DE3708995A1 - Ultrasonic lithotripter for crushing concrements in the human body - Google Patents

Ultrasonic lithotripter for crushing concrements in the human body

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Abstract

The invention relates to an ultrasonic lithotripter for crushing and removing concrements in the human body, that is, urinary, renal, ureteral and biliary calculi. It comprises a piezoelectric converter and a probe which can be advanced to the calculus present inside the patient's body. The piezoelectric converter is fed by a high-frequency generator whose internal resistance or whose dynamic internal (drain source) resistance has a higher impedance than the input impedance of the piezoelectric converter at the operating frequency. The high-impedance high-frequency generator avoids excessive heating of the probe in idle running, i.e. for as long as the probe does not touch the stone, and achieves an effect that increases with increasing pressure on contact between the probe and the calculus. In the conventional lithotripters, on the other hand, the probe becomes so hot, especially in idle running, that there is a risk of burning for the tissue surrounding the probe. Moreover, the conventional lithotripters exhibit a behaviour such that the concrement-crushing effect decreases again after having exceeded a maximum upon increasing contact pressure between the probe and the calculus. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft einen Ultraschall-Lithotripter zur Zer­ störung von Steinablagerungen im menschlichen Körper entspre­ chend dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an ultrasound lithotripter for Zer disruption of stone deposits in the human body chend the preamble of claim 1.

Ultraschall-Lithotripter werden verwendet, um z. B. Steine im Harnableitungssystem oder in der Gallenblase ohne offene Ope­ ration zu zerstören und zu entfernen. Es handelt sich dabei um Steine, die so groß gewachsen sind, daß sie nicht mehr auf natürlichem Weg abgehen können.Ultrasonic lithotripters are used to e.g. B. stones in Urinary drainage system or in the gallbladder without open ope ration to destroy and remove. It's about Stones that have grown so large that they no longer open can go natural way.

In Ultraschall-Lithotripter wird der umgekehrte piezoelek­ trische Effekt zur Erzeugung einer Ultraschall-Schwingung aus einer elektrischen Hochfrequenzspannung der gleichen Frequenz genutzt. Dazu wird ein piezoelektrischer Wandler in einem aku­ stisch genau bestimmten Einspannsystem gehalten. Das Einspann­ system sorgt einerseits für die notwendige mechanische Vorspan­ nung des piezoelektrischen Wandlers und besorgt andererseits die Umlenkung der vom piezoelektrischen Wandler nach hinten gehenden Kraftkomponente in Richtung auf den zu zerstörenden Stein hin.In reverse ultrasound lithotripter the piezoelek trical effect to generate an ultrasonic vibration a high frequency electrical voltage of the same frequency used. For this purpose, a piezoelectric transducer in an aku Clamping system precisely defined in terms of The introduction On the one hand, system provides the necessary mechanical preload voltage of the piezoelectric transducer and worried on the other hand the redirection of the back from the piezoelectric transducer force component in the direction of the one to be destroyed Stone.

Die Betriebsleistung bekannter Ultraschall-Lithotriptoren liegt in der Größenordnung von 100 bis 200 W. Piezoelektrische Wandler für solche Leistungen sind so groß, daß sie nicht di­ rekt an den Steinen herangebracht werden können. Sie müssen vielmehr außerhalb des menschlichen Körpers betrieben werden. Deshalb werden dünne Sonden verwendet, die den Abstand zwi­ schen dem piezoelektrischen Wandler und dem im Körperinneren des Patienten sich befindenden Stein überbrücken und die im piezoelektrischen Wandler erzeugte Ultraschall-Leistung zu dem zu zerstörenden Stein leiten. Die Sonde wird z. B. durch die Harnröhre an einen Blasenstein, oder durch die Harnröhre und die Harnblase an einen Ureter- oder Nierenstein, oder durch einen Einstich in der Haut, d. h. perkutan, an einen Nieren­ stein herangeführt. The operating performance of known ultrasound lithotriptors is in the order of 100 to 200 W. Piezoelectric Transducers for such services are so large that they are not di can be brought right up to the stones. You need to rather operate outside the human body. Therefore thin probes are used, the distance between the piezoelectric transducer and that inside the body bridging the patient's stone and the in the piezoelectric transducer generated ultrasonic power to that lead to destructive stone. The probe is e.g. B. by the Urethra to a bladder stone, or through the urethra and the bladder to a ureter or kidney stone, or through a puncture in the skin, d. H. percutaneously, on a kidney stone introduced.  

Wegen des großen Unterschieds der Querschnittsflächen von Son­ de und Einspannsystem bzw. piezoelektrischem Wandler bestehen in diesen Abschnitten sehr unterschiedliche akustische Impe­ danzen. Aus diesem Grund werden zwischen dem Einspannsystem und der Sonde Mittel zur Anpassung der akustischen Impedanzen verwendet.Because of the large difference in the cross-sectional areas of Son de and clamping system or piezoelectric transducer exist very different acoustic imp in these sections dances. For this reason, between the clamping system and the probe means for matching the acoustic impedances used.

Zur Speisung des piezoelektrischen Wandlers wird ein Hochfre­ quenzgenerator verwendet, der die Hochfrequenzleistung auf der Betriebsfrequenz des piezoelektrischen Wandlers bereitstellt. Die Eingangsimpedanz piezoelektrischer Wandler ist im allge­ meinen sehr hoch, d. h. im Bereich bis zu einigen hundert kOhm. Nur im Bereich mechanischer Resonanzen des Gesamtsystems, also des piezoelektrischen Wandlers, des Einspannsystems und der Sonde, ist die Eingangsimpedanz niederohmig und zeigt dabei das typische Verhalten einer Serienresonanz. Bei der Serien­ resonanz liegt die Eingangsimpedanz im Bereich einiger hundert Ohm. Nur hier kann eine Speisung mit praktikablen Spannungen durchgeführt werden. Abseits der Serienresonanz müßte der Hochfrequenzgenerator Spannungen im Bereich von vielen kV ab­ geben, um die notwendige Ultraschall-Leistung zu erzeugen.A high frequency is used to supply the piezoelectric transducer quenzgenerator used, the high-frequency power on the Provides operating frequency of the piezoelectric transducer. The input impedance of piezoelectric transducers is general mean very high, d. H. in the range up to a few hundred kOhm. Only in the area of mechanical resonances of the overall system, that is of the piezoelectric transducer, the clamping system and the Probe, the input impedance is low and shows the typical behavior of a series resonance. In the series resonance, the input impedance is in the range of a few hundred Ohm. Only here can a supply with practical voltages be performed. Apart from the series resonance, the High frequency generator voltages in the range of many kV give to generate the necessary ultrasound power.

Lithotripter werden daher wie elektrische Serienresonanzkreise behandelt. Nach der bestehenden Lehrmeinung werden sie deshalb mit eingeprägter Spannung, d. h. mit niederohmigen Hochfre­ quenzgeneratoren betrieben.Lithotripters are therefore like electrical series resonance circuits treated. Therefore, according to the existing doctrine with impressed tension, d. H. with low-resistance Hochfre operated sequence generators.

Bei der Verwendung im Operationssaal darf der Hochfrequenz­ generator keinen Lüfter enthalten, um das Aufwirbeln von Bak­ terien zu vermeiden. Wegen der oben genannten Betriebsleistung muß der Hochfrequenzgenerator daher einen hohen Wirkungsgrad haben, um die Verlustleistung genügend klein zu halten. Aus diesem Grund werden bei den bekannten Ultraschall-Lithotrip­ tern Hochfrequenzgeneratoren mit Transistor-Leistungsverstär­ kern verwendet, die im Schaltbetrieb arbeiten. Diese Lei­ stungsverstärker werden mit einer konstanten Speise-Gleich­ spannung versorgt und wirken daher an ihren Ausgangsklemmen niederohmig, was bei dem oben geschilderten Serienresonanz- Verhalten des Lithotripters auch als richtig erachtet wird.When used in the operating room, the radio frequency may generator does not include a fan to whirl up Bak avoid terie. Because of the operational performance mentioned above the high-frequency generator must therefore be highly efficient have to keep the power loss small enough. Out for this reason, the well-known ultrasonic lithotrip tern high-frequency generators with transistor power amplifiers core used that work in switching mode. This lei  Power amplifiers are fed with a constant equal voltage supplies and therefore act on their output terminals low-resistance, which is the case with the series resonance Behavior of the lithotripter is also considered correct.

Im praktischen Betrieb wird die Sonde unter optischer Sicht durch ein Endoskop an den Stein herangeführt. Sobald der Stein mit der Sondenspitze berührt wird, schaltet der Operateur über einen Fußschalter den Hochfrequenzgenerator ein. Es dauert meistens einige Sekunden, bis der Stein zerspringt. Die ent­ stehenden Bruchstücke sind dann fast immer noch zu groß, um durch das Instrument hindurch ausgespült werden zu können. Der Vorgang des Zerkleinerns wird daher an den jeweils entstehen­ den Bruchstücken sukzessive so lange fortgeführt, bis alle Stücke so klein sind, daß sie ausgespült werden können.In practical operation, the probe is under an optical view brought up to the stone by an endoscope. Once the stone the operator touches the tip of the probe a foot switch the high frequency generator. It takes time usually a few seconds until the stone shatters. The ent standing fragments are then almost always too large to to be rinsed through the instrument. The The process of shredding will therefore arise on each the fragments continued successively until all Pieces are so small that they can be rinsed out.

Wegen der losen Kopplung zwischen der Sondenspitze und dem Stein sind fast immer mehrere Versuche notwendig, um den Stein oder das Bruchstück zum Zerspringen zu bringen. Der Stein oder das Bruchstück kann auch durch die ersten Ultraschallschwin­ gungen weggeschleudert werden, ohne zu zerspringen und muß dann erneut mit der Sondenspitze berührt werden.Because of the loose coupling between the probe tip and the Stone almost always requires several attempts to get the stone or to break the fragment. The stone or the fragment can also be caused by the first ultrasonic vibration thrown away without shattering and must then touch again with the probe tip.

Die geschilderten Vorgänge führen in der Praxis dazu, daß der Hochfrequenzgenerator sehr viel länger eingeschaltet wird, als zum eigentlichen Zerstören des Steines notwendig wäre. Dabei kann sich die Sonde durch die Ultraschallschwingungen so stark erwärmen, daß das umgebende Gewebe des Patienten durch Über­ hitzung gefährdet ist. Diese Verbrennungsgefahr betrifft z. B. die Harnröhre bei der Zerstörung von Blasen- und Ureterstei­ nen, oder das Nierengewebe und den Einstichbereich bei der perkutanen Nierensteinzerstörung, insbesondere aber den Ureter bei der transurethralen Zerstörung von Ureter- und Nieren­ steinen.The processes described lead in practice to the fact that High frequency generator is turned on much longer than would actually be necessary to destroy the stone. Here the probe can become so strong due to the ultrasonic vibrations heat up the patient's surrounding tissue by over heating is at risk. This risk of burn affects z. B. the urethra in the destruction of bladder and ureteral stones nen, or the kidney tissue and the puncture area at the percutaneous kidney stone destruction, but especially the ureter in the transurethral destruction of ureter and kidneys stones.

Der Operateur kann diese Gefahr dadurch reduzieren, daß er den Hochfrequenzgenerator sehr sorgfältig nur in den Momenten ein­ schaltet, in denen er den Stein mit der Sonde wirklich berührt und dadurch, daß er nach jeder Generatoraktivierung eine Min­ destpause bis zur nächsten Generatoraktivierung einlegt, um die Sonde wieder abkühlen zu lassen. Beide Maßnahmen sind bei der Durchführung einer Operation jedoch sehr hinderlich, abge­ sehen davon, daß dem Operateur eine wirkliche Kontrolle über die Erwärmung der Sonde gar nicht möglich ist.The surgeon can reduce this risk by the  High frequency generator very carefully only in the moments switches in which he really touches the stone with the probe and by having a min pauses until the next generator activation in order to to let the probe cool down again. Both measures are included very difficult to perform an operation, however see that the surgeon has real control over heating of the probe is not possible.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zu Grunde, einen Ultra­ schall-Lithotripter zu schaffen, bei dem die Erwärmung der Sonde so stark reduziert ist, daß ein Gefährdung des die Son­ de umgebenden Gewebes praktisch ausgeschlossen werden kann, die Steinzerstörungswirkung jedoch nicht vermindert wird.The invention is therefore based on the object of an Ultra to create sound lithotripter, in which the heating of the Probe is reduced so much that there is a risk to the son de surrounding tissue can be practically excluded, the stone destruction effect is not reduced.

Diese Aufgabe wird mit den in den Kennzeichen der Ansprüche angegebenen Maßnahmen gelöst.This task is performed with the in the hallmarks of the claims specified measures solved.

Umfangreiche Berechnungen und Messungen der Erfindung haben er­ geben, daß die Eingangsimpedanz eines Ultraschall-Lithotrip­ ters in der Umgebung einer Serienresonanz durch eine Ersatz­ schaltung beschrieben werden kann, die aus der Serienschaltung einer Induktivität, einer Kapazität und zweier Wirkwiderstände besteht. Die Induktivität und die Kapazität kennzeichnen das Serienresonanzverhalten. Ihre Blindwiderstände kompensieren sich exakt bei der Serienresonanzfrequenz.He has extensive calculations and measurements of the invention give that the input impedance of an ultrasound lithotrip ters in the vicinity of a series resonance with a replacement circuit can be described, which from the series connection an inductor, a capacitor and two active resistors consists. This is characterized by inductance and capacitance Series resonance behavior. Compensate for your reactance exactly at the series resonance frequency.

Einer der beiden Wirkwiderstände beschreibt ersatzweise die Verluste des Ultraschall-Lithotripters. Die Leistung, die die­ ser Widerstand in der Ersatzschaltung aufnehmen würde, ist die Leistung, die im Lithotripter im piezoelektrischen Wandler, im Einspannsystem, in den Impedanz-Anpassungsmitteln und insbe­ sondere in der Sonde in Verlustwärme umgesetzt wird. Dieser Widerstand wird daher im folgenden als Verlustwiderstand be­ zeichnet. One of the two resistances alternatively describes the Ultrasound lithotripter losses. The performance that the ser resistance would include in the equivalent circuit is the Power in the lithotripter in the piezoelectric transducer, in Clamping system, in the impedance matching means and esp especially in the probe is converted into heat loss. This Resistance is therefore referred to below as loss resistance draws.  

Der zweite Wirkwiderstand beschreibt die Leistung, die von der Sondenspitze auf den zu zerstörenden Stein übergekoppelt wird. Er wird daher im folgenden als Nutzwiderstand bezeichnet.The second active resistance describes the power from the Probe tip is coupled onto the stone to be destroyed. It is therefore referred to below as useful resistance.

Die Erfinder haben herausgefunden, daß der Verlustwiderstand bei den in der Praxis vorkommenden Bedingungen nicht von der Belastung der Sonde durch den zu zerstörenden Stein abhängt und deshalb als konstant angenommen werden darf. Für den Ver­ lustwiderstand spielt es also keine Rolle, ob die Sonde den Stein berührt oder nicht, bzw. wie stark die Sonde an den Stein gepreßt wird. Sein Wert verändert sich nicht.The inventors found that the loss resistance with the conditions occurring in practice not from the Load of the probe depends on the stone to be destroyed and therefore may be assumed to be constant. For the ver So resistance does not matter whether the probe detects the Stein touches or not, or how strongly the probe touches the Stone is pressed. Its value does not change.

Dagegen hängt der Wert des Nutzwiderstandes sehr stark vom An­ druck der Sonde an den zu zerstörenden Stein ab. Berührt die Sonde den Stein nicht, so ist der Wert des Nutzwiderstandes Null. Bei einer Berührung des Steines ist sein Widerstandswert dagegen von Null verschieden und nimmt mit steigendem Andruck zu.In contrast, the value of the useful resistance depends very much on the type press the probe against the stone to be destroyed. Touches the Do not probe the stone, so is the value of the useful resistance Zero. When the stone is touched, its resistance value on the other hand different from zero and increases with increasing pressure to.

Beim Stand der Technik ist der Hochfrequenzgenerator auf sehr niedrigen Innenwiderstand dimensioniert, d. h. der piezoelek­ trische Wandler wird mit eingeprägter Spannung betrieben. Der resultierende Eingangsstrom des piezoelektrischen Wandlers ist daher im Leerlauf, d. h. wenn der Stein nicht berührt wird, am höchsten, weil in diesem Fall der Nutzwiderstand Null ist. In diesem Zustand wird dem piezoelektrischen Wandler die höchste Leistung zugeführt und vollständig in Verlustwärme umgewan­ delt. Dabei erwärmt sich die Sonde am stärksten, was zu der geschilderten Gefahr der Verbrennung führt. Bei einer Berüh­ rung des Steines steigt der Nutzwiderstand mit wachsendem An­ druck ab, weshalb der Eingangsstrom des piezoelektrischen Wandlers im gleichen Maß abnimmt. Mit wachsendem Andruck der Sonde an den Stein nimmt also auch die Verlustleistung und damit die in der Sonde erzeugte Wärme ab. Die Nutzleistung, d. h. die steinzerstörende Wirkung der Sonde nimmt mit wach­ sendem Andruck der Sonden an den Stein zunächst zu, erreicht dann aber einen Höchstwert und nimmt schließlich wieder ab.In the prior art, the high frequency generator is on very dimensioned low internal resistance, d. H. the piezoelek trical converter is operated with impressed voltage. The resulting input current of the piezoelectric transducer therefore idle, d. H. if the stone is not touched on highest because in this case the useful resistance is zero. In In this state, the piezoelectric transducer becomes the highest Power supplied and completely converted into heat loss delt. The probe heats up the most, which leads to the described risk of burning leads. At a famous of the stone, the useful resistance increases with increasing pressure, which is why the input current of the piezoelectric Converter decreases to the same extent. With increasing pressure of the So probe on the stone also takes the power loss and hence the heat generated in the probe. The useful power, d. H. the stone-destroying effect of the probe wakes up pressure of the probes against the stone is reached  but then a maximum and finally decreases again.

Der besondere Nachteil eines Systems nach dem Stand der Tech­ nik ist darin begründet, daß die Sonde in den meisten Anteilen der Zeit den Stein nicht berührt, weil der Generator zu früh eingeschaltet oder zu spät ausgeschaltet wird, oder der Stein von der Sonde weggeschleudert wurde und bei eingeschaltetem Generator neu gesucht wird. In allen diesen Zeiten mit Leer­ laufbetrieb der Sonde wird aber die maximal mögliche Leistung zugeführt und die Sonde maximal aufgeheizt.The particular disadvantage of a state-of-the-art system nik is due to the fact that the probe in most proportions time does not touch the stone because the generator is too early turned on or turned off too late, or the stone has been flung away from the probe and with the power on Generator is searched again. In all these times with empty running operation of the probe is the maximum possible output fed and the probe heated up to the maximum.

Ein weiterer Nachteil ist dadurch gegeben, daß nach Über­ schreiten der maximalen Nutzleistung die steinzerstörende Wir­ kung mit weiter wachsendem Andruck wieder abnimmt. Dies steht im Widerspruch zu der Erwartung eines operierenden Arztes: Bei einem hartnäckigen Stein, der nicht nach kurzem Berühren mit der Sonde zerspringt, versucht erfahrungsgemäß jeder Arzt, die Wirkung des Lithotripters durch stärkeren Andruck der Sonde an den Stein zu verbessern. Nach Überschreiten des Optimums be­ wirkt er damit jedoch genau das Gegenteil der erwünschtne Ver­ besserung.Another disadvantage is that after over the stone-destroying us kung decreases with increasing pressure. This stands contrary to the expectation of an operating doctor: bei a stubborn stone that does not touch after a short touch experience has shown that the probe breaks, every doctor tries that Effect of the lithotripter due to stronger pressure on the probe to improve the stone. After exceeding the optimum however, it acts exactly the opposite of the desired ver improvement.

Bei einem Lithotripter nach der Erfindung ist dagegen der Hochfrequenzgenerator mit einem hohen Innenwiderstand ausge­ stattet. Ein hoher Innenwiderstand ist hier im Verhältnis zur Eingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers zu sehen und bedeutet, daß dieser etwa eine Größenordnung höher ist als die Leerlauf-Eingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers. Auch in diesem Fall nimmt die steinzