DE19809257C1 - Focus of acoustic pulses in a medium - Google Patents

Focus of acoustic pulses in a medium

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Abstract

The apparatus (1) to focus acoustic pulses, in a medium, has a source of unfocused pulses emitted along a center line (Z), to be directed by an acoustic lens (3) into the medium in a focus (F) bundling. The gap between the focus (F) and the source (2) and/or the gap between the focus (F) and the center axis (Z) is varied by three actuators (5). The actuators (5) are connected at one end to the housing (6), and to the focus unit (3) at the other end, so that each pulse is focused at a different point.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Fokusieren von akustischen Impulsen in einem Medium.The present invention relates to a device for focusing acoustic pulses in one medium.

Eine Vorrichtung zum Fokusieren von akustischen Impulsen an verschiedenen Orten in einem Medium, ist aus der EP 0355176 B1 bekannt. Dabei sind die von einer Stoßwellenquelle ausgesandten akustischen Impulse durch zwei kreisscheibenförmige, keilförmige Ablenkelemente ablenkbar und treffen dann auf eine akustische Linse. Durch ein Verstellen der Ablenkelemente gegeneinander läßt sich das Maß und die Richtung der Ablenkung verändern. Der Wertebereich für die mögliche Lage des Fokus im Medium befindet sich mit dieser bekannten Vorrichtung auf einer zweidimensionalen Kreisfläche. Der Mittelpunkt der Kreisfläche hat einen festen Abstand von der Stoßwellenquelle. Hierbei ist nachteilig, daß der Fokus nicht in einem dreidimensionalen Bereich außerhalb der Kreisfläche fokusierbar ist. Außerdem ist der Wirkungsgrad durch die zwischen der Stoßwellenquelle und der akustischen Linse befindlichen Ablenkelemente reduziert.A device for focusing acoustic pulses at different locations in one Medium is known from EP 0355176 B1. These are from a shock wave source emitted acoustic impulses by two circular, wedge-shaped Deflection elements can be deflected and then hit an acoustic lens. By adjusting the deflection elements against each other can measure and the direction of the deflection change. The range of values for the possible location of the focus in the medium is included this known device on a two-dimensional circular surface. The center of the Circular area has a fixed distance from the shock wave source. The disadvantage here is that the Focus cannot be focused in a three-dimensional area outside the circular area. In addition, the efficiency is due to that between the shock wave source and the Acoustic lens deflection elements reduced.

Aus der EP 0265742 A1 ist eine Vorrichtung bekannt, bei welcher der Abstand der akustischen Linse zur Stoßwellenquelle entlang der Stoßwellenachse verschiebbar ist. Dadurch ist auch die Lage des Fokus im zu behandelnden Medium entlang einer Geraden veränderbar. Durch ein Kippen der Stoßwellenquelle zusammen mit einem Gehäuseteil ändert sich der Verlauf der Stoßwellen Achse im zu behandelnden Medium. Durch Überlagerung der Verschiebung des Fokus auf der Stoßwellenachse und Kippen der Stoßwellenachse können die möglichen Orte für den Fokus auf einer Geradenschar liegen. Da das Kippen der Stoßwellenquelle nur um eine feste Achse möglich ist, liegt die Geradenschar in einer Ebene. Diese Ebene ist bekanntermaßen nur zweidimensional, wodurch sich auch hier nachteilig ergibt, daß der Fokus nicht in einem dreidimensionalen Bereich des Mediums fokusierbar ist. Zusätzlich zu den geometrischen Einschränkungen ist kein schneller Wechsel des Fokus möglich, da die zu bewegende Masse für die Stoßwellenquelle und das Gehäuseteil relativ hoch sind.From EP 0265742 A1 a device is known in which the distance between the acoustic lens to the shock wave source is displaceable along the shock wave axis. As a result, the position of the focus in the medium to be treated is along a straight line changeable. By tilting the shock wave source together with a housing part the course of the shock wave axis changes in the medium to be treated. By Superimposing the shift of focus on the shock wave axis and tilting the Shock wave axis can be the possible locations for the focus on a straight family. There tilting the shock wave source is only possible around a fixed axis in one level. As is known, this plane is only two-dimensional, which also means here disadvantageously results that the focus is not in a three-dimensional area of the medium is focusable. In addition to the geometric limitations, there is no quick change of the focus possible because the mass to be moved for the shock wave source and the housing part are relatively high.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zu schaffen mit der es möglich ist, den Fokus an beliebigen, nicht in einer gemeinsamen Ebene liegenden Punkten innerhalb des Mediums zu positionieren. The object of the present invention is to provide a device with which it is possible is, the focus at any point that is not in a common plane within to position the medium.  

