DE2431094B2

DE2431094B2 - Vorrichtung zur elektro-hydraulischen lithotripsie

Info

Publication number: DE2431094B2
Application number: DE19742431094
Authority: DE
Inventors: Eberhard Dipl.-Ing. 7000 Stuttgart; Walz Volker 7271 Rohrdorf Kern
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1974-06-28
Filing date: 1974-06-28
Publication date: 1976-05-13
Also published as: DE2431094A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur elektrohydraulischen Lithotripsic von Konkrementen der Harn- und Gallenwege mit einer in die Harn- bzw. GaI-lenwege cinführbaren flexiblen Sonde, die einen Sondenkopf hat, der zwei durch einen Isolierkörper isoliert angeordneten Elektroden aufweist, die zwischen sich

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eine in ihrer Länge definierte Enlladungsstrecke bilden und mit einer elektrischen Energiequelle zum Erzeugen von Entiadungsfunken verbindbar sind, wobei in den zwischen den Elektroden vorhandenen Raum w»n I₁₁ nern der Sonde her ein die Sonde durchdringender Zuführkanal einmündet, der an eine Flüss.gkeiisquelle anschließbar ist. . . . .

Die L iihotripsie von Blasensteinen wird seit einige lahren außer mit herkömmlichen mechanischen Lithotriptern und Ultraschall auch durch Anwendung dekirohydraulischer Energie bewerkstelligt. Auch im bereits eine hierauf aufbauende, d. h. sich elekmih\drauiischer Energie bedienende Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art bekanm. deren Sondenkopt sich .n Ureter zur Zertrümmerung von Uretcrstemen emkihren läßt Der mit Hilfe dieser Vorrichtung erzielhare Fffekt zur Zerspaltung von Ureterstemen beruht darauf daß die den Elektroden zugeführten elektrischen Impulse in einer in die Funkenkammer und in den ^ich zwischen dem Sondenkopf und dem zu zerkleinernden Ureterstein vorhandenen Ureierabschnitt über den Vmführkana! der Sonde eingeleiteten Flüssigkeit entladen. wobei die Entladungsfunken auf den Ureterstein einwirkende und dessen Zerstörung herbeiführende, durch steile Druckwellen bewirkte elastische Flüssigkeitssio ße erzeugen.

Die im Sondenkopf dieser bekannten Sonde angeordneten Elektroden sind durch zwei zueinander koaxial angeordnete Hohlzylinder gebildet, die gegen, seitig durch eine zwischen diesen eingebrachte Isolierung abgeschirmt sind. Am Vorderende des Sondenkopfes ist die von dessen freier Stirnseite aus zugängliche Funkenkammer geringer Tiefe vorgesehen, deren kreiszylindrischer Umfangsflächenteil durch die äußere. sich bis zum freien Stirnende des Sondenkopfes erstreckende, hohlzylindrische Elektrode gebildet ist. Die innere hohlzylindrische Elektrode endet am Boden der Funkenkammer.

Bei dieser Konstruktion ist nachteilig, daß sich die äußere Elektrode bis zum freien Stirnende des Sondenkopfes erstreckt und demgemäß der Überschlag der Entladungsfunken ohne äußere Abschirmung an diesem freien Stirnende des Sondenkopfes erfolgen kann, wobei infolge der gegenseitigen koaxialen Zuordnung der Elektroden der Funkenüberschlag an keiner definierten Stelle des Sondenkopfes stattfinden und dabei auf Grund der relativ geringen Tiefe der Funkenkammer sich die erzeugte Stoßwelle mit weitem Öffnungswinkel kugelförmig ausbreiten kann. Bei dieser Wirkungsweise» sind Traumatisierungen der Schleimhäute, hervorgerufen durch Verbrennungen, infolge Berühren der spannungsführenden Elektroden und durch den aus dem Funkenüberschlag resultierenden Druck nicht auszuschließen, ganz abgesehen von den mit der seitlichen Ausbreitung der Druckwelle verbundenen Gefahren (DT-AS 12 18 112).

