-
Ultraschallsonde
-
Die Erfindung betrifft allgemein eine Vorrichtung zur Entfernung von
Materialien mittels Ultraschall und insbesondere eine Ultraschallsonde mit einem
piezoelektrischen Wandler und auswechselbaren Arbeitsspitzen für das Gebiet der
Zahnheilkunde und der Chirurgie.
-
Verfahren auf dem Gebiet der Zahnheilkunde und der Chirurgie, bei
denen Gewebe unter Einsatz einer Ultraschallsonde weggenommen wird, sind bekannt.
Aus der Zahnheilkunde sind beispielsweise verschiedenartige Ultraschall sonden mit
Arbeitsspitzen bekannt, welche bei einer Frequenz in der Grössenordnung von 30.000
Hz mit einem Hub von etwa 0,025 mm schwingen und die zur Entfernung von Zahnstein
und Belag von Zahnoberflächen eingesetzt werden. Eine als dünnes, hohles Titanrohr
ausgebildete Spitze der Sonde dient während der Entfernung von Zahnstein und Belag
durch Schwingungseinwirkung auch als Irrigatorleitung. Hierbei läßt man ein Fluid
durch Einwirkung der Schwerkraft durch die Spitze fliessen und erzielt dadurch eine
von der Spitze ausgehende Spülwirkung, während die Spitze Zahnstein- und Belagansammlungen
entfernt. Zur Entfernung von Anwachsungen unterschiedlicher Typen von den Zahnoberflächen
in den unterschiedlichen Mundbereichen sind auswechselbare Spezialspitzen in großer
Viel-
zahl vorhanden.
-
Weiterhin ist es in der Augenchirurgie bekannt, Katarakte unter Verwendung
herkömmlicher Katarakt-Stechtechniken durchzuführen, die, obwohl sie im allgemeinen
zufriedenstellend sind, eine lange Genesungszeit bis zu einigen Monaten zur Folge
haben. Kürzlich wurde unter der Bezeichnung "Phaco-Emulsification" ein Verfahren
bekannt, bei dem unter Einsatz einer Ultraschallsonde Katarakte aufgebrochen und
entfernt werden. Dieses Verfahren hat ein breites Anwendungsgebiet gefunden, da
dadurch die Genesungszeit merklich herabgesetzt wird; manchmal kann ein Patient
bereits am Tage nach der Operation wieder an seinen Arbeitsplatz zurückkehren. Das
erwähnte Verfahren zur Entfernung von Katarakten ist in dem Aufsatz "History of
Emulsification And Aspiration Of Senile Cataracts", von Charles D. Kelman in Transaction
of the American Academy of Ophthalmology and Otoaryngology", Band 78, Januar-Februar
1974, Seiten OP5-13 beschrieben. Dieser Artikel wurde ursprünglich bei dem ~78ph
Annual Meeting of the American Academy of Ophthalmology and Otoaryngology, Callas,
Texas, September 16-20, 1973" präsentiert. Bei diesem Verfahren wird eine als Hohlrohr
ausgebildete Spitze durch einen kleinen Einschnitt in die vordere Kammer des Auges
eingeführt und mit dem Kataraktgewebe in Kontakt gebracht. Die Sonde wird von Hand
gehalten, und die Spitze schwingt dann mit Ultraschallgeschwindigkeit. Mittels eines
hydrodynamischen Flusses einer Speziallösung wird ein Kollaps der Vorderkammer verhindert.
Wenn von der Kataraktmasse Kataraktgewebe in Form von Partikeln abgetrennt wird,
werden die Partikel durch die
Spitze der Ultraschallsonde entfernt.
Bei harten Katarakten weisen diese Partikel, die eine Tendenz dahingehend aufweisen,
mit den Kammerwänden in Kontakt zu kommen, einen Schleifcharakter auf. Bestimmte
Teile des Auges neigen mehr zu einer Schleifempfindlichkeit. Die Kataraktpartikel
müssen dementsprechend so aus der Vorderkammer abgeführt werden, daß sie keinesfalls
die Kammerwände berühren.
-
Während des Absaugens des Kataraktgewebes muß die Spitze der Ultraschallsonde
unter dem Sichtfeld eines Mikroskopes sehr sorgfältig manipuliert werden um zu verhindern,
daß anderes Gewebe als das Kataraktgewebe abgesaugt wird. Besonders kritisch ist
eine genaue Steuerung der Spitze in den Randbereichen des Kataraktes.
-
Bei bekannten Vorrichtungen tritt ein erheblicher Energieverlust dadurch
auf, daß die Verbindung zwischen den piezoelektrischen Kristallen und der Arbeitsspitze
der von Hand gehaltenen Sonde unzureichend ist. Der Grund für die unzureichende
Verbindung bzw. Kupplung besteht darin, daß die Kristalle derart in einem Gehäuse
angeordnet sind, daß sie sich nur längs eines sehr kleinen Teils der Arbeitsspitze
der Sonde erstrecken und die auf die Spitze aufgegebene Schwingungsenergie Schwierigkeiten
hat, die Masse des Spitzenkörpers zu überwinden.
-
Das Gehäuse der Sonde ist üblicherweise von einheitlichem Aufbau bzw.
einstückig ausgebildet. Zur Behebung elektri-
scher oder mechanischer
Störungen ist es dann und wann erforderlich, Servicearbeiten an der Sonde vorzunehmen.
-
Es ist schwierig, Zugang zu dem Inneren des Gehäuses zu erlangen.
Hat man dies erreicht, können die Einzelelemente der Sonde, beispielsweise die piezoelektrischen
Kristalle, nicht einfach auseinandergenommen werden.
-
Darüber hinaus werden üblicherweise während einer Operation mehrere
Spitzen benötigt, so beispielsweise Spitzen für die Entfernung von Zahnbelag oder
für eine Phaco-Emulsification. Diese Spitzen müssen während des chirurgischen Eingriffs
schnell ausgewechselt werden können. Bei den Ultraschallsonden der beschriebenen
Art kommt es häufig vor, daß die Spitzen in dem Gehäuse festhängen, und daß dadurch
der chirurgische Eingriff verlangsamt wird.
-
Mit der vorliegenden Erfindung soll in erster Linie eine neue und
verbesserte Ultraschallsonde vorgeschlagen werden9 bei der die Energieübertragung
auf die Arbeitsspitze verbessert und wirksamer ist.
-
Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist die Schaffung einer neuen
und verbesserten Ultraschallsonde, welche leicht auseinandernehmbar ist und entsprechend
den Erfordernissen gewartet werden kann.
-
Weiterhin soll mit der Erfindung eine neue und verbesserte Ultraschallsonde
geschaffen werden, bei welcher die Arbeits-
spitzen schnell auswechselbar
sind.
-
Weiterhin soll mit der Erfindung eine neue und verbesserte Sonde zur
Ultraschallentfernung von Gewebe geschaffen werden.
-
Weiterhin soll mit der Erfindung eine neue und verbesserte Ultraschallsonde
für die Durchführung der "Phaco-Emulsification" bei der Kataraktentfernung geschaffen
werden. Schließlich soll mit der Erfindung eine neue und verbesserte Sonde zur Kataraktentfernung
mittels der ~Phaco-Emulsification" geschaffen werden, bei der Katarakt-Partikel
vollständig aus der Vorderkammer des Auges zur Verhinderung eines Schadens an dem
empfindlichen Augengewebe aus der Vorderkammer herausgespült werden, und deren Arbeitssonde
sowohl in der Kataraktumgebung als auch in den Zentralbereichen des Kataraktes genau
steuerbar ist.
-
Der in den Ansprüchen gekennzeichneten Erfindung liegt die Intention
zugrunde, die bei den bekannten Ultraschallsonden auftretenden elektrischen und
mechanischen Unzulänglichkeiten zu beseitigen. Speziell wird das Problem gelöst,
wie man ein hohles, austauschbares Sondenrohr in wirksamer Weise mit einem piezoelektrischen
Ultraschallwandler koppeln kann.
-
Erfindungsgemäß weist eine Ultraschallsonde zur Entfernung von Gewebe
eines Menschen oder eines anderen Lebewesens, insbesondere zur Entfernung von Kataraktgewebe
aus dem Auge,
ein Gehäuse auf, welches eine durch ein Formkörperpaar
vorgespannte piezoelektrische Kristallwandleranordnung aufweist. Jedes der Wandleranordnung
zugeordnete Element ist auf einer hohlen Verbindungsstange angeordnet. Im Inneren
der hohlen Verbindungsstange sind auswechselbare Spitzen angeordnet, die jeweils
aus einem dünnen Titanrohr bestehen. Sie sind in verläßlicher Weise mit dem Gehäuse
verbunden. Die Wandleranordnung erstreckt sich längs eines wesentlichen Teils der
Spitze und sorgt so für eine wirksame Übertragung der Ultraschallenergie von dem
piezoelektrischen Wandler auf die Spitze. Die einzigartige Bauart der Sonde ermöglicht
einen schnellen und leichten Wechsel der auswechselbaren Spitzen.
-
Die piezoelektrische Kristallanordnung weist erste und zweite scheibenförmig
ausgebildete piezoelektrische Kristalle auf, die jeweils eine Mittelöffnung aufweisen.
Die Kristalle werden im Verhältnis zueinander linienförmig auf einer hohlen Verbindungsstange
im Gehäuse angebracht. Die Enden der Verbindungsstangen sind mit Gewinde versehen,
welche in Gewindeanordnungen einfassen, die in dem ersten Formkörper und einer verstellbaren
Mutter vorgesehen sind. Wenn die Kristalle zwischen den Formkörpern sitzen wird
der Abstand zwischen den Körpern durch Verstellung der FIutter zur Erzielung einer
Kristallvorspannung zwecks Erreichung eines maximalen Leistungsausgangs verstellt.
-
Ein Ende der Spitze erstreckt sich durch die hohle Verbindungsstange
in
das Gehäuse. Die Kristalle erstrecken sich über einen wesentlichen Teil der Verbindungsstange,
so daß eine hochwirksame Energieübertragung über die Stange zwischen den Kristallen
und der Spitze erfolgen kann.
-
Für einen schnellen Wechsel sind an der Spitze Einrichtungen zum schnellen
Lösen vorgesehen. Bei einer Ausführungsform weisen die Löseeinrichtungen einen Querstift
in dem Gehäuse auf, welcher zur Aufnahme eines in dem Ende der Spitze eingeformten
schlüssellochförmigen Schlitzes dient.
-
Zur Anbringung der Spitze wird diese in das Gehäuse eingesetzt und
solange gedreht, bis der Schlitz und der Stift in gleicher Richtung liegen. Dann
läßt man die Spitze auf den Stift aufschnappen. Bei einer anderen Ausführungsform
ist ein Teil der Innenwand der hohlen Verbindungsstange mit einem Gewinde versehen,
in welches eine Anordnung von Außengewinden eingeschraubt werden kann, die auf dem
Spitzenkörper vorgesehen ist. Die Spitze wird in das Gehäuse bis zum Anliegen an
der Verbindungsstange eingeführt und dann zwecks Verriegelung gedreht.
-
Das Gehäuse ist aus einem Preßstoff gefertigt, so beispielsweise aus
Kunststoff, und weist ein zentrales zylindrisches Element und ein Paar von Endteilen
auf. Die Endteile sitzen zwecks einer leichten Auseinandernehmbarkeit in einer Preßpassung
auf dem Zentralelement auf.
-
Zur Energiezufuhr zu den piezoelektrischen Kristallen wird
einer
zwischen den Kristallen angeordneten Scheibenelektrode eine hochfrequente Wechselspannung
zugeführt. Den Formkörpern, die mit den gegenüberliegenden Kristallflächen in Kontakt
sind, ist eine zweite Elektrode zugeordnet. Die Formkörper sind zusammen mit der
Verbindungsstange elektrisch leitfähig, so daß die Wechselspannung über die gesamte
Länge beider Kristalle aufgegeben wird. Da die gegenüberliegenden Enden der Kristalle
relativ zu den einander zugewandten Kristallflächen richtigphasig mit Energie beaufschlagt
werden, sind die auf das Ende der Verbindungsstange und die Spitze übertragenen
Schwingungskräfte maximal. Die Formkörper und Kristalle sind gegenüber dem Gehäuse
durch ein Paar von Isolatoren, so beispielsweise O-Ringe, isoliert.
-
Eine erfindungsgemäße Spitze zur Entfernung von Zahnbelag, die in
Verbindung mit der erfindungsgemäßen Ultraschallsonde verwendet wird, weist ein
dünnes, hohles Titanrohr auf, welches einen Körperteil und ein kurzes Endteil hat,
die gegenseitig unter einem stumpfen Winkel angeordnet sind.
-
Das Arbeitsende der Spitze weist eine erste Mündungsöffnung auf, durch
die Fluid ausgesprüht wird, wenn dieses Ende zur Entfernung von Zahnbelag gegen
die Zahnoberfläche gehalten wird. Das Ausströmen von Fluid aus der ersten Ausströmöffnung
unterstützt das Entfernen von Anwachsungen von der Zahnoberfläche und sorgt für
Irrigation. Eine zweite, im Abstand zum Arbeitsende der Spitze angeordnete Mündungsöffnung
sorgt für einen zweiten Fluidstrom, durch den die Zahnoberfläche
mit
einem breiteren, weniger intensiven Fluidstrom benetzt wird.
-
Eine weitere Arbeitsspitze, die zur Zerkleinerung von Augenkataraktgewebe
vorgesehen ist, weist ein dünnes Titanrohr mit einem sich verjüngenden Arbeitsende
auf. Zur Entfernung eines Kataraktes wird zunächst ein Einschnitt im Auge angebracht,
und es wird anschließend eine Vorder-Capsulektomie durchgeführt, um einen Zugang
zu dem Katarakt zu gewinnen. Ein medizinisches Rohr mit kleinem Durchmesser wird
in den Schnitt eingesetzt. Dann wird das Arbeitsende der Spitze durch das Rohr in
Kontakt mit dem Katarakt gebracht. Um den Katarakt zu zerkleinern, wird die Spitze
in Schwingungen versetzt, und das zerkleinerte Kataraktgewebe wird durch das Rohr
aus dem Auge nach außen befördert.
-
Das Rohr weist ein Einlaßende, ein Auslaßende und eine in der Rohrwandung
vorgesehene Öffnung auf. Der Zentralteil des Kataraktes wird dadurch zerkleinert,
daß die Spitze durch die Einlaß- und Auslaßenden des Rohres geführt wird, derart,
daß die Spitze längs der Rohrachse orientiert ist.
-
Zur Zerkleinerung der Randteile des Kataraktes wird die Spitze durch
die Wandöffnung und das Auslaßende des Rohres geführt, so daß die Spitze schräg
zur Tubenachse liegt.
-
Außer als Führung für die Spitze zwecks einer genaueren Positionierung
der Spitze während der Operation gegen das
Kataraktgewebe dient
das Rohr auch als Drainageführung für Kataraktpartikel, wodurch eine vollständige
Entfernung der Partikel aus der Vorderkammer des Auges sichergestellt wird.
-
Vorteile der Erfindung bestehen darin, daß die Spitzen schnell austauschbar
sind und einen Mittelkanal und eine MLindungsöffnung zur Zufuhr eines eine Irrigatorwirkung
aufweisenden Fluidstroms aufweisen können, daß die elektrische und mechanische Verbindung
zwischen dem piezoelektrischen Transducer und den Spitzen sehr wirkungsvoll und
schnell herstellbar ist, und daß die Ultraschallsonde von einfachem Aufbau ist,
und leicht zusammenbaubar und reparierbar ist.
-
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich für den Fachmann
aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung, in welcher die von dem Erfinder
als die bevorzugten Ausführungsformen angesehenen Ausführungsbeispiele der Erfindung
näher erläutert werden. Es versteht sich, daß die Erfindung auch in anderen und
unterschiedlichen Ausführungsformen verwirklicht werden kann, und daß viele Details
abgewandelt ausgeführt werden können, ohne den Gedanken der Erfindung zu verlassen.
Dementsprechend sind die Zeichnungen und die nachfolgende Beschreibung nur als Ausführungsbeispiele
und nicht in einschränkender Art zu verstehen. Es zeigen: Fig. 1 eine Seitenansicht
einer Ultraschallsonde mit einer
Ultraschallsonde mit einer einzigartigen
Spitze zur Entfernung von Zahnbelag entsprechend einem Aspekt der Erfindung; Fig.
2 eine Schnittdarstellung eines Ausführungsbeispiels der Sonde mit einer Darstellung
der Wirkungsweise der zur Entfernung von Zahnbelag vorgesehenen Spitze an den Zahnoberflächen;
Fig. 3 eine Explosionsdarstellung der Sonde gemäß Fig. 2, wobei ersichtlich ist,
daß in einem Ende der Spitze ein schlüssellochförmiger Schlitz vorgesehen ist, der
mit einem Querstift zusammenwirkt; Fig. 4 eine Endansicht im Querschnitt entsprechend
der Linie 4-4 in Fig. 2 mit einer detaillierteren Darstellung des Querstiftes; Fig.
5 eine perspektivische Darstellung einer Dentalspitze entsprechend einem zweiten
Aspekt der Erfindung; Fig. 6 eine Detaildarstellung der in Fig. 5dargestellten Spitze
in Zusammenwirken mit einer Verbindungsstange entsprechend einer zweiten Ausführungsform
der Erfindung; Fig. 7 einen Längsschnitt durch eine Sonde mit der in Fig. 5 dargestellten
Spitze; Fig. 8 eine Teilansicht einer Spitze, die in Verbindung
mit
einer Sonde für eine Phaco-Emulsification verwendet wird; Fig. 9 eine Draufsicht
auf ein Auge mit der Darstellung eines medizinischen Rohres, welches durch einen
Einschnitt im Auge in die Vorderkammer geführt ist, entsprechend einem verbesserten
Phaco-Emulsifications-Vorgang; Fig. 10 eine Darstellung der in Fig. 9 dargestellten
Spitze, die mit einem Zentralteil des Stars in Verbindung steht, wobei durch das
Rohr Starpartikel aus der Vorderkammer entfernt worden sind; Fig. 11 eine Querschnittsdarstellung
einer Star-Pulverisierung entsprechend der Linie 11-11 in Fig. 10, und Fig. 12 eine
Darstellung einer Spitze, die sich durch das medizinische Rohr in Kontakt mit einem
Umfangsteil des Stars befindet, wobei Starpartikel aus der Vorderkammer des Auges
durch das Rohr entfernt worden sind.
-
Wie aus den Figuren 1 bis 4 und zunächst unter Bezugnahme auf die
Fig. 1 und 2 ersichtlich, weist eine für eine Entfernung von Gewebe oder anderem
Material nach dem Ultraschallverfahren vorgesehene Ultraschallsonde 20 eine Handhabe
oder Gehäuse 22 auf, die eine piezoelektrische Wandleranordnung 24 enthält, die
dazu dient, Ultraschallvibrationen auf eine Arbeitsspitze 25 zu übertragen, die
vorzugs-
weise aus Titan besteht. Wie weiter unten näher erläutert
werden wird, erstreckt sich die Spitze 25 durch eine Zentralöffnung oder Bohrung
26 des piezoelektrischen Wandlers 24. Da der Wandler sich über einen wesentlichen
Teil der Spitze erstreckt, erfolgt eine sehr wirksame Energieübertragung zwischen
dem Wandler und der Spitze.
-
Das Gehäuse 22, welches vorzugsweise aus Kunststoff besteht, weist
ein zylindrisches Zentralelement 30 und Endteile 32, 34 auf. In dem Zentralelement
30 sind ringförmige Ausnehmungen 36 und 38 (Fig. 2) vorgesehen. Die Endteile 32,
34 weisen ringförmige Rippen 40 bzw. 41 auf. Die Rippen 40, 41 passen in die ringförmigen
Ausnehmungen 36, 38. Wenn die Endteile mit einem Preßsitz mit dem Zentralelement
verbunden werden, wie in Fig. 2 dargestellt, werden sie durch diese einander entsprechenden
ringförmigen Rippen und Ausnehmungen an dem Zentralelement 30 gehalten.
-
Wie aus den Figuren 2 und 3 ersichtlich weist die Wandleranordnung
24 ein erstes piezoelektrisches Kristall 46 und ein zweites piezoelektrisches Kristall
48 auf, welche innerhalb des Gehäuses 22 auf gegenüberliegenden Seiten einer scheibenförmig
ausgebildeten Elektrode 50 liegen. Die Kristalle 46, 48 und die Elektrode 50 sind
in dem Gehäuse 22 zwischen Formkörpern 42, 44 angeordnet, die aus einem elektrisch
leitfähigen Material, wie beispielsweise Aluminium, bestehen. Die Formkörper 42,
44 werden gemeinsam mit den Kristallen 46, 48 und der Elektrode 50 in ihrer axial
hin-
tereinander angeordneten Lage durch eine Verbindungsstange
58 in ihrer gegenseitigen Zuordnung gehalten, welche Offnungen 52, 54 in den Kristallen
46, 48 und eine Öffnung 56 in der Elektrode 50 durchfaßt.
-
Die Stange 58 ist als ebenfalls aus elektrisch leitendem Material,
wie Aluminium, gefertigtes Hohlrohr ausgebildet und weist mit Gewinden versehene
Enden 60, 62 auf. Das Ende 60 der Stange 58 ist mit einer Gewindebohrung 68 in einem
Bund 70 verbunden, und das Ende 62 der Stange 58 ist mit einer Gewindebohrung 64
in dem Formkörper 44 verbunden. Auf das Ende 60 der Verbindungsstange 58 ist darüberhinaus
eine Mutter 66 aufgeschraubt, die gegen den Formkörper 42 und den Bund 70 anliegt,
um den Formkörper 42 gegen den Kristall 46 zu halten. Die Bohrung 71 des Formkörpers
42 weist kein Gewinde auf.
-
Die piezoelektrische Wandleranordnung 24 ist in dem Gehäuse 22 dadurch
vorgespannt, daß sie unter Druck zwischen den Formkörpern 42, 44 liegt. Die Formkörper
42, 44 werden gegen die Wandleranordnung 24 einmal dadurch angedrückt, daß die Mutter
66 auf dem Gewindeende 60 der Verbindungsstange 58 solange angezogen wird, bis die
Anordnung 24 derart zusammengedrückt ist, daß ein maximales Ultraschall-Ausgangs-Signal
erzeugt wird. Dies kann dadurch erfolgen, daß das Schwingungs-Ausgangssignal der
Spitze 25 während des Festziehens der Mutter 66 überwacht wird. In der Praxis wird
Jedoch die Mutter entsprechend einem Maß festgezogen, welches
experimentell
ermittelt wurde und dazu führt, daß ein ausreichendes Ultraschall-Schwingungs-Ausgangssignal
von der Kristallanordnung 24 ausgeht. Die Mutter 66 wird dann an dieser Stelle mittels
des Bundes 70 arretiert.
-
Die Formkörper 42 und 44 sind gegenüber dem Gehäuse 22 mittels O-Ringen
72 und 74 elektrisch und mechanisch isoliert.
-
Die O-Ringe 72 und 74 lassen die Formkörper 42, 44 innerhalb des Gehäuses
22 gleiten, so daß während der Ultraschallschwingungen der Spitze 25 die Vibration
nicht auf das Gehäuse 22 übertragen wird. Dies ermöglicht dem Zahnarzt oder Chirurgen
eine genaue Steuerung der Spitze.
-
Die Spitze 25 ist als längliches, hohles Titaniumrohr ausgebildet,
welches ein Basisteil 76, einen Teil 78 mit grösserem Querschnitt und einen Arbeitsteil
80 aufweist. Wie aus Fig. 3 ersichtlich, liegt zwischen dem Basisteil 76 und dem
Teil 78 mit größerem Querschnitt eine Schulter 82.
-
Das Ende 83 des Basisteils 76 weist einen schlüssellochförmigen Schlitz
84 auf, der zum Einschnappen eines entsprechenden Querstiftes 86 im Gehäuse 22 vorgesehen
ist.
-
Wie aus Fig. 3 ersichtlich, wird die Spitze 25 durch den ersten Formkörper
42 und die Verbindungsstange 58 in das Gehäuse 22 eingesetzt. Der Stift 86 sitzt
in Öffnungen 87 und 88 in dem ersten Formkörper 42 und der Verbindungsstange 58.
Das Basisteil 76 der Spitze 25 schnappt mit dem Stift 86 ein, indem die Spitze 25
soweit gedreht wird, bis der schlüssellochförmige Schlitz 84 und der Stift 86 in
einer
Linie liegen und dann die Spitze auf den Stift zwecks Erzielung einer Schnappverbindung
aufgeschoben wird. Die Schulter 82 der Spitze 25 liegt gegen den Formkörper 44 an,
wie aus Fig. 2 ersichtlich.
-
Gemäß Fig. 2 wird der Wandleranordnung 24 durch eine Öffnung 88 in
dem Endteil 32 des Gehäuses 22 ein Hochfrequenzsignal von einer (nicht dargestellten)
Wechselspannungsquelle zugeführt. Eine Leitung 49 von einem Ende der Hochfrequenzquelle
wird mit der Elektrode 50 verbunden. Eine Leitung 51 von dem anderen Pol der Quelle
wird mit dem Formkörper 42 verbunden. Die einander zugewandten Flächen 46a und 48a
der Kristalle 46, 48 erhalten somit an der Elektrode 50 eine Polarität der hochfrequenten
Wechselspannung, und die gegenüberliegenden Flächen 46b, 48b der Kristalle 46, 48
erhalten eine Spannung von entgegengesetzter Polarität. Die Formkörper 42, 44, die
längs der Verbindungsstange 58 angeordnet sind, bilden eine alternierende Potentialdifferenz
zwischen den gegenüberliegenden Flächen 46b, 48b der Kristalle 46, 48 und den Flächen
46a, 48a, die gegen die Elektrode 50 anliegen.
-
Wenn zwischen den Formkörpern 42, 44 und der Elektrode 50 eine Wechselspannung
mit Ultraschallfrequenz anliegt, beispielsweise 50 KHz, schwingen die piezoelektrischen
Kristalle 46, 48 in bekannter Weise mit einer Ultraschallfrequenz. Die Größe der
Ultraschallschwingung ist beträchtlich, beispielsweise 1 mm, weil die Kristalle
46, 48 unter Druck
zwischen den Formkörpern 42, 44 gehalten werden,
und weil außerdem die die Energiezufuhr bewirkende Spannung vollständig auf die
Körper der Kristalle aufgegeben wird.
-
Die von den Kristallen 46, 48 ausgehende Ultraschallschwingung wird
mechanisch auf die Verbindungsstange 58 übertragen. Die Schwingungen werden dann
weiterhin mechanisch von der Verbindungsstange auf das Basisteil 76 der Spitze 25
übertragen. Der Kopplungsgrad zwischen den Kristallen 46, 48 und der Spitze 25 ist
sehr wirkungsvoll, weil die Schwingungen direkt auf die Verbindungsstange 58 aufgegeben
werden, welche sich längs einer wesentlichen Länge des Basisteils 76 der Spitze
25 erstreckt. Dadurch gibt die gesamte, aus den Kristallen 46, 48 und der Verbindungsstange
58 bestehende Baugruppe Schwingungen auf die Spitze 25 auf. Dies steht im Gegensatz
zu Vorrichtungen nach dem Stande der Technik, bei denen Ultraschallschwingungen
von einer piezoelektrischen Wandleranordnung direkt auf eine Spitze aufgegeben werden.
Da darüber hinaus den entgegengesetzten Seiten 46b und 48b der Kristalle 46 und
48 jeweils phasengleich relativ zu den Seiten 46a, 48a Energie zugeführt wird, wird
die Größe der auf die Verbindungsstange 58 aufgegebenen Schwingungsenergie maximiert.
-
Die Spitze 25 weist weiterhin einen Längskanal 90 (Fig. 2) auf, der
zur Zufuhr eines Irrigatorfluids von einer äußeren Fluidquelle (nicht dargestellt)
zu dem Arbeitsende der Spitze dient. Das Fluid wird dem Ende 94 des Bundes 70 durch
einen
Fluidleiter 96 (Fig. 3) zugeführt. Der Fluidleiter 96 ist
mittels einer Ringklammer 98 befestigt. Im allgemeinen wird das Fluid durch Wirkung
der Schwerkraft der Spitze 25 von einem Fluidbehälter (nicht dargestellt) aus zugeführt,
welcher oberhalb der Spitze 25 angeordnet ist, um dadurch einen kontinuierlichen
Fluidfluß zu erzielen. Ein typisches Fluid ist beispielsweise Leitungswasser zur
Dentalirrigation.
-
Die Spitze 25 ist entsprechend Fig. 2 und entsprechend einem Aspekt
der Erfindung als Spitze zur Entfernung von Zahnbelag ausgebildet und weist einen
Vorderteil 100 und einen weiteren Teil 102 auf. Der Vorderteil 100 und der weitere
Teil 102 sind in spitzem Winkel zueinander angeordnet. Der Vorderteil 100 verjüngt
sich zu einem Arbeitsende 92 und weist am Arbeitsende eine erste Mündungsöffnung
104 und eine zweite Mündungsöffnung 106 auf. Die zweite Mündungsöffnung 106 liegt
im Abstand zu dem Arbeitsende auf dem Vorderteil 100.
-
Während des Entfernens des Belages wird die Spitze 25 durch die Wandleranordnung
24 in Ultraschallschwingungen versetzt, während durch den Kanal 90 der Spitze 25
ein Fluidstrom in Richtung Arbeitsende 92 strömt. Das Fluid tritt aus der ersten
Mündungsöffnung 104 und spült die Oberflächen der Zähne wenn das Fluid die auf den
Zahnoberflächen angesammelten Ansammlungen durchschneidet. Das aus der ersten Mündungsöffnung
104 austretende Fluid spült die von den Zähnen abge-
schnittenen
Partikel weg und durchschneidet den Belag zwischen Zahnfleisch und Zähnen.Die Zähne
werden währenddessen durch das aus der zweiten Mündungsöffnung 106 austretende Fluid
einem breiteren, weniger intensiven Fluidstrom ausgesetzt. Die Kombination des aus
der ersten Mündungsöffnung 104 austretenden Fluids und des weniger intensiven Fluidstroms
aus der Mündungsöffnung 106 wirkt derart auf die Oberfläche der Zähne ein, daß Beläge
entfernt und die Zähne gereinigt werden. Aus Fig. 2 ist ersichtlich, daß dann, wenn
Partikel bei der Mündungsöffnung 104 von T1 entfernt werden, lose Partikel, die
in den Zahn T2 eindringen, durch den Fluidstrom aus der Mündungsöffnung 106 weggewaschen
werden.
-
Wie unter Bezugnahme auf das in den Figuren 2 bis 4 dargestellte Ausführungsbeispiel
erwähnt, ist die Spitze 25 mittels des schlüssellochförmigen Schlitzes 24 in dem
Schlitz in zuverlässiger Weise an dem Gehäuse 22 befestigt, und zwar dadurch, daß
eine Schnappverbindung mit dem Querstift 86 erfolgt. Entsprechend einer weiteren
Ausführungsform der Erfindung, die in den Figuren 5 bis 7 dargestellt ist, ist eine
Spitze 25a vorgesehen, die der Spitze 25 ähnelt. Hier ist jedoch anstelle des schlüssellochförmigen
Schlitzes 84 auf dem Basisteil 76a der Spitze eine Gewindeanordnung 108 vorgesehen.
Die Innenwand der Verbindungsstange 58a weist eine entsprechende Gewindeanordnung
110 (Fig. 7) auf, und die Spitze 25a erstreckt sich bis innerhalb der Verbindungsstange,
wobei die Gewinde 108 und 110, wie in Fig. 6 dargestellt, ineinandergreifen.
-
Um die Spitze 25a mit dem Gehäuse 22 zu verbinden, führt der Zahnarzt
oder Chirurg die Spitze einfach in die Öffnung des Endteiles 34 ein, bis die Gewindeanordnung
108 auf der Spitze 25a mit den Gewinden 110 in der Verbindungsstange 58 in Kontakt
kommt. Dann dreht der Zahnarzt oder Chirurg die Spitze solange, bis die Gewinde
108 in den Gewinden 110 verriegelt sind.
-
Für die Emulsionsbildung von grauem Star während eines Phaco-Emulsificationsprozesses
ist eine weitere Spitze 112 vorgesehen, die in Fig. 8 dargestellt ist. Die Spitze
112, die vorzugsweise aus Titan gefertigt ist, weist einen Kanal 114 zur Führung
eines Fluidstroms während der Emulsification in das Auge auf. Das Arbeitsende 116
der Spitze 112 ist, wie dargestellt, abgeschrägt. Der Durchmesser der Spitze ist
kleiner als 1 mm.
-
Unter Bezugnahme auf die Figuren 9 bis 12 wird ein einzigartiges Verfahren
zur Entfernung von Stargewebe aus einem Auge unter Verwendung der Sonde 20 entsprechend
der vorliegenden Erfindung beschrieben. Gemäß Fig. 9 wird in der Vorderkammer 122
eines Auges 120 ein Schnitt 118 von 3 mm eingebracht. Die Pupille 123 des Auges
ist gedehnt, und es wird zur Erlangung eines Zuganges zu dem Katarakt 124 (siehe
Fig. 11) eine vorbereitende Kapsulektomie durchgeführt.
-
Ein kurzer Abschnitt eines medizinischen Rohrs 126 von 3 mm Durchmesser
wird durch einen Schnitt 118 in die Vorkammer 122 eingeführt. Das Rohr 126 weist
eine Einlaßöffnung 128,
eine Auslaßöffnung 130 und eine Seitenwandöffnung
132 auf.
-
Ein Teil des Rohres 126 an der Auslaßöffnung 130 ist flanschförmig
ausgebildet, wie bei 134 dargestellt. Das Rohr 126 ist aus einem geeigneten Werkstoff
hergestellt, wie beispielsweise dem von der"Dow Corning Corporation" hergestellten
Werkstoff Silastic.
-
Wie aus Fig. 10 und 11 ersichtlich, wird die Spitze 112 durch das
Rohr 126 in die Vorkammer 122 des Auges 120 geführt, bis ein Kontakt mit dem Katarakt
124 hergestellt ist. Die Spitze 112 ist mit einem Mittelteil des Kataraktes 124
in Kontakt, wie dargestellt, und wird längs der Längsachse des Rohres 126 positioniert,
indem die Spitze in die entsprechende Lage zwischen der Einlaßöffnung 128 und der
Auslaßöffnung 130 des Rohres gebracht wird. Die Spitze 112 schwingt mit Ultraschallfrequenz
während ein geeignetes Fluid, so beispielsweise eine salzhaltige Lösung aus dem
Arbeitsende 116 ausströmt. Da das Arbeitsende 116 der Spitze 112 das Kataraktgewebe
pulverisiert, tendiert das aus dem Ende 116 austretende Fluid dazu, die Vorkammer
122 im Gleichgewicht zu halten. Der Betrag des in die Kammer 122 des Auges 120 durch
das Ende 116 der Spitze 112 eintretenden Fluid kompensiert daher den aus der Kammer
122 herausgeleiteten Fluidbetrag, wodurch eine Entleerung der Kammer verhindert
wird.
-
Die Kataraktpartikel und das Fluid (Fig. 10) werden aus der Vorderkammer
122 durch die Einlaßöffnung 128 und die Sei-
tenwandöffnung 132
des Rohres 126 abgeleitet. Das Rohr 130 wirkt daher 1.) als Drainagerohr zur Fluidableitung
aus dem Auge, wodurch Reibeigenschaften aufweisende Kataraktpartikel an einem störenden
Einwirken auf Gewebeteile des Auges gehindert werden, und 2.) als Führungseinrichtung
zum Halten der Spitze 112 gegen die Kataraktmasse 124.
-
Aus Fig. 12 ist ersichtlich, daß das Rohr 126 die Spitze 112 auch
in Kontakt mit den Randbereichen des Kataraktes 124 führt. Dies erreicht der Chirurg
dadurch, daß er die Spitze 112 durch die Seitenwandöffnung 132 und Auslaßöffnung
130 des Rohres in Kontakt mit dem Katarakt 124 bringt.
-
Wenn die Spitze 112 in der in den Figuren 10 und 11 dargestellten
Lage arbeitet, kann die gesamte Ausdehnung des Kataraktes 124 von der Spitze 112
erreicht werden, und es kann eine genaue Führung der Spitze durch alle Bereiche
des Kataraktes 124 erfolgen.
-
Vorstehend sind, wie bereits erwähnt, lediglich bevorzugte Ausführungsformen
der Erfindung beschrieben. Es versteht sich jedoch, daß die Erfindung in den verschiedenartigsten
anderen Kombinationen und für die verschiedensten Anwendungszwecke eingesetzt werden
kann, und daß Änderungen oder Modifikationen im Rahmen des Erfindungsgedankens möglich
sind.
-
Zusammenfassung Eine zur Verwendung in der Zahnheilkunde oder in
der Chirurgie vorgesehene Ultraschallsonde (20) weist eine piezoelektrische Kristall-Transducer-Anordnung
(24) auf, die unter Vorspannung zwischen zwei Formteilen (42, 44) in einem Gehäuse
(22) angeordnet ist. Die Formteile sind gemeinsam mit der Transducer-Anordnung auf
einer hohlen Verbindungsstange (58) angeordnet. Eine in der hohlen Verbindungsstange
angeordnete auswechselbare Arbeitsspitze (25) ist verläßlich mit dem Gehäuse verbunden.
-
Bei einer ersten Ausführungsform (Fig. 3) weist ein Ende (83) der
Spitze einen schlüssellochförmigen Schlitz (84) auf, der zur Erzielung einer Schnappverbindung
auf einen Querstift (86) in dem Gehäuse aufschiebbar ist. Bei einer anderen Ausführungsform
(Fig. 5) weist der Spitzenkörper eine Gewindeanordnung (108) auf. Dieses Gewinde
greift in eine korrespondierende Gewindeanordnung (110) auf der Innenwand der Verbindungsstange
ein.
-
Da sich die Transducer-Anordnung längs eines wesentlichen Teils der
Spitze erstreckt, erfolgt eine höchst wirkungsvolle Energieübertragung zwischen
der Transducer-Anordnung und der Spitze. Weiterhin werden gesonderte Spitzen zur
Entfernung von Zahnbelag und zur chirurgischen Behandlung von Katarakten (25 bzw.
112) beschrieben, welche
in Verbindung mit der Ultraschallsonde
verwendbar sind.
-
Die Spitzen weisen wenigstens eine Ausströmöffnung (104, 114) auf,
durch die eine Irrigatorlösung auf die Arbeitsfläche austreten kann.