DE3312014C2 - Einrichtung zur berührungsfreien Zertrümmerung von Konkrementen im Körper von Lebewesen - Google Patents

Einrichtung zur berührungsfreien Zertrümmerung von Konkrementen im Körper von Lebewesen

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DE3312014C2 DE19833312014 DE3312014A DE3312014C2 DE 3312014 C2 DE3312014 C2 DE 3312014C2 DE 19833312014 DE19833312014 DE 19833312014 DE 3312014 A DE3312014 A DE 3312014A DE 3312014 C2 DE3312014 C2 DE 3312014C2
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Abstract

Es wird eine Einrichtung zur berührungsfreien Zertrümmerung von Konkrementen im Körper von Lebewesen beschrieben, insbesondere zum Zertrümmern von Nierensteinen unter Zuhilfenahme von Stoßwellen, die auf das Konkrement fokussiert werden. Zur Erzeugung der Stoßwellen ist eine Metallmembran vorgesehen, die an ein eine Gegenkraft ausübendes Übertragungsmedium angrenzt. Die Metallmembran ist durch eine dünne Isolierschicht von einer auf der Stirnseite eines Trägers aufgebrachten flachen und spiralförmigen Leiteranordnung getrennt, die mit einem elektrischen Impuls bestimmter Stärke und Zeitdauer beaufschlagbar ist. Durch diese Ausgestaltung werden die Stoßwellen auf elektromagnetischem Weg erzeugt. Es besteht daher keine Abhängigkeit mehr von einer Flüssigkeit als Übertragungsmedium. Außerdem können Intensität und Dauer der erzeugten Stoßwellen auf einfache Weise und unabhängig verändert werden.

Description

a) Zur Erzeugung der Stoßwellen ist eine an ein eine Gegenkraft ausübendes Übertragungsmedium angrenzende Metallmembran (9) vorgesehen, die durch eine dünne Isolierschicht (10) von einer auf der Stirnseite eines Trägers (la, 31) aufgebrachten flachen und spiralförmigen Leiteranordnung (12, IT) getrennt ist, die mit einem elektrischen Impuls bestimmter Stärke und Zeitdauer beaufschlagbar ist,
b) die Leiteranordnung (12,12') ist auf ihrer an die Metat&nembran (9) angrenzenden Seite zu einer Kugeikaiottenfiäche (Ii, ii') ausgestaltet,
c) an diese Kugelkalottenfläche (11, 11') ist die Metallmembran (9) unter dem Druck des Übertragungsmediums angedrückt
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (12) auf einer als rotationssymmetrische Fokusfläche ausgebildeten Stirnfläche des Trägers (\a) aufgebracht ist
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf einer Kugelkalotte (34, 34') aufgebrachte Leiteranordnung aus mehreren Einzelspiräien (35,36,37,38) besteht
4. Einrichtung nach Αηερπκ+ 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiteranordnung (12') aus einem Flachband (25) gebildet ist, das mit seinen größeren Seitenflächen elektrisch isoliert aufeinanderliegend zusammengewickelt und mit der der Metallmembran (9) zugewandten Seite zu einer Kugelkalottenfläche (H') ausgebildet ist.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Flachband (25) in den Träger, vorzugsweise in einen aus einem Kunstharz bestehenden Träger eingegossen ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran (9) rotationssymmetrisch, aber mit radial unterschiedlich wirksamen Querschnitten ausgebildet ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallmembran als ein Ring (9a) ausgebildet ist
8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Ring (9a) als Metallbeschichtung auf einer im übrigen kreisförmig ausgebildeten Folie (32) vergesehen ist.
9. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Krümmungsradius der Kugelkalotte (34,34') des Trägers verstellbar ist.
10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsmedium eine unter einem gewissen Druck stehende Flüssigkeit ist, die in einem Hohlraum (2) aufgenommen ist, der auf einer Seile von der Metallmembran (9) und auf der dieser gegenüberliegenden Seite von einer nachgiebigen Abdeckung (3) abgeschlossen ist, die einen nach außen weisenden Ansatz (Za) zum Anlegen an die Körperoberfläche (6) des zu behandelnden Körperteiles aufweist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet daß der Hohlraum (2) über einen Anschlußstutzen (7) an eine steuerbare Druckquell'j angeschlossen ist
12. Einrichtung nüch Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet daß der Hohlraum (2) in einem Gehäuseteil (Ib) untergebracht ist der zusammen mit einem weiteren Gehäuseteil (\a) zur Einroannung der Metallmembran (9) und einer als Isolierschicht (10) dienenden Folie vorgesehen ist
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet daß der weitere Gehäuseteil (\a) als Träger für die Leiteranordnung (12) dient
14. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß als Übertragungsmedium ein unter Vorspannung stehender Kopplungskörper (22) aus einem Material mit niedrigem Schubmodul vorgesehen ist
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet daß der Kopplungskörper (22) aus gummieiastischem Material besteht
16. Einrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet daß der Kopplungskörper (22) einstückig mit dem Ansatz (3a,Jzum Anlegen an den zu behandelnden Körperteil ausgebildet ist.