Erwähnt sei ferner, daß eine weitere Einrichtung zum berührungsfreien Zertrümmern von im Körper von Lebewesen befindlichen Konkrementen vorgeschlagen wurde. Hier ist eine elektrische Funkenentladungsstrecke innerhalb eines als Wellenleiter dienenden Hohlkörpers angeordnet, der mit Wasser gefüllt ist und einen als Membran ausgebildeten Waiidteil hat, der auf den Körper in Richtung auf das Knnkrement aufgesetzt wird. Werden nun an der Eniiadungsstrecke Funken zum Überschlag gebracht, so werden Stoßwellen erzeugt, die auf die Membran und von dort auf das Konkrement übertragen werden. Diese Einrichtung

lann nur dann eingesetzt werden, wenn \on außen her

Jr ß_wellen einer bestimmten Stelle im Körperinnerei!

eführt werden können. Ein Hereinführen dieser

V [-richtung in das Körperinnere entlang dünner Röh-

ist wegen der Größe nicht möglich (DT-OS

23 51 247).

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur elektrohydraulisehen Lithotripsie zu tchaffen. bei deren Einsatz Verletzungen des umikgen-H η Gewebes durch Druck- und/oder Wärme weitgehend vermieden werden und die den erzeugten Stoßwellen eine vorbestimmte Richtung erteilt.

7ur Lösung dieser Aufgabe bedient sich die Erfindung einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art die dadurch gekennzeichnet ist, daß der Isolierkör- »ran seinem vorderen Ende .ein als Funkenkammer dienendes Sackloch hat. das nach vorne offen ist. und daß die Elektroden stabartig sind, mit ihren vorderen .Endstücken in die Funkenkammer hineinragen und mit ihren Stirnenden im Abstand vom offenen Ende der Funkenkammer endigen, derart, daß die Entladungsstrecke sich im Inneren der Funkenkammer befindet. iBei dieser Konstruktion demgemäß der Funkenüberschlag, von außen abgeschirmt, innerhalb der Funkenkammer an einer definierten Stelle, deren Lage durch entsprechende Anordnung der Elektroden derart gewählt werden kann, daß die Funkenentladung eine Stoßwelle optimaler Stärke bei exakter Ausrichtung in Achsrichtung des Sondenkopfes und extrem geringer Streuung erzeugt. Da der Funkenübcrschlag im inneren des Sondenkopfes erfolgt und die dabei im Sondeninneren Stoßwelle gewissermaßen gebündelt aus dem Vorderende des Sondenkopfes austritt, gewährleistet damit die erfindungsgemäße Konstruktion ein Höchstmaß an Sicherheit und Effektivität.

Es ergibt sich eine vorteilhafte Konstruktion, wenn die die Entladungsstrecke begrenzenden Umfangsieile der Stabelektroden sich im wesentlichen in einer durch die Längsachse der Funkenkammer gehenden Ebene befinden, vorzugsweise in gleichen Radialabständen von der Längsachse. In weiterer günstiger Ausgestaltung der Erfindung ist die Funkenkammer durch ein zylindrisches Sackloch gebildet, das im Querschnitt vorteilhaft kreiszylindrisch ausgebildet ist.

Eine noch stärkere Verringerung der radialen Streuung der durch den Entladungsfunken erzeugbaren Stoßwelle läßt sich hierbei in einfacher Weise dadurch erreichen, daß sich das Sackloch in Richtung seines offenen Endes verengt, vorzugsweise konisch verjüngt.