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die kennzeichnenden Merkmale des Hauptanspruchs.This problem is solved by the characteristic features of Main claim.

Ausgehend von einer eingangs näher genannten Vorrichtung erfolgt die Lösung der gestellten Aufgabe dadurch, daß die Fokusiervorrichtung durch eine Positioniervorrichtung bezüglich des Abstandes zur Quelle der akustischen Impulse linear bewegbar ist und diese Linearbewegung mit einem in jede Richtung möglichem Kippen der Fokusiervorrichtung kombinierbar ist.Starting from a device mentioned in more detail at the beginning, the solution of the posed Task in that the focusing device with respect to a positioning device the distance to the source of the acoustic impulses is linearly movable and this Linear movement with a possible tilting of the focusing device in any direction can be combined.

Die Unteransprüche sind Gegenstand von Weiterbildungen und/oder besonderen Ausgestaltungen der Erfindung.The subclaims are the subject of further training and / or special Embodiments of the invention.

Die Überlegungen welche zur Entstehung der vorliegenden Erfindung führten gingen davon aus, daß durch überlagerte Bewegungen der Fokusiervorrichtung der Bereich, in welchem der Fokus liegen kann, eine räumliche, die Ebene verlassende Ausdehnung erfährt.The considerations which led to the creation of the present invention proceeded from that by superimposed movements of the focusing device, the area in which the The focus can be on experiencing a spatial expansion that leaves the plane.

Nachfolgend ist die Erfindung anhand eines möglichen Ausführungsbeispiels anhand einer Figur näher erläutert.The invention is based on a possible embodiment based on a Figure explained in more detail.

Die Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zum Fokusieren von akustischen Impulsen. Die gesamte Einheit ist als Therapiekopf 1 definiert. In diesem Therapiekopf 1 befindet sich eine Quelle zur Erzeugung unfokusierter akustischer Impulse im folgenden Stoßwellenquelle 2 genannt. Die von der Stoßwellenquelle 2 ausgesandten akustischen Impulse breiten sich zunächst ungebündelt im Therapiekopf 1 in Richtung einer Achse Z aus und erreichen die Fokusiervorrichtung, welche im vorliegenden Beispiel als akustische Linse 3 realisiert ist. Durch die Linse 3 werden die Impulse in einem Punkt F konzentriert. Fig. 1 shows a device for focusing of acoustic pulses. The entire unit is defined as therapy head 1 . In this therapy head 1 there is a source for generating unfocused acoustic pulses, hereinafter referred to as shock wave source 2 . The acoustic impulses emitted by the shock wave source 2 first spread unbundled in the therapy head 1 in the direction of an axis Z and reach the focusing device, which in the present example is realized as an acoustic lens 3 . The pulses 3 are concentrated at a point F by the lens 3 .

Entlang des Randes der Linse 3 befinden sich an mehreren zueinander versetzten Stellen Aufhängungen 4, die jeweils über einen Aktor 5 mit der Grundplatte 6 des Therapiekopfes 1 verbunden sind.Suspensions 4 are located along the edge of the lens 3 at several mutually offset locations, each of which is connected to the base plate 6 of the therapy head 1 via an actuator 5 .

Jeder Aktor 5 ist durch eine hier nicht gezeigte Steuerung einzeln ansprechbar. Durch die Aktoren 5 kann der Abstand der Aufhängungen 4 von der Grundplatte 6 einzeln verändert werden. Bei jeweils gleichen Abstand der Aufhängungen 4 zur Grundplatte 6 steht die Linse 3 waagrecht im Therapiekopf 1. Ist der Abstand einer Aufhängung 4 zur Grundplatte 6 verschieden zu den Abständen der übrigen Aufhängungen 4, liegt die Linse 3 schräg im Therapiekopf 1. Zwei weitere, jeweils geschwenkte Positionen der Linse 3 sind ebenfalls in der Figur dargestellt.Each actuator 5 can be addressed individually by a controller, not shown here. The distance between the suspensions 4 and the base plate 6 can be changed individually by the actuators 5 . At the same distance from the suspensions 4 to the base plate 6 , the lens 3 is horizontal in the therapy head 1 . If the distance between a suspension 4 and the base plate 6 is different from the distances between the other suspensions 4 , the lens 3 lies obliquely in the therapy head 1 . Two further, respectively pivoted positions of the lens 3 are also shown in the figure.