17. Einrichtung nach Anspruch f6, dadurch gekennzeichnet daß der Kopplungskörper (22) in eine Haltehülse (21) eingespannt ist
18. Einrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet daß der Durchmesser der Haltehülse (21) veränderbar ist
Die Erfindung geht aus von einer Einrichtung zur berührungsfreien Zertrümmerung von Konkrementen im Körper von Lebewesen unter Zuhilfenahme von Stoßwellen, die auf das Konki-emerrc*okussiert werden.
Einrichtungen dieser Art sind bekannt (DE-PS 23 51 247 und DE-PS 26 35 635). Diese bekannten Einrichtungen arbeiten mit Unterwasserfunkenstrecken zur Druckwellenerzeugung und mit elliptischen Spiegeln zur Fokussierung der Stoßwellen auf das Konkrement. Einrichtungen dieser Art liefern zwar im Fokus die für die Konkrementzerstörung erforderlichen Drucke von ca. 1 kbar, besitzen jedoch die Nachteile des Abbrandes der Funkenelektroden, der dadurch begrenzten Lebensdauer der Einrichtung sowie eines hohen Wartungsaufwandes. Dazu kommt, daß die hohen Funkenspannungen von ca. 15 kV vom Patienten isoliert werden müssen, der zur Behandlung von Nierensteinen mit dem Rücken nach unten in ein Flüssigkeitsbad gebracht werden muß und dort während der relativ langen Behandlungsdauer auch verweilen muß. Nachteilig ist bei den bekannten Einrichtungen auch, daß sich der Fokusdruck, die Fokusausdehnung und der Fokusort bei aufeinanderfolgenden Entladungen nur verhältnismäßig schlecht reproduzieren läßt und daß Veränderungsmöglichkeiten von Stoßwellendauer und Druckamplitude nicht gege« ben sind.
Andere bekannte Einrichtungen zur berührungsfreien Zertrümmerung von Konkrementen benutzen Ultraschall (DE-OS 31 19 295). Solche Einrichtungen haben aber keinen Einzug in die Praxis gehalten, da ihre Wirksamkeit bei der Konkrementzertrümmerung nicht nachgewiesen ist und weil gesundes Gewebe durch Ultraschall sehr empfindlich und schädlich beeinträchtigt
werden kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde eine Einrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, mit der eine bessere Reproduzierbarkeit der erzeugten Stoßwellen erreicht werden kann und Stoßwellendauer und Druckamplitude im Fokus veränderbar ist
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst Durch diese Ausgestaltung werden die Stoßwellen auf elektromagnetischem Weg und nicht durch Funkenentladung erzeugt Bei dieser Ausgestaltung besteht daher keine Abhängigkeit mehr von einer Flüssigkeit als Übertragungsmedium und es ist auch möglich, Intensität und Dauer der erzeugten Stoßwellen auf einfache Weise und unabhängig voneinander zu verändern. Damit ergeben sich neue Möglichkeiten für die Optimierung der Therapie.
Weitere Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Durch die Erfindung können auch unkontrollierte sekundäre Druckstöße vermieden werden, die aufgrund der mit einer Funkenentladung in Flüssigkeiten vei bundene Kavitation auftreten. Vorteilhaft ist auch, daß niedrigere Druckamplituden der Stoßwelle bei vofi ausgebildeter Stoßfront im Nanosekundenbereich möglich sind. Dies kann z. B. erreicht werden durch Betrieb des Systems mit einem Rechteckentladungssignal kurzer Anstiegszeit aus einer Kondensator-Spulenkette oder einem anderen Hochleistungspulsgenerator. Die Schußfolge kann mit der Erfindung auch höher sein, weil keine Funkenentladung eingesetzt werden muß.
Es ist zwar bekannt (Proceedings, IHrd International Congress, Acoustics 1959, Part I, S. 326 bis 329, Elsevier Publishing Company 1961), daß Druckstöße ab 1 usec Dauer in Höhe von ca. 100 bis 700 bar als ebene Druckstöße elektromagnetisch in Wasser erzeugt werden können. Der Erfindung liegt demgegenüber die Erkenntnis zugrunde, daß auf solche Weise auch fokussierende Stoßwellen erzeugt werden können. Diese können je nach der Steuerung der elektrischen Impulse, die der Erzeugung eines hohen Magnetfeldes in der spulenförmigen Leiteranordnung dienen, eine rasche Folge von aufeinanderfolgenden Schüssen auf ein Konkrement ausüben, deren Stärke und Intensität durch die elektrischen Impulse steuerbar ist.