Außerdem ist es günstig, wenn die als Sackloch ausgebildete Funkenkammer einen parabolischer, Boden aufweist und wenn das Sackloch einen Durchmesser von ungefähr 0,4 bis 0,7 mm, vorzugsweise 0,6 mm. und eine Tiefe von mindestens 2 bis maximal 3 mm, vorzugsweise 2,5 mm, aufweist.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung befinden sich die die Entladungsstrecke begrenzenden Umfangsteiie der Stabelekiroden ungefähr in der hinteren Hälfte der zylindrischen Funkenkammer. Sie sind zweckmäßig durch die sich in der Funkenkammer befindenden Enden der Siabclekiroden gebildet. Dabei können die Stabelcktroden einander verschieden zugeordnet sein. Beispielsweise können sie im Sondenkopf bzw. in der Funkenkammer im wesentlichen parallel angeordnet sein, wobei sich bei einer derartigen Anordnung eine besonders günstige Konstruktion ergibt, wenn die die Entladungsstrccke begrenzenden Umfangsteiie sich an Aon uhuelwenen und auf einander zugerichteten, blanken Endslücken der zueinander parallelen Sianclektroden befinden. Bevorzugt findet jedoch eine konstruktion Anwendung bei der die Stabelektroden in Richtung des offenen Endes der Funkenkammer komergierer > und zur Langsachse der Funkenkammer symmetrisch oder in einer Ebene geringfügig neben der Ebene der Längsachse zu dieser symmetrisch angeordnet sind. Im Hinblick auf die notwendige geringe DurchmessergröUe des Sondenkopfes, die nicht wesentlich 2 mm ίο überschreiten soll, ist es günstig, wenn Siabelekiroden mit einem Durchmesser von ungefähr 0,4 mm Verwendung kommen und der Abstand der die Entladungsstrecke definierenden Umfangsteiie der Stabelektroden ungefähr 0.15 nun beträgt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel eines Sondenkopfes einer erfindungsgemäßen Vorrichtung dargestellt. Es zeigt

F ι g. 1 einen Längsschnitt des Sondenkopfes. F i g. 2 einen Querschnitt des Sondenkopfes entlang der Linie 2-2 der F ι g. 1.

Der Sondenkopf weist einen länglichen, rotationssymmetrischen, aus elektrisch nichtleitendem Material, vorzugsweise aus Polyoxidmethylen bestehenden Aulnahmekörper 10 auf. der im Querschnitt vorzugsweise kreis/yli;·.drisch ausgebildet ist und sich gemäß F ι g. I am rechten Ende konisch verjüngt. Die an diesem konisch verjüngenden Ende vorgesehene Stirnfläche 12 ist eben und senkrecht zur Längsachse ausgebildet. Die gegenüberliegende Stirnfläche 14 des Aufnahmekorpers ist ebenfalls eben ausgebildet und parallel zur Stirnfläche 12.

Von der vorderen Stirnfläche 12 ist in den Aulnahmekörper eine im Querschnitt vorzugsweise kreiszylindrische Funkenkammer 16 eingearbeitet, die durch eine einen ebenen Boden 18 aufweisende Sacklochbohrung gebildet ist. deren Länge etwas größer als der dritte Teil der Gesamtlänge des Aufnahmekörpers ist. In diese Funkenkammer 16 ragen in entsprechende Bohrungen des Aufnahmekörpers eingesetzte Stabelekiroden 20, 22 mit ihrem einen Endstück hinein, wobei sich das Stirnende diese Endstücke ungelahr im Bereich der halben Tiefe der Funkenkammer befindet. Die beiden Stabelektroden konvergieren in Richtung der Funkenkammer in der Weise, daß sich deren freien Endstücke in einer Ebene durch die Längsachse der Funkenkammer oder geringfügig daneben und in gleichen Radialabständen zur Längsachse befinden. Sie schließen demgemäß einen spitzen Winkel zwischen sich ein Die einander diametral gegenüberliegenden Umfangsteiie 24. 26 der beiden Stabelektroden, die den geringsten Abstand voneinander haben, begrenzen somit eine im Raum der Funkenkammer definiert angeordnete und mit a bezeichnete Entladungsstrecke entlang der sich der Überschlag der F.niladungsfunken auf Grund der den Elektroden zugeführten elektrischen Impulse vollzieht. Die beiden Stabelektroden sind in ihrer Länge vorzugsweise derart bemessen, daß ihre Enden ungefähr gleich weit von den benachbarten Stirnflächen 12 bzw, 14 des Aufnahmekörpers entfernt sind. Für den Anschluß der Stabelcktroden an entsprechenden elektrischen Zuleitungen weisen diese an ihrem Anschlußende eine zentrale zylindrische Bohrung •Hif in die ein Verbindungsleiter 30, der durch eine Isolation 32 isoliert ist, eingesteckt ist. Die Isolation 32 ist b<. hierbei bis an das Anschlußende der Stabelektroden geführt Die beiden Verbindungsleiter 30 sind außerdem an einer durch einen Impulsgenerator gebildeten elektrischen Energiequelle angeschlossen. In den Auf-