Durch gemeinsames, gleichmäßiges verändern der Anstände vom Aufhängung 4 zur Grundplatte 6 wird der Fokus entlang der Zentralachse Z verschoben.The focus is shifted along the central axis Z by jointly, uniformly changing the distances from the suspension 4 to the base plate 6 .

Vorteilhafterweise ist die Linse 3 an drei um 120 Grad zueinander versetzten Stellen aufgehängt. Im gezeigten Beispiel bestehen die Aktoren 5 aus einem Spindeltrieb und einer Spindelachse 7, die Aufhängung 4 ist als Mutter ausgeführt, in welcher sich die Spindelachse 7 dreht.Advantageously, the lens 3 is suspended at three points offset by 120 degrees to one another. In the example shown, the actuators 5 consist of a spindle drive and a spindle axis 7 , the suspension 4 is designed as a nut in which the spindle axis 7 rotates.

Durch Verdrehung der Spindelachse 7 wird die Mutter auf der Spindelachse 7 verschoben und damit ändert sich der Abstand der Aufhängung 4 bezüglich der Grundplatte 6. Die Ansteuerung der Drehbewegung des Spindeltriebes kann dabei elektrisch, pneumatisch oder hydraulisch erfolgen.By turning the spindle axis 7 , the nut is displaced on the spindle axis 7 and the distance of the suspension 4 with respect to the base plate 6 thus changes. The rotary movement of the spindle drive can be controlled electrically, pneumatically or hydraulically.

Durch gesteuerte, aufeinanderfolgende Veränderung der einzelnen Abstände innerhalb eines Zeitintervalls kann man den Fokus in einem dreidimensionalen Bereich innerhalb des zu behandelnden Mediums beliebig positionieren. Dies ist besonders dann vorteilhaft, wenn ein bestimmter unregelmäßig geformter Bereich im zu behandelnden Medium mit Stoßwellen beaufschlagt werden soll. Nach jedem Stoßwellenimpuls wird die Lage der Linse 3 durch die Positioniervorrichtung verändert und der nächste Stoßwellenimpuls trifft einen anderen Punkt innerhalb des definierten Bereichs.Controlled, successive changes in the individual distances within a time interval make it possible to position the focus as desired in a three-dimensional area within the medium to be treated. This is particularly advantageous when a certain irregularly shaped area in the medium to be treated is to be subjected to shock waves. After each shock wave pulse, the position of the lens 3 is changed by the positioning device and the next shock wave pulse hits a different point within the defined range.

Zur Erzeugung eines Stoßwellenbereiches von ca. 20 Millimeter Durchmesser hat sich ein Taumeln der Linse 3 bei einer Stoßwellenfrequenz von ca. 20 Hertz als vorteilhaft herausgestellt, bei anderen Abmessungen der Stoßwellenbereiche sind auch andere Stoßwellenfrequenzen möglich.For the generation of a shock wave area of approximately 20 millimeters in diameter, a wobbling of the lens 3 at a shock wave frequency of approximately 20 Hertz has proven to be advantageous, with other dimensions of the shock wave areas other shock wave frequencies are also possible.

Selbstverständlich ist es auch möglich, eine bestimmte Anzahl von Stoßwellenimpulsen auf den gleichen Punkt zu richten und erst anschließend die Lage der Linse 3 zu ändern um den nächsten Punkt des zu behandelnden Bereichs ins Visier zu nehmen. Of course, it is also possible to direct a certain number of shock wave pulses to the same point and only then to change the position of the lens 3 in order to target the next point of the area to be treated.

Ein Haupteinsatzfeld für die vorliegende Erfindung liegt in medizinischen Anwendungen mit Stoßwellen - Applikationen von dreidimensionalen Bereichen, wodurch eine erhebliche Verkürzung der Therapiezeit erzielt wird. Eine örtliche Veränderung des Patienten während der Behandlung ist nicht mehr notwendig. Es lassen sich auf diese Weise beispielsweise Schulterverkalkungen, die über einen größeren Bereich des Schultergelenkes verteilt sind einfach und sicher behandeln.A main field of application for the present invention is in medical applications Shock wave applications of three dimensional areas, creating a significant Shortening the therapy time is achieved. A local change of the patient during treatment is no longer necessary. In this way, for example Shoulder calcifications that are distributed over a larger area of the shoulder joint treat easily and safely.