Eine eiufache Realisierung läßt s'ch erreichen, wenn die Leiteranordnung auf einer als rotationssymmetrische Fokusfläche, insbesondere als Kugelkalotte ausgebildeten Stirnfläche des Trägers aufgebracht ist Die abgegebene Stoßwelle weht dann ihr Maximum in einem verhältnismäßig eng begrenzten Fokus auf, der durch geeignete und an sich bekannte Maßnahmen mit der Stelle des zu zertrümmernden Konkrementes zusammengelegt werden muß. Es ist dabei nicht unbedingt notwendig, nur eine durchgehende Leiteranordnung in der Form einer kugelkalottenförmigen Spule vorzusehen. Die Leiteranordnung kann auch aus mehreren Einzelspiralen bestehen, die auf der Kugelkalotte angebracht sind.
Eine besonders einfache Ausführungsform wird erreicht, wenn die Leiteranordnung aus einem Flachband gebildet ist, das mit seinen größeren Seitenflächen isoliert aufeinanderliegend zusammengewickelt ist. Diese Flachbandspirale kann dann in einen Träger, vorzugsweise in einen aus einem Kunstharz bestehenden Träger eingegossen sein, so daß sich eine wiederstandsfähige und stabile Ausbildung für die Leiteranordnung ergibt. Es ist nun möglich, die Flachbandspirale von vornherein so aufeinanderzuwickeln, daß mindestens die eine Seite der fertigen Spirale schon eine Kugelkalottenform besitzt Einfacher ist es jedoch bei dieser Ausführungsform, wenn eine Seite der in den Träger eingegossenen Flachbandspirale nachträglich zu der Kugelkalottenform ausgearbeitet wird, was beispielsweise durch einfaches Ausdrehen geschehen kann. Bei einem solchen Vorgang wird Trägermaterial und ein Teil des Materiales der Flachbandspule abgedreht. Es hat sich gezeigt, daß die elektromagnetische Wirkung einer so ausgebildeten Spule die gleiche ist wie die einer beispielsweise aus einem Draht gleichen Durchmessers gewickelte Spule, die sich sehr viel schwieriger herstellen läßt
Da sich auch gezeigt hat, daß die von der Spule auf die Metallmembran ausgeübten Abstoßungskräfte, die zur Erzeugung der Stoßwelle führen, nicht gleichmäßig über deren Querschnitt verteilt sind, ist es vorteilhaft, wenn die Metallmembran zwar rotationssymmetrisch, aber mit radial unterschiedlich wirksamen Querschnitten ausgebildet sind. Die Metallmpmbran kann so vor einer Überbelastung geschützt wev«n, so daß auch die Gesamtlebensdauer der neuen Einrichtung weiter erhöht wird. Zweckmäßig wird die Metallmembran als ein Ring ausgebildet, der beispielsweise als eine Metallbeschichtung auf einer im übrigen kreisförmig ausgebildeten Membran hergestellt sein kann.
Die neue Einrichtung macht es, wie bereits erwähnt, notwendig, daß der Fokus der Einrichtung auf das in zerstörende Konkrement eingestellt wird. Da gleichzeitig aber die Übertragung der erzeugten Stoßwelle in den Körper erforderlich ist, muß das Übertragungsmedium auch eng am Körper anliegen. Um dann eine Variation des Fokus zu erreichen, ist es vorteilhaft, wenn der Krümmungsradius der Stirnfläche des Trägers, auf dem die Leiteranordnung aufgebracht ist, verstellbar ist Da sich eine solche Anordnung nur verhältnismnäßig aufwendig realisieren läßt, ist es einfacher, wenn das Übertragungsmedium eine unter einem gewissen Druck stehende Flüssigkeit, o. dgl. ist, die in einer Kammer aufgenommen ist, die auf einer Seite von der Metallmembran und auf der dieser gegenüberliegenden Seite von einer nachgiebigen Abdeckung abgeschlossen ist, die einen nach außen weisenden Ansatz zum Anlegen an den zu behandelnden Körperteil aufweist Bei dieser Ausgestaltung wird es möglich, den Ansatz beispielsweise durch Zwischenfügung von Zusatzscheiben o. dgl. so zu variieren, daß eine Fokuseinstellung auf das Konkrement möglich wird. Wird die Kammer mit der Flüssigkeit über ein Anschlußrohr an eine steuerbare Druckquelle angeschlossen, so ergibt sich auch die Möglichkeit, durch Veränderung des Druckes in der Kammer die Abdeckung und damit auch den Ansatz lm verstellen, so daß ebenfalls eine Anpassung des Fokus an den Körperteil möglich wird. Diese Ausführungsform weist den Vorteil auf, daß die Kammer in einem Gehäuseteil untergebracht sein kann, der zusammen mit einem weiteren Gehäuseteil zur Einspannung der Metallmembran und einer als Isolierschicht dienenden Folie ausgebildet seir kann, wobei der weitere Gehäuseteil auch gleichzeitig der Träger für die Leiteranordnung sein kann öder den Träger für die Leiteranordnung aufnimmt Es ergibt sich so eine sehr handliche Einrichtung, bei deren Einsatz der Patient nicht in einem Wasserbad liegen muß, die vielmehr auch — bei der Zertrümmerung von Nierensteinen — dem zu der Behandlung auf dem Bauch liegenden Patienten aufgesetzt werden kann. Die Bestimmung des Konkrementes kann in bekannter Weise durch Röntgenaufnahmen von zwei Seiten her erfolgen, wobei durch Koordinatenbestimmung
dann der Fokus der neuen Einrichtung auf das Konkrement ausgerichtet wird. Auch bei diesem Ausrichtvorgang ist es vorteilhaft, daß der Patient frei zugänglich von allen Seiten bleibt und nicht mit dem Rücken nach unten in ein Wasserbad gesenkt werden muß.
