstellung eine erfindungsgemäße Schallwellentherapieeinrich­ tung, und

Fig. 2 in zu der Fig. 1 analoger Darstellung eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Schallwellen­ therapieeinrichtung.

Bei der erfindungsgemäßen Schallwellentherapieeinrichtung handelt es sich um eine Stoßwellentherapieeinrichtung, die als Schallquelle eine Stoßwellenquelle 1 aufweist, bei der es sich beispielsweise um eine an sich bekannte elektrohydrauli­ sche Stoßwellenquelle, eine piezoelektrische Stoßwellenquelle oder eine elektromagnetische Stoßwellenquelle handeln kann. Vorzugsweise handelt es sich bei der Stoßwellenquelle 1 um eine elektromagnetische Stoßwellenquelle gemäß US-Patent 4 674 505.

Die Stoßwellenquelle 1 weist ein mit 2 bezeichnetes Gehäuse auf, das in seinem Inneren mit einer Flüssigkeit als akusti­ sches Ausbreitungsmedium gefüllt ist und an seinem zur Appli­ kation an der Körperoberfläche eines Patienten vorgesehenen Ende mit einem flexiblen Koppelbalg 3 verschlossen ist, in dem sich ebenfalls die Flüssigkeit befindet.

Die Stoßwellenquelle 1 ist mit einer elektrischen Genera­ toreinrichtung 4 verbunden, die die Stoßwellenquelle 1 zur Erzeugung von Stoßwellen mit elektrischen Impulsen hoher In­ tensität beaufschlagt.

Die Generatoreinrichtung 4 ist mit einem Auslösetaster 5 ver­ bunden, bei dessen Betätigung die Generatoreinrichtung 4 ein­ zelne Stromimpulse oder Folgen von Stromimpulsen abgibt, so daß die Stoßwellenquelle 1 dementsprechend einzelne Stoßwel­ len oder Folgen von Stoßwellen abgibt.

Bei dem Betrieb derartiger Stoßwellentherapieeinrichtungen gibt die Stoßwellenquelle 1 nicht nur die zur Behandlung er­ forderlichen akustischen Stoßwellen ab, vielmehr verursacht die Stoßwellenquelle 1 ein erhebliches Geräusch, das sowohl von dem medizinischen Personal als auch von den Patienten als störend empfunden wird.

Um diese Belästigung zu verringern, ist im Falle der erfin­ dungsgemäßen Stoßwellentherapieeinrichtung ein Schallsender vorgesehen, bei dem es sich im Falle des beschriebenen Aus­ führungsbeispiels um einen Lautsprecher 6 handelt und der ein derartiges akustisches Signal abstrahlt, daß im Betrieb der Stoßwellentherapieeinrichtung eine zumindest teilweise Aus­ löschung des von der Stoßwellenquelle 1 verursachten Luft­ schalls erfolgt. Bei dem Lautsprecher 6 kann es sich um einen elektroakustischen Wandler beliebiger Bauart handeln, sofern nur sichergestellt ist, daß er in dem vom menschlichen Gehör wahrgenommenen Frequenzbereich akustische Signale ausreichen­ den Pegels abzustrahlen vermag.

Das zur Ansteuerung des Lautsprechers 6 erforderliche elek­ trische Signal wird im Falle der Stoßwellentherapieeinrich­ tung nach Fig. 1 durch eine Übertragungskette gewonnen, an deren Anfang sich als Schallsensor ein Mikrofon 7 und an de­ ren Ende sich der Lautsprecher 6 befindet. Das Mikrofon 7 dient zur Aufnahme des von der Stoßwellenquelle 1 verursach­ ten Luftschalls. Sein Ausgangssignal wird durch einen Ver­ stärker 8, der auch entfallen kann, verstärkt und einer Si­ gnalverarbeitungsschaltung 9 zugeführt.

Die Signalverarbeitungsschaltung 9 enthält einen Phasenschie­ ber, der dem Ausgangssignal des Mikrofons 7 eine Phasenver­ schiebung erteilt, so daß das von dem Lautsprecher 6 abge­ strahlte akustische Signal gegenüber dem von der Stoßwellen­ quelle verursachten Luftschall eine Phasenverschiebung auf­ weist. Diese Phasenverschiebung ist mittels eines Stellreg­ lers 10 einstellbar und beträgt vorzugsweise wenigstens annä­ hernd 180°.

Außerdem enthält die Signalverarbeitungsschaltung 9 eine Fil­ tereinrichtung, die eine solche Filtercharakteristik auf­ weist, daß nur vom menschlichen Gehör als besonders störend empfundene Spektralanteile des Ausgangssignals des Mikrofons 7 zu dem Lautsprecher 6 gelangen. Hierdurch wird erreicht, daß nicht ein akustisches Signal unnötig hoher akustischer Leistung abgestrahlt werden muß, sondern nur diejenige Schall­ leistung, die erforderlich ist, um den gewünschten Effekt zu erzielen. Dies führt zugleich zu einer Entlastung des Laut­ sprechers 6. Die Filtercharakteristik ist im Falle des be­ schriebenen Ausführungsbeispiels einstellbar, und zwar mit­ tels eines Stellreglers 11.

Der Phasenschieber und die Filtereinrichtung der Signalverar­ beitungsschaltung 9 sind in konventioneller Weise aufgebaut.

Von der Signalverarbeitungsschaltung 9 gelangt das Signal zu einem Verstärker 12, dessen Verstärkungsfaktor im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispiels einstellbar ist, was durch ein Potentiometer 13 angedeutet ist.

An den Ausgang des Verstärkers 12 ist der Lautsprecher 6 an­ geschaltet.

Es wird also deutlich, daß beim Betrieb der Stoßwellenthera­ pieeinrichtung gemäß Fig. 1 der von der Stoßwellenquelle 1 verursachte Luftschall mittels des Mikrofons 7 aufgenommen wird und das Ausgangssignal des Mikrofons 7 mittels des Ver­ stärkers 8 der Signalverarbeitungsschaltung 9 und des Ver­ stärkers 12 so aufbereitet wird, daß das von dem Lautsprecher 6 abgestrahlte akustische Signal eine zumindest teilweise Auslöschung des von der Stoßwellenquelle 1 verursachten Luft­ schalls bewirkt, was zu einer Verringerung der genannten Be­ lästigungen führt.

Die Einstellung der Phasenverschiebung und der Filtercharak­ teristik der Signalverarbeitungsschaltung 9 und der Verstär­ kung des Verstärkers 12 erfolgt im Betrieb der Stoßwellenthe­ rapieeinrichtung in der Weise, daß nach Gehör oder unter Zu­ hilfenahme eines Schallpegelmessers eine möglichst weitgehend Auslöschung des von der Stoßwellenquelle 1 verursachten Luft­ schalls erreicht wird.

Im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 sind Mittel vorgesehen, die zusätzlich zu der Wiedergabe des der Aus­ löschung des von der Stoßwellenquelle 1 verursachten Luft­ schalls dienenden akustischen Signals die Abstrahlung eines Audio-Nutzsignals gestatten. Es besteht dann die Möglichkeit, beispielsweise Musik wiederzugeben, um eine für den Patienten wie auch das medizinische Personal angenehme Atmosphäre zu schaffen.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist zu diesem Zweck eine Mischstufe 14 in den Signalweg des Ausgangssignals des Mikrofons 7 geschaltet, die es gestattet, ein von einer Au­ dio-Signalquelle 15, beispielsweise einem CD-Spieler, stam­ mendes Audio-Nutzsignal zuzumischen. Um die Lautstärke ein­ stellen zu können, mit der dieses Audio-Nutzsignal wiederge­ geben wird, weist die Mischstufe 16 einen Pegelsteller 16 auf.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 stimmt in wesentlichen Punkten mit dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel über­ ein, weshalb jeweils gleiche oder wenigstens im wesentlichen gleiche Elemente die gleichen Bezugszeichen tragen.

Während im Falls des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 1 das dem mittels des Lautsprechers 6 abzustrahlenden akustischen Signal entsprechende elektrische Signal unmittelbar aus dem von der Stoßwellenquelle 1 verursachten, mittels des Mikro­ fons 7 aufgenommenen Luftschall abgeleitet wird, ist im Falle des Ausführungsbeispiels gemäß Fig. 2 ein Speicher 17 vorge­ sehen, in dem digitale Daten gespeichert sind, die mittels einer Ausleseschaltung 18 jedesmal dann aus dem Speicher 17 ausgelesen werden, wenn die Generatoreinrichtung 4 die Stoß­ wellenquelle 1 zur Erzeugung einer Stoßwelle mit einem Stro­ mimpuls ansteuert. Die erforderliche Koppelung zwischen Gene­ ratoreinrichtung 4 und Ausleseschaltung 18 wird über eine Triggerleitung 19 gewährleistet.

Die Ausgangsdaten des Speichers 17 gelangen zu einem Digi­ tal/Analog-Wandler 20. Dessen analoges Ausgangssignal gelangt über die Mischstufe 14 und den Verstärker 12 zu dem Lautspre­ cher 6.

Die in dem Speicher 17, bei dem es sich beispielsweise um ei­ nen löschbaren Festwertspeicher, z. B. ein EEPROM, handeln kann, befindlichen Daten werden über eine entsprechende Schnittstelle 21 in den Speicher 17 eingelesen.

Die Daten können beispielsweise mit einer in Fig. 2 insgesamt mit 22 bezeichneten Datenerfassungseinrichtung während eines Datenerfassungsvorganges gewonnen werden.

Die Datenerfassungseinrichtung erhält ein Mikrofon 7 zur Auf­ nahme des von der Stoßwellenquelle 1 erzeugten Luftschalls. Dessen Ausgangssignal gelangt über den Verstärker 8 zu einem Analog/Digital-Wandler 23, dessen dem Ausgangssignal des Mi­ krofons 7 entsprechende digitale Ausgangsdaten einer digita­ len Signalprozessoreinheit 24 zugeführt sind, die in an sich bekannter Weise mittels eines digitalen Signalprozessors die erforderliche Phasenverschiebung und Filteroperationen auf digitalem Wege bewirkt. Die digitale Signalprozessoreinheit 24 ist in an sich bekannter Weise programmierbar. Beispiels­ weise kann die Datenerfassungseinrichtung 22 mit Ausnahme des Mikrofons 7 als Steckkarte für einen handelsüblichen Perso­ nal-Computer ausgeführt sein, wobei dann die Programmierung des digitalen Signalprozessors in an sich bekannter Weise mittels geeigneter, teils sogar kommerziell erhältlicher, auf dem Personal-Computer lauffähiger Software erfolgt.

Während des Datenerfassungsvorganges sind die digitalen Aus­ gangsdaten der digitalen Signalprozessoreinheit 24 über die Schnittstelle 21 dem Speicher 17 zugeführt. Bei der Datener­ fassung wird so vorgegangen, daß schrittweise die mittels des digitalen Signalprozessors 20 bewirkte Phasenverschiebung und/oder die durchgeführten Filteroperationen schrittweise verändert werden und nach jeder Veränderung die dann in den Speicher 17 eingelesenen Daten in einem Probebetrieb über­ prüft werden, in wie weit der gewünschte Auslöschungseffekt eintritt. Ist das gewünschte Resultat erzielt, kann die Da­ tenerfassungseinrichtung 22 von der Schnittstelle 21 getrennt werden; die zuletzt in dem Speicher 17 eingelesenen Daten bleiben für den weiteren Betrieb erhalten.

Die Erfindung ist vorstehend am Beispiel einer Stoßwellenthe­ rapieeinrichtung beschrieben. Sie kann aber auch bei anderen Schallwellentherapieeinrichtungen Verwendung finden, bei­ spielsweise solchen, die als Schallwellenquelle eine Quelle therapeutischen Ultraschalls, der kontinuierlich oder in Form einer Folge von jeweils mehrere Halbperioden umfassenden Im­ pulspaketen, sog. "Bursts", abgestrahlt werden kann, enthal­ ten.

Claims (8)

1. Schallwellentherapieeinrichtung, aufweisend eine Schall­ wellenquelle (1) und einen Schallsender (6), der ein derarti­ ges akustisches Signal abstrahlt, daß im Betrieb der Schall­ wellentherapieeinrichtung eine zumindest teilweise Aus­ löschung des von der Schallwellenquelle (1) verursachten Luftschalls erfolgt.

2. Schallwellentherapieeinrichtung, nach Anspruch 1, welche einen Schallsensor (7) zur Aufnahme des von der Schallwellen­ quelle (1) verursachten Luftschalls aufweist, dessen Aus­ gangssignal über eine Signalverarbeitungsschaltung (9) dem Schallsender (6) zugeführt ist.

3. Schallwellentherapieeinrichtung, nach Anspruch 2, deren Signalverarbeitungsschaltung (9) einen Phasenschieber ent­ hält, der dem Ausgangssignal des Schallsensors (7) eine der­ artige Phasenverschiebung erteilt, daß das von dem Schallsen­ der (6) abgestrahlte akustische Signal gegenüber dem von der Schallwellenquelle (1) verursachten Luftschall eine Phasen­ verschiebung aufweist.

4. Schallwellentherapieeinrichtung nach Anspruch 3, bei der die Phasenverschiebung des von dem Schallsender (6) abge­ strahlten akustischen Signals gegenüber dem von der Schall­ wellenquelle (1) verursachten Luftschall wenigstens annähernd 180 Grad beträgt.

5. Schallwellentherapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, deren Signalverarbeitungsschaltung (9) eine Filterein­ richtung aufweist, deren Filtercharakteristik derart gewählt ist, daß nur vom menschlichen Gehör als besonders störend empfundene Spektralanteile des Ausgangssignals des Schallsen­ sors zu dem Schallsender (6) gelangen.

6. Schallwellentherapieeinrichtung nach Anspruch 1, welche einen Speicher (17) und einen Digital/Analog-Wandler (20) aufweist, wobei in dem Speicher (17) Daten gespeichert sind, die einem akustischen Signal entsprechen, das bei Abstrahlung über den Schallsender (6) zu einer Auslöschung des von der Schallwellenquelle (1) verursachten Luftschalls führt, und wobei die in dem Speicher (17) gespeicherten Daten im Betrieb der Schallwellentherapieeinrichtung bei Auslösung einer Schallwelle dem Digital/Analog-Wandler (20) und das analoge Ausgangssignal des Digital/Analog-Wandlers (20) dem Schall­ sender (6) zugeführt sind.

7. Schallwellentherapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, welche Mittel (14, 15, 16) aufweist, die zusätzlich zu der Wiedergabe des der Auslöschung des von der Schallwellen­ quelle (1) verursachten Luftschalls dienenden akustischen Si­ gnals die Abstrahlung eines Audio-Nutzsignals mittels des Schallsenders (6) gestatten.

8. Schallwellentherapieeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, welche als Schallwellenquelle (1) eine Stoßwellenquel­ le enthält.