Der Einsatz der Erfindung ist nicht auf die hier beschriebenen Einsatzfälle beschränkt. Die vorliegende Erfindung läßt sich überall dort einsetzen wo man beliebige Materialien mit Stoßwellen behandeln möchte und ist anwendbar unter anderem zur Behandlung von Gewebe, Haut, Sehnen, Bänder, Knorpel bzw. Knochenstrukturen oder zur Schmerztherapie.The use of the invention is not limited to the applications described here. The The present invention can be used wherever any materials can be used Wants to treat shock waves and is applicable among other things for the treatment of Tissue, skin, tendons, ligaments, cartilage or bone structures or for pain therapy.

Claims (4)

1. Vorrichtung zum Fokusieren von akustischen Impulsen in einem Medium mit
  • - einer Quelle zur Erzeugung unfokusierter akustischer Impulse, welche entlang einer Zentralachse emitierbar sind,
  • - einer Koppelanordnung zur Einleitung der akustischen Impulse in das Medium
  • - einer die erzeugten akustischen Impulse in einem Fokus F bündelnden Fokusiereinrichtung
  • - einer Positioniervorrichtung, durch welche die Lage der Fokusiereinrichtung relativ zur Quelle veränderbar ist,
  • - einem Gehäuse, in welchem die Quelle, die Koppelanordnung, die Fokusiereinrichtung und die Positioniervorrichtung untergebracht ist, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - der Abstand des Fokus zur Quelle und/oder der Abstand des Fokus zur Zentralachse veränderbar ist.
1. Device for focusing acoustic pulses in a medium
  • a source for generating unfocused acoustic pulses which can be emitted along a central axis,
  • - A coupling arrangement for introducing the acoustic impulses into the medium
  • - A focusing device that bundles the generated acoustic pulses in a focus F.
  • a positioning device by means of which the position of the focusing device can be changed relative to the source,
  • - A housing in which the source, the coupling arrangement, the focusing device and the positioning device is housed, characterized in that
  • - The distance of the focus to the source and / or the distance of the focus to the central axis can be changed.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Positioniervorrichtung drei Aktoren (5) umfaßt, wobei die Aktoren (5) einerseits mit dem Gehäuse (6) und andererseits mit der Fokusiereinrichtung (3) verbunden sind.
2. Device according to claim 1, characterized in that
  • - The positioning device comprises three actuators ( 5 ), the actuators ( 5 ) being connected on the one hand to the housing ( 6 ) and on the other hand to the focusing device ( 3 ).
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2 dadurch gekennzeichnet, daß
  • - die Aktoren (5) an drei um 120 Grad zueinander versetzten Befestigungspunkten (4) am Rand der Fokusiereinrichtung (3) angreifen und
  • - durch jeden Aktor (5) die Distanz zwischen dem Befestigungspunkt (4) am Rand der Fokusiereinrichtung (3) und dem Befestigungspunkt des Aktors (5) am Gehäuse (6) beliebig und unabhängig von den übrigen Aktoren (5) veränderbar ist.
3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that
  • - Actuate the actuators ( 5 ) at three fastening points ( 4 ) offset from one another by 120 degrees on the edge of the focusing device ( 3 ) and
  • - The distance between the attachment point ( 4 ) at the edge of the focusing device ( 3 ) and the attachment point of the actuator ( 5 ) on the housing ( 6 ) can be changed as desired and independently of the other actuators ( 5 ) by each actuator ( 5 ).
4. Vorrichtung nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
  • - jeder Aktor (5) aus einem Spindeltrieb und einer Spindelachse (7) besteht und der Befestigungspunkt (4) am Rand der Fokusiereinrichtung (3) eine Mutter umfaßt, welche auf dem Gewinde der Spindelachse (7) sitzt.
4. Device according to one of the preceding claims, characterized in that
  • - Each actuator ( 5 ) consists of a spindle drive and a spindle axis ( 7 ) and the fastening point ( 4 ) on the edge of the focusing device ( 3 ) comprises a nut which is seated on the thread of the spindle axis ( 7 ).
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