Die neue Einrichtung weist auch den Vorteil auf, daß das Übertragungsmedium, wie bereits angedeutet, keine Flüssigkeit mehr sein muß. Als Übertragungsmedium kann vorteilhaft nämlich auch ein unter Vorspannung stehender Übertragungskörper aus einem Material mit niedrigem Schubmodul vorgesehen sein, der beispielsweise als ein Kopplungspuffer aus gummielastischem Material hergestellt sein kann. Dieser Kopplungspuffer kann einstückig mit dem Ansatz zum Anlegen an den zu behandelnden Körper ausgebildet sein und in eine Haltehülse eingepreßt sein. Diese Ausgestaltung bietet den Vorteil, daß die Haltehülse in ihrem Durchmesser veränderbar ausgebildet sein kann, so daß dadurch zum einen der Anpreßdruck des Kopplungspuffers an die Metallmembran kommt, aber auch bei geeigneter Ausbildung die Lage des freien Ansatzes des Kopplungspuffers verändert werden kann, so daß auch hierdurch eine Verschiebung des Fokus gegenüber dem zu behandelnden Körperteil möglich ist.
Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere auch darin, daß mit verhältnismäßig geringem Aufwand bereits bei 12 kV Ladespannung eines l^F-Kondensators an der Metallmembran Druckamplituden von 100 bar in Wasser abgestrahlt werden und dieses bei einem Fokaldruck von 1 kbar ein Transformationsverhältnis von 10 entsprechend einem Membrandurchmesser von lediglich 30 mm bei 3 mm Fokusdurchmesser erforderlich macht. Die komplizierte Herstellung von Ellipsoidspiegel entfällt ebenso wie eine Funkenstrecke in der Flüssigkeit mit den damit verbundenen Hochspannungsisolationsproblemen. Bei Verwendung ciHcT äüucFcn oCiiämünkcTiSircCkc, ucTcu Triggerung erst bei Erreichen der vorgegebenen Ladespannung des Kondensators erfolgt, kann eine Reproduzierbarkeit der Druckamplitude von 2% erreicht werden, deren Absolutwert in weitem Bereich bei unveränderter Pulsdauer und Form der Stoßwelle durch Wahl der Ladespannung eingestellt werden kann. Änderungen der Pulsdauer können durch Wahl der Anzahl parallelgeschalteter Kondensatoren bzw. durch Wahl der Länge einer Kondensatorspule-Verzögerungskette erfolgen. Im genannten Arbeitsbereich besitzt die Anordnung eine sehr hohe Lebensdauer, da ein Elektrodenabbrand einer Flüssigkeitsfunkenstrecke entfällt. Ein weiterer Vorteil ist, daß das flüssige Übertragungssystem der bekannten Bauarten durch verlustarme gummielastische Materialien ersetzt werden kann, deren akustische Impedanz sich ähnlich wie bei Flüssigkeiten wenig vom organischen Gewebe unterscheidet Die richtige Einstellung des Fokusabstandes schließlich ist auf die oben angegebenen Arten möglich. Schließlich kann bei der neuen Einrichtung auf eine Kodensatorentladung über eine Schaltfunkenstrecke vollkommen verzichtet werden und statt dessen als Quelle für den elektrischen Impuls ein genügend leistungsfähiger Impulsgenerator vorgesehen werden.
Die Erfindung ist anhand von Ausführungsbeispielen in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung erläutert Es zeigt
F i g. 1 die schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles einer neuen Einrichtung mit einer auf einer Kugelkalotte angeordneten Leiteranordnung einer kugcikalotienförmigcn Metallmcmbran mit einer angrenzenden flüssigkeitsgefüllten Druckkammer,
F i g. 2 eine Einrichtung mit einer Flachbandspulenanordnung und einem gummielastischen Kopplungskörper als ubertragungsmedium,
F i g. 3 eine Teilansicht einer bei den Ausführungsformen der Fig. 1 und 2 verwendbaren Metallmembran und
Fig.4 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Anordnung mit veränderlichem Radius
to der die Spulenanordnung tragenden Kugelkalottc.
In der F i g. 1 ist schematisch ein Gehäuse 1 gezeigt, das aus den beiden Gehäuseteilen la und \b besieht, von denen der Gehäuseteil \b hohl ist und mit einer Flüssigkeit, beispielsweise mit Wasser gefüllt ist. Der Hohlraum 2 des Gehäuseteiles \b ist durch eine elastische Abdeckung 3 abgeschlossen, die über einen Bcfcstigungsring 4 mit Schrauben 5 dicht an den Gehäuseteil \b angesetzt ist. Die Abdeckung 3 weist einen pufferartigen Ansatz 3a auf, der dicht und unter Umständen unter Zwischenfügung einer Schicht einer Kopplungsflüssigkeit an dem zu behandelnden Körperteil anliegt, dessen Oberfläche 6 nur durch eine Grenzlinie abgezeigt ist. Die Abdeckung 3 besteht beispielsweise aus einem gummielastischen Material.
Der Hohlraum 2 innerhalb des Gehäuseteiles 1 b steht über den Anschlußstutzen 7 mit einer nicht gezeigten Druckquelle in Verbindung, die dafür sorgt, daß in dem Hohlraum 2 stets ein gewisser Überdruck in der Flüssigkeit erhalten bleibt.
Der Gehäuseteil 16 und der Gehäuseteil la sind über Schrauben 8 zusammengefügt. Dabei werden zwischen beiden Gehäuseteilen eine Metallmembran 9 und eine aus elektrisch isolierendem Material bestehende Isolierschicht 10 eingespannt, die beide unter dem Druck der Flüssigkeit in dem Hohlraum 2 eng an die kugelkalottenförmige Außenseite des Gehäuseteiles la ange-
j ·ι_ι.» . _j a:~ ι : : * λ tut ι : :_i
uiuv.ni wciucii, uic i/ctiii gezeigten rvuaiuiii uugauciapici von der äußeren Begrenzung einer Leiteranordnung 12 gebildet ist, die im wesentlichen von einem aus elektrisch leitfähigem Draht, beispielsweise aus Kupferdraht gebildeten Spule besteht, die dadurch gewonnen wurde, daß ausgehend von einem in der Achse der Kugelkalottenfläche 11 liegenden zentralen Anfangsstück 12a spiralförmig in dicht aneinanderliegenden Windungen bis zur äußersten Windung 12b auf die innere kugelkalottenförmige Fläche 13 des Gehäuseteiles la aufgewickelt wird. Diese so gebildete Leiteranordnung 12 stellt daher eine spiralförmige Flachspule dar, deren Anfangsstück 12a und äußerste Windung 12b jeweils über die An-Schlüsse 14 und 15 an eine Energiequelle angesch'-esen werden, von der aus ein kurzzeitiger Stromstoß durch die Spule geschickt wird Beim Ausführungsbeispiel geschieht das dadurch, daß ein Kondensator 16 nach der Aufladung über eine Funkenstrecke 17 entladen wird.
Bei der Entladung des Kondensators 16 über die Funkenstrecke 17 fließt durch die Leiteranordnung 12 ein kurzzeitiger hoher Stromstoß. Dieser induziert in der Metallmembran 9 entgegengesetzte Ströme, die zur Abstoßung der Metallmembran 9 und zur Abstrahlung einer intensiven Stoßwelle in der Flüssigkeit im Hohlraum 2 führen. Diese breitet sich aufgrund der kugelkalottenförmigen Ausbildung der Leiteranordnung 12, der eng daran anliegenden Isolierschicht 10 und der ebenfalls kugelkalottenförmigen Metallmembran 9 in der Flüssigkeit im Hohlraum 2 und durch die Abdeckung 3 und den pufferartigen Ansatz 3a durch die Körperoberfläche 6 aus und gelangt auf das zu behandelnde Konkrement 18 hin, das beim Ausführungsbeispiel ein Stein
in einer Niere 19 sein kann. Die Stoßwelle trifft daher im Fokus 20 der kugclkalottenförmigen Flächen 13 und It auf das Konkrerr.snt 18 auf und führi dort in bekannter Weise durch wiederholte Einwirkung zu einem Zerbrechen des Konkrementes.
Durch Wahl der geeigneten Kapazität des Kondensators ?f>und durch die Wahl der Induktivität der Leiteranordnung 12 sowie der Metallmembran 9 kann die Dauer des Stoßwellenimpulses eingestellt werden. Bei genügend großem öffnungswinkel der Anordnung ist der Fokaldurchmesser durch die Halbwertsbreite des Stoßwellenimpulses und der Schallgeschwindigkeit im Gewebe gegeben, d. h. bei 2 μβεΰ Dauer beträgt der Fokaldurchmesser 3 mm. Hierbei ist angenommen, daß die Schallgeschwindigkeit im Gewebe nur wenig von der Schallgeschwindigkeit in Wasser abweicht.
Anstelle der in der Fig. 1 gezeigten Anordnung zur
Erzeugung des Stromstoßes, die aus einem Kondensator und einer Funkenstrecke 17 besteht, können natürlich auch andere geeignete Anordnungen verwendet werden. Beispielsweise kann für die elektrische Stromstoßerzeugung ein gesteuerter Hochleistungspulsgenerator eingesetzt werden, dessen Folgefrequenz sehr hoch ist, so daß in kurzen Zeitabschnitten Stoßwellenstöße auf das Konkrement 18 erzeugt werden können. Als einfache Ausführung des Hochleistungspulsgenerators kann eine Kondensator-Spulenkette mit Schaltfunkenstrecke vorgesehen werden.
Der Druck der Flüssigkeit in dem Hohlraum 2 sorgt zum ' !nen dazu, daß die Metallmembran 9 dicht an ihre kugelkalottenförmigen Anlageflächen 11 angedrückt wird. Zum anderen sorgt der Druck aber auch dafür, daß die Lebensdauer der Membran bei der Stoßwellenerzeugung hoch bleibt. Der Druck kann aber auch bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel noch dazu ausgenutzt werden, um eine mehr oder weniger große Auswölbung der Abdeckung 3 zu erreichen, die es ermöglicht, den Fokus 20 der neuen Einrichtung in gewissem Umfang relativ zu der Körperoberfläche 6 einstellen zu können. Werden daher in an sich bekannter Weise die Koordinaten des Konkrements 18 im menschlichen Körper über Röntgenaufnahmen bestimmt, dann kann durch entsprechende Einstellung des Gehäuses 1 und ggf. durch Variation des Druckes im Hohlraum 2 der Fokus der Stoßwellenanordnung in sehr einfacher Weise auf das Konkrement 18 ausgerichtet werden. Dabei ist es nicht notwendig, daß der Patient etwa in einem Wasserbad liegt. Die Stoßwellenübertragung kann weitgehend trocken erfolgen, wie aus F i g. 1 ersichtlich ist. Der Patient kann beispielsweise auf dem Bauch liegen, und die neue Einrichtung wird entsprechend ausgerichtet und dann die Behandlung eingeleitet Wenn die Fokuseinstellung durch die Druckbeaufschlagung im Hohlraum 2 nicht ausreichen sollte, so ist es denkbar, daß entweder die Abdeckung 3 mit dem Ansatz 3a noch eine besondere verstellbare Ausgestaltung erhält oder daß zusätzliche gummielastische Teile an den Ansatz 3a angefügt werden, um die Einstellung des Fokus 20 zu erreichen.
In der Fig.2 ist eine Variante der Einrichtung der F i g. 1 insofern gezeigt, als hier der Hohlraum 2 nicht mit Flüssigkeit gefüllt ist, sondern der Gehäuseteil 16 durch eine Haltehülse 21 ersetzt ist, in die ein Körper 22 aus einem Material mit niedrigem Schubmodul, beispielsweise ein gummielastischer Körper oder auch ein Körper aus einem gelatineähnlichen Material eingesetzt ist Dieser Kopplungskörper 22 wird durch den Ring 23 an der Haitehülse 21 gehalten, die ihrerseits, ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 gegen ein Gehäuseteil I.-ι drückt und dabei die Mctallmcmbran 9 und die Isolierschicht 10 gegen die kiigclkaloitcnföniiigc Fliicho iV drückt, die auch hier von der Außenseite der Leiteranordnung 12' gebildet ist. die, wie noch beschrieben werden wird, allerdings etwas anders aufgebaut ist. Der Kopplungskörper 22 ist unmittelbar mit dem Ansatz 3« versehen, der sich ebenso wie beim Ausführungsbeispiel der F i g. 1 an die Körperoberfläche 6 anlegen läßt, die hier nicht gezeigt ist. Zur Einstellung des Abstandes des
ίο Fokusses kann bei dieser Ausführung vorgesehen werden, die Haltehülse 21 beispielsweise zwei- oder mehrteilig auszubilden, so daß sie in ihrem Durchmesser verändert werden kann. Das kann in bekannter Weise beispielsweise durch eine konische Außengestaltung und durch eine Aufschraubbewegung eines ebenfalls konischen Ringes erfolgen. Durch das radiale Zusammenziehen der Haltehülse 21 kann dann der Kopplungskörper 22 unter einen erhöhten Druck geseizi werden, der dazu führt, daß der Ansatz 3a mehr oder weniger aus dem Ring 23 herausgedrückt wird, so daß damit auch der Fokus auf das zu behandelnde Konkrement eingestellt werden kann. Wenn diese Einstellungsmöglichkeit nicht ausreicht, so können, wie auch bei der Fig. 1, zusätzliche Scheiben 24 vorzugsweise aus dem gleichen Material wie der Kopplungskörper 22 an den Ansatz 3a angefügt werden.
Bei der Ausführungsform der F i g. 2 ist die Leiteranordnung 12 zwar ebenfalls aus spiralförmig vom Zentrum ausgehend aufeinander gewickelten Wicklungen aufgebaut, von denen das Anfangsstück über die Leitung 14 und das äußerste Stück über die Leitung 15 wiederum an die Energieversorgung angeschlossen ist. Die Leiteranordnung ist hier aber als Flachspule 25 ausgebildet, die durch das Aufeinanderwickeln eines Leiter-
Bandes gebildet wird, dessen größere Seiten, beispielsweise unter Zwischenfügung einer Isolierfolie eng aneinanderliegend zu der Spiralanordnung aufeinandergewickelt werden. Dieses Aufeinanderwickeln der bandförmigen einzelnen Wicklungen kann so erfolgen, daß die der Metallmembran 9 zugewandte Außenseite der so gebildeten Leiteranordnung 12' schon die kugelkalottenförmige Fläche 11' bildet. Da ein solcher Wicklungsvorgang aber verhältnismäßig schwierig ist, ist es wesentlich einfacher, die einzelnen bandförmigen Wicklungen etwa konzentrisch zueinander aufeinanderzufügen, so daß dann eine Flachspule mit spiralförmigen Wicklungen entsteht, deren linke Begrenzung der senkrecht zu der Achse 28 der rotationssymmetrischen Anordnung verlaufenden Ebene 26 entspricht deren rechte Begrenzung der gestrichelt eingezeichneten Ebene 27 entsprechen würde. Um bei einer solchen Ausbildung dann die kugelkalottenförmige Außenfläche 11' zu bilden, kann die so aufgebaute Leiteranordnung 12' nachträglich zu der Kugelkalottenform bearbeitet beispielsweise ausgedreht werden, was in besonders einfacher Weise dann möglich ist, wenn die Wicklungen der Flachspule 25 in einem aushärtenden und isolierenden Harz eingegossen sind, so daß sich ein sehr stabiler scheibenförmiger Körper mit den beiden Außenbegrenzungen an den Ebenen 26 und 27 ergibt, der dann auf der einen Seite zu der kugelkalottenförmigen Fläche 11' ausgedreht wird. Dieser so ausgedrehte Korper kann dann mit dem Gehäuseteil ta zusammengefügt werden, was beispielsweise durch einen Formschluß dieses Körpers mit Schwalbenschwänzen, aber auch durch axiales Einfügen von radialen Vorsprüngen 29 des Spulenkörpers 25, der in Harz vergossen ist in entsprechende Ausnehmungen eines Ringes 30 geschehen kann, der dann mit
9
'ßi der Abdeckscheibe 31 zu dem linken Gehäuseteil la lerdings auch n.öglich, die Einzelspiralen 36, 37 und
zusammengefügt wird. Diese Ausgestaltung weist den u. dgl. mit ihren Trägerkörpern auf bestimmten Bahnen
ά großen Vorteil auf, daß die Herstellung der Leiteran- so zu führen, daß sie stets auf einer Kugelkalotte liegen.
Ordnung 12' sehr einfach erfolgen kann und daß diese Eine solche Ausgestaltung weist den Vorteil auf, daß der
mechanisch widerstandsfähig und damit robust ist. Zu- 5 Fokus b in die Lage a verstellt werden kann, so daß bei
sammen mit dem festen Kopplungskörper 22 ergibt sich im übrigen gleicher Ausbildung, wie beispielsweise ge-
i,!| gemäß Fig.? eine Einrichtung zur Erzeugung von maß F i g. 2, nicht die Lage des Ansatzes 3a verändert
ι· Stoßwellen, die sehr einfach eingesetzt werden kann werden muß, weil die Kugelkalotte 11' fest ist, sondern
v! und bei der auch keine Abdichtungsprobleme von Flüs- daß ein entsprechender Ansatz 3a an einem Kopplungs-
■■; sigkeiten gegenüber anderer, Teilen beachtet werden io körper 22 unverändert bleiben kann, trotzdem aber
ίΐ müssen. durch Veränderung des Radius der Kugelkalotte
: F i g. 3 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Metallmem- bzw. 34' der Fokus auf das Konkrement eingestellt wer-
bran 9, die hier als ein flacher Metallring 9a ausgebildet den kann.
;. ist, der zur besseren Einbaumöglichkeit als eine metalli- Denkbar sind schließlich auch Anordnungen mit
% sehe Ringbeschichtung. beispielsweise eine Kupferbe- 15 nachgeschalteten akustischen Sammelsystemen, durch
h schichtung auf einer im übrigen aus einem elektrischen die die ausgesandte Stoßwelle fokussiert werden kann.
Yi Isolationsmaterial bestehenden Folie 32 aufgebracht ist. Die gezeigten Ausführungsbeispiele allerdings sind wt-
j£i Die Ausnehmung 33 in der Mitte stellt ebenfalls einen sentlich einfacher im Aufbau und weisen den Vorteil auf,
π Teii der isoiationsfoüe 32 dar. Diese so aufgebaute daß auf Wasser als Überlragungsmedium von der Stoß-
g Membran wird in der gleichen Weise wie anhand der 20 wellenquelle zum Patienten verzichtet werden kann.
gj F i g. 1 und 2 geschildert, zwischen den Gehäuseteilen la
und \b eingesetzt und gehalten und dann entweder von Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Jj der Kopplungsflüssigkeit oder vom Kopplungskörper
f1 22 zusammen mit der Isolierschicht 10 dicht gegen die
a Kugelkalottenfläche 11 bzw. 11' gedruckt. Die in der
F i g. 3 gezeigte Membran weist den Vorteil größerer
S Lebensdauer auf. Es hat sich nämlich gezeigt, daß die bei
der Beaufschlagung der Leiteranordnung 12,12' auf die
β Metallmembran 9 ausgeübten Kraftinhomogenitäten
Ί| ein Maximum im Zentrum aufweisen, das bei einer
kreisförmigen Ausbildung der Membran im Zentrum zu
einer Beschädigung der Membran führen kann. Wird die Membran aber, wie in F i g. 3 gezeigt, nur als Ring ausgeführt, so kann erreicht werden, daß die über die Fläche der Membran auf diese einwirkenden Kräfte in etwa gleich groß sind, so daß eine örtliche Überbeanspruchung vermieden wird. Natürlich wäre es auch möglich, die Membran nicht durch eine ringförmige Beschichtung auf einer Isolationsfolie zu verwirklichen, sondern dadurch, daß die Querschnittsflächen der Membran radial unterschiedlich ausgebildet sind. Auch dann können die innerhalb der Membran auftretenden Verformungskräfte über den Querschnitt verhältnismäßig gleich gehalten werden, so daß die Lebensdauer erhöht ist.
Die Folie 32 der F i g. 3 könnte z. B. aber auch durch eine aus Stahl bestehende Membran ersetzt sein, die, wie gezeigt, mit einem gut leitfähigen Metall, z. B. Kupfer oder Aluminium, beschichtet sein kann. In diesem Fail würde die Stahlmembran Kraftinhomogenitäten zusätzlich auffangen.
F i g. 4 schließlich zeigt noch eine Variante der Einrichtungen der Fi g. 1 und 2. Bei der schematisch dargestellten Einrichtung der F i g. 4 wird auf die kugelkalottenförmige Fläche 34 eines nicht näher gezeigten Trägers nicht eine einzige durchgehende Leiteranordnung 12 aufgebracht, sondern es werden verschiedene Einzelspiralen 35,36,37 und 38 möglichst gleichmäßig verteilt auf der Kugelkalotte 34 vorgesehen, die alle für sich mit einem Stromstoß gleichzeitig beaufschlagbar sind. Auch bei dieser Anordnung vereinigen sich die im übrigen ebenfalls durch eine parallel liegende Metallmembran 9 ausgesandten Stoßwellen in einem Fokus b, dessen Lage hier aber dadurch verändert werden kann, daß die Kugelkalotte 34 einen veränderbaren Radius aufweist und daher beispielsweise in die Kugelkalotte 34' veriornii werden kann. Realisierbar ist ein solcher verfcrmbarer Träger beispielsweise durch eine elastische und verformbare Ausbildung der Kugelkalotte 34. Es wäre al-

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Einrichtung zur berührungsfreien Zertrümmerung von Konkrementen im Körper von Lebewesen unter Zuhilfenahme von Stoßwellen, die auf das Konkrement fokussiert werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:
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