nahmekörpcr ist ferner ein Zuführkamil 34 eingearbeitet, der im wesentlichen zentral aus dem Boden 18 der Funkenkammer 16 austritt. Die beiden Slabelcktroden 20, 22 sowie der Zuführkanal 34 sind, wie F i g. 2 zeigt, dreiecksförmig im Aufnahmekörpcr angeordnet und nähern sich, wie aus den vorstehenden Ausführungen zu entnehmen ist, der Längsachse des Aufnahmekörpers. Die Verbindung zum Ztiführkanal ist durch eine in den Aufnahmekörper eingesetzte Metallhiilsc 36 geschaffen, an der ein Verbindungsschlauch 38 angeschlossen ist, der seinerseits mit einer Flüssigkeitsquclle in Verbindung steht. Der Aufnahmekörpcr befindet sich innerhalb einer vorzugsweise aus Stahl hergestellten Metallbüchse 40, durch deren Boden 42 die elektrischen Zuleitungen 30, 32 sowie die Metallhüise 36 hindurchgeführt sind. Die Metallbüchse 40 umschließt den Aufnahmekörper 10 satt, deckt jedoch dessen vordere Stirnfläche 12 nicht ab. Die Metallbüchse ist ihrerseits von einer schlauchartigen, elastisch biegsamen Umhüllung 43 umgeben, welche das offene, sich konisch verjüngende Stirnende der Metallbüchse umgreift, jedoch die Stirnfläche 12 des Aufnahmekörpers freiläßt. In dieser Umhüllung sind die elektrischen Zuleitungen 30. 32 sowie der Zuführschlauch 38 untergebracht. Diese aus Isolationsmatcrial bestehende Umhüllung bestimmt weilgehend die Flexibilität der Sonde und nimmt die mechanischen Kräfte bei der praktischen Handhabung auf. Der am Hinterende der Metallbüchse 40 von der Umhüllung umschlossene Raum 44 kann mit einem elastischen Material ausgefüllt sein, wodurch ein fließender Übergang vom Sondenkopf zum übrigen Teil der Sonde hergestellt werden kann. Mit 46 ist schließlich noch ein weiterer, schlauchartiger Mantel bezeichnet, der die Umhüllung 43 am Vorderendc des Sondenkopfes ersetzen kann, der jedoch nur im Bereich der vorderen Stirnseite 12 an der Metallbüchse 40 dicht befestigt ist. rückseitig in die schlauchartige Umhüllung 43 dicht übergeht und im übrigen die Metallbüchse lose umgibt. Dieser sehlauchartige Mantel ist. was nicht näher dargestellt ist. an einer Druekquelle. insbesondere an einer Druckluftquelle, ansehließbar und dadurch aufblähbar.

so daß sich der Durchmesser der Sonde, nachdem sie in die Harn- bzw. Gallenwcge eingeführt ist. vergrößert und dadurch die Sonde stabilisiert und ausgerichtet werden kann. Außerdem soll der Rückfluß der inji/icrten Flüssigkeit verhindert werden. Die strichpunktierten Linien sollen den Mantel 46 in aufgeblähtem Zustand verdeutlichen.

Ist die Sonde gelegt, wird über den Verbindungsschlauch 38 und den Zuführungskanal 34 eine geeignete

ίο Flüssigkeit in die Funkenkammer 16 eingeleitet und dadurch das Volumen zwischen dem Konkrcmcnt und dem Boden der die Funkenkammer 16 bildenden Sacklochbohrung gefüllt, wobei der aufgeblähte Mantel 46 ein Abfließen der Flüssigkeit verhindert. Danach werden die Stabelektroden über die elektrischen Zuleitungen 30. 32 in einem Impulsgenerator an die Hochspannung eines geladenen Kondensators gelegt. Durch die Zündung der im Entladungskreis zwischcngcschalteten Entladungsstrecke :i entleert sich der Kondensator mit einem Funkenüberschlag an den sich in der Funkenkammer befindenden Enden der Stabclektroden bei 24. 26 innerhalb der zuvor injizierten Flüssigkeit. Die gesamte gespeicherte Energie des Kondensators geht dabei schlagartig in die für den weiteren Aufbau des Funkenkanals benötigte thermische lonisationsenergie über. Diese hohe Energie bewirkt eine explosionsartige Erweiterung des sich in der Funkenkammer befindenden Funkenkanals. Dadurch wird in der diesen umgebenden Flüssigkeit eine hydraulische Druckwelle erzeugt, die bei der weiteren Ausbreitung zu einer Stoßwelle mit steller Front aufläuft. Ein Teil dieser Stoßwelle verläßt durch die vordere Öffnung der Funkenkammer 16 den Sondenkopf in axialer Richtung mit geringer radialer Streuung. Dadurch, daß der Funkcnübcrschlag innerhalb des Sondenkopfes erfolgt und die Stoßwelle gebündelt aus dem Sondenkopf austritt, bleibt das umliegende Gewebe weitgehend geschont. Eine Gefahr der Verbrennung bzw. eine Gefahr durch elektrisch nicht isolierte Teile besteht somit für den iv,-tienten nicht.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: 24

1. Vorrichtung zur elektrohydraulischen Lithotripsie von Konkrementen der Harn- und Gallenwege mit einer in die Harn- bzw. Gallenwege einfijhrbaren flexiblen Sonde, die einen Sondenkopf hat. der zwei durch einer. Isolierkörper isoliert angeordnete Elektroden aufweist, die zwischen sich eine in ihrer Länge definierte Entladungsstrecke bilden und mit einer elektrischen Energiequelle zum Erzeugen von Entladungsfunken verbindbar sind, wobei in den zwischen den Elektroden vorhandenen Raum vom Innern der Sonde her ein die Sonde durchdringender Zuführkanai einmündet, der an eine Flüssigkeitsquelle anschließbar ist. dadurch gekennzeichnet, daß der Isolierkörper (10) an seinem vorderen Ende ein als Funkenkammer (16) dienendes Sackloch hat, das nach vorne offen ist, und daß die Elektroden (20. 22) stabartig sind. mit ihren vorderen Endstücken in die Funkenkammer (16) hineinragen und mit ihren Stirnenden (24. 26) im Abstand vom offenen Ende der Funkenkammer (16) endigen, derart, daß die Entladungsstrecke sich im Inneren der Funkenkammer (16) befindet.

2. Vorrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabelektroden (20, 22) symmetrisch /ur Längsachse der Funkenkammer (16) sind.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecke zwisehen den Enden (24. 26) der Stabelcktroden (20. 22) gebildet ist.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Entladungsstrecke sich in der hinteren Hälfte der Funkenkummer (16) befindet.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Stabelektroden (20, 22) in Richtung des offenen Endes der Funkenkammer (16) konvergieren.

6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Enlladungsstrecke ungefähr 0,15 mm beträgt.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Slabelektroden (20, 22) einen Durchmesser von ungefähr 0,4 mm haben und aus einer Edelmetallegierung bestehen.

8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenkainmer (16) zylindrisch ist.

9. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenkammer (16) im Querschnitt kreisförmig ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Zuführkanal (34) in de,\ Boden der Funkenkammer (16) einmündet.