DE3038445A1 - Stosswellengenerator fuer medizinische anwendungsfaelle - Google Patents

Description

• Stoßwellengenerator für medizinische Anwendungsfälle
• Die Erfindung betrifft einen Stoßwellengenerator für medizinische Anwendungsfälle mit einer Funkenstrecke, die sich innerhalb eines Gehäuses befindet.
• Aus der DE-PS 21 51 247 ist eine Einrichtung zum Zertrümmern von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen mit einer Fokussierungskammer bekannt, wobei die Fokussierungskammer ein Teil eines Rotationsellipsoids ist und in deren einem Brennpunkt Stoßwellen durch Funkenentladung erzeugbar sind. Die Fokussierungskammer ist mittels einer elastischen Membran verschlossen und die Membran wird luftspaltlos am Körper in der Weise angelegt, daß sich das zu zertrümmernde Konkrement im zweiten Brennpunkt befindet. Die Einrichtung dient beispielsweise der Zerstörung von Nierensteinen ohne jeglichen operativen Eingriff. Der Nierenstein wird mittels eine Röntgenbildes in seiner Grösse und seiner Lage im Körper des Patienten lokalisiert. Dann wird der Stein mittels dosierbarer und fokussierter Stoßwellen beaufschlagt, so daß er zu einem feinen Grieß zerfällt, der leicht auf natürliche Weise herausgeschwemmt wird. Der Einrichtung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Stoßwellen an Material mit geringer Zugfestigkeit immer dann einen Abplatz- oder Zerstörungseffekt verursachen, wenn ein Übergang von einem Medium mit hohem zu einem Medium mit niedrigem Schallwellenwiderstand vorliegt.
• Es war nun herausgefunden worden, daß der Schallwellenwiderstand des menschlichen oder tierischen Gewebes ungefähr dem Schallwellenwiderstand des Wassers entspricht und sich der Schallwellenwiderstand der Konkremente davon erheblich unterscheidet. Es konnte auch nachgewiesen werden, daß Stoßwellen andere Körperteile des menschlichen Körpers nicht in Mitleidenschaft ziehen und daß die Knochen des menschlichen Körpers wegen ihrer hohen Zugfestigkeit und der Kürze des Impulses nicht beschädigt werden. Die Zerstörung von Konkrementen ist dabei abhängig von der Flankensteilheit des Druckanstieges der Stoßwellen. Die Grösse der abplatzenden Teile hingegen wird von der Dauer des Stoßwellenimpulses bestimmt. Um ein grosses Konkrement zu zerstören, kann es vorteilhaft sein, einen ersten Impuls längerer Dauer einzusetzen, damit das Konkrement in grössere Stücke zerbricht. Anschließend kann mit sehr kurzzeitigen Impulsen die Zerkleinerung in Bruchstücke erfolgen, die auf natürlichem Wege durch die Harnleiter ausgespült werden können.
• Aus der DE-PS 24 18 631 ist ein von außen anwendbarer Herzstimulator bekannt, der aus einem in Längsschnitt ellipsenförmigen Koppelgerät besteht, las auf die Oberfläche des Körpers eines Patienten im Herzbereich luftspaltlos aufsetzbar ist und bei dem in einem Brennpunkt des Koppelgeräts ein punktförmiger Druckwellengenerator in Form einer Funkenstrecke vorhanden ist.
• Dieser Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gerät zur Herz stimulation von aussen auf unblutigem Wege durch den Brustkorb hindurch zu schaffen, das insbesondere in der Notfallmedizin verwendbar ist. Angeregt werden soll die elektrisch und mechanisch stillstehende oder zu langsam schlagende Herzkammer (sogenannte Asystolie). Die vom Druckwellengenerator ausgehenden Druckwellen üben bei diesem Gerät mechanische Reize auf die Kammerwand des Herzens aus, die zu einer Herzstimulation führen. Mittels des Druckwellengenerators können Impulse ohne Gefahr für Patienten und Personal periodisch erzeugt werden, bis entweder die Herztätigkeit spontan aufrechterhalten wird oder die Maßnahmen zur Stimulation mit einem künstlichen Schrittmacher ergriffen werden können.
• Bekannt ist weiter aus der DE-PS 12 18 112 eine Vorrichtung zum Entfernen von Konkrementen aus Harnwegen mittels einer einführbaren, elektrodentragenden und mit einer elektrischen Energiequelle verbundenen elastischen Sonde. Stoßwellenkatheter dieser Art sind prinzipiell funktionstüchtig, haben aber den schwerwiegenden Fehler der offenen Funkenstrecke, wodurch es häufig zu mechanischen Zerstörungen und Verbrennungen der Blaseninnenschichten kam.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßwellengenerator für diagnostische oder therapeutische Anwendungsfälle zu schaffen, der durch Körperöffnungen einführbar ist und in Nähe des mit Stoßwellen zu beaufschlagenden Körperteils oder Konkrements bringbar ist und gleichwohl die Funkenstrecke das Körpergewebe nicht berührt und auch von diesem elektrisch isolierbar ist.
• Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sich die Funkenstrecke in einem Ballon befindet, der am Ende eines Katheters angeordnet ist und der Katheter in Körperhöhlen einführbar ist, wobei der Ballon am Ort der Applikation von Stoßwellen mittels einer Flüssigkeit aufgeweitet wird.
• Erfindungsgemäß ist es weiter vorteilhaft, wenn die Funkenstrecke sich in einem Reflektor innerhalb des Ballons befindet und der Reflektor zentrierbar ist.
• Bei einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Innenseite und/oder die Außenseite des Ballons zumindest teilweise elektrisch leitend beschichtet und mit der Abschirmung des Katheters verbunden.
• Wie bereits erwähnt kam es bei den bisher verwendeten Stoßwellenkathetern, die prinzipiell funktionstüchtig sind, wegen der offenen, unzentrierten Funkenstrecke häufig zu mechanischen Zerstörungen oder Verbrennungen des Gewebes, Dieser Nachteil wird beim Gegenstand der Erfindung durch die Zentrierung der Funkenstrecke innerhalb des aufgeweiteten Ballon vermieden. Um elektrische Auswirkungen der Entladung der Funkenstrecke des Stoßwellengenerators zu vermeiden, ist die Innenseite des Ballons elektrisch leitend und mit der Abschirmung des Katheters verbunden.
• Eine weitere Anwendung des erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators ist die Verwendung als Herzstimulator zur temporären Versorgung bei Ausfall des natürlichen oder eines künstlichen Schrittmachers dar. Der Stoßwellengenerator wird zur Stimulation des Herzens an der Spitze eines Katheters in die Speiseröhre eingeführt. Die gerichteten, in natürlicher Schlagfrequenz abgegebenen Stoßwellenpulse erreichen von der Speiseröhre aus unmittelbar das Herz und lösen Herzaktionen aus.
• Die bekannte Anwendung der transthorakalen elektrischen Stimulation des Herzens hat eine geringe Effizienz und eine Reihe bekannter Nebenwirkungen, z.B. schmerzhafte Brustwandmuskelkontraktionen.
• Die ebenfalls bekannte Stimulation mittels eines Elektrokatheters, das transvenös nach perkutaner Punktion zur-rechten Kammer vorgeschoben wird und dort intraventrikulär Systolen auslöst, eine Tachykardie oder Kammerflimmern unterbricht, funktioniert zuverlässig, erfordert zur Kontrolle der Positionierung der Katheterspitze jedoch ein Röntgengerät und ist dadurch für eine Notfallsituation wenig geeignet.
• Die bekannte Stimulation durch Einstichelektroden kann zwar schnelle Hilfe bringen, ist aber mit einer Reihe von Komplikationsmöglichkeiten behaftet, z.B. die Verletzung des Peri-, Epi- und Myokards.
• Die erfindungsgemäße Einrichtung, die an der Spitze eines Katheters in die Speiseröhre eingeführt wird, stimuliert das Herz unmittelbar durch nach vorn gerichtete Pulse. Eine Rückenlage des Patienten trägt zur guten mechanischen Ankoppelung bei, da sich das Herz in dieser Position der Speiseröhre nähert Die Stimulation durch die präkardialen Strukturen erfordert Pulsenergien von 0,04 - 1,5 Joule.
• Die unmittelbare Nähe von Herz und Speiseröhre erlaubt eine beträchtliche Reduktion der Pulsenergie, so daß die Gefahr eines traumatischen Geschehens vermieden wird. Die sichere Ankoppelung des Stoßwellengenerators an die Speiseröhre wird erfindungsgemäß durch einen Ballon an der Spitze des Katheters erzielt, in dessen Zentrum sich die Funkenstrecke befindet.
• Der Ballon wird nach dem Einführen und Positionieeren des Katheters durch eine Flüssigkeit aufgeweitet und zur Anlage gebracht. Eine elektrische Entladung über die Funkenstrecke erzeugt in der Flüssigkeit eine Stoßwelle, die ditr Wandung des Ballons und der Speiseröhre durchläuft und direkt auf das Herz trifft, wodurch z.B. bei Herzstillstand eine Herzaktion ausgelöst wird.
• Die Stimulation, die zur Erzielung der gewünschten Schlagfrequenz erforderlich ist, kann entsprechend der Situation des Patienten über den Vorhof oder die Herzkammer erfolgen.
• Sie kann sowohl festfrequent wie nach dem "Demand"-Prinzip arbeiten.
• Die möglichen Indikationen zur mechanischen Herz stimulation sind nach 1. Kardiale Notfälle - Adams-Stokes-Syndrom - Reanimation - Tachykardien 2. Prophylaktische Anwendung - Schrittmacherwechsel - Bradykardien nach Elektrokardioversion 3. Hämodynamische Untersuchungen - Koronare Herzkrankheit - Ididpathische hypertrophische Subaortenstenose 4. Elektrolphysiologische Untersuchungen - Initiierung und Terminierung von Tachykardien - Bestimmung der Sinusknotenerholungszeit - Erkennung von Patienten mit Gefahr des plötzlichen Herztodes - Erkennung einer latenten Überdigitalisierung.
• Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.
• Fig. 1 zeigt die prinzipielle Darstellung eines erfindungsgemäßen Katheters und Fig. 2 und 3 Schnittansichten einer fokussierenden und nichtfokussierenden Funkenstrecke.
• Der Katheter 2 besteht aus einer Kupplung 4, einer koaxialen, flexiblen Stromzuführung 6, um die Schläuche 8 und 10 herumgelegt sind und einer glatten, elastischen Hülle 12, welche zur Orientierung Längs- und Quermarkierungen (nicht gezeigt) trägt. Eine Flüssigkeitsversorgung 14 dient gleichzeitig der Entgasung einer Funkenstrecke 16 und zur Aufweitung eines Ballons 18. Die mechanische Verbindung 20 von Katheterspitze 22 und Ballon 18 bildet die Zentrierung der Funkenstrecke 16. Ein Flüssigkeitsvorrat befindet sich in einem dichten Gefäß 24, das ein druckgesteuertes Gaspolster 26 enthält. Eine Umlaufpumpe 28 fördert die Flüssigkeit in den Zuleitungsschlauch 8 zur Funkenkammer 16 und transportiert die Flüssigkeit über den Rücklauf 10 in das Gefäß 24. Im Rücklauf befindet sich ein Gasabscheider 30, in dem die bei der Entladung entstehenden Gase aus dem Kreislauf entfernt werden.
• Die elektrische Versorgung der Funkenstrecke 16 erfolgt mittel der Stromzuführung 6. Die Stimulationsfrequenz und die Triggerung derFunkenstrecke 16 wird von Geräten bekannter Bauart gesteuert.
• Der Ballon 18 besteht aus einem hochflexiblen Material (z. B.
• Polyurethan), seine Wandstärke ist kleiner als ein Millimeter und sein Durchmesser beträgt einige Millimeter.
• Fig. 2 zeigt eine Funkenstrecke 16 in Draufsicht, wobei die Stoß- oder Druckwellen von einer Wandung 34 in der Weise reflektiert werden, daß sie außerhalb des Ballons 18 in einem Brennpunkt 36 zusammentreffen. Durch entsprechende Drehung der Hülle 12 kann somit eine fokussierte Stoßwelle an jeden gewünschten Punkt gebracht werden.
• Beim Gegenstand von Fig. 3 findet keine Zentrierung statt; hier tritt die Stoß- oder Druckwelle frei durch ein Fenster 38 aus.

Claims (3)

1. Patentansprüche: Stoßwellengnerator für medizinische Anwendungsfälle mit einer Funkenstrecke, die sich innerhalb eines Gehäuses befindet, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse ein Ballon (18) ist, der sich am Ende eines Katheters (2) befindet, der in Körperhöhlen einführbar ist, und daß der in eine Körperhöhle eingeführte Ballon (18) mittels einer Flüssigkeit aufweitbar ist.
2. 2. Stoßwellengenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Funkenstrecke (16) sich in einemReflektor innerhalb des Ballons (18) befindet und zentrierbar ist.
3. 3. Stoßwellengenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Innenseite und/oder Außenseite des Ballons (18) zumindest teilweise elektrisch leitend beschichtet ist und mit der Abschirmung des Katheters in Verbindung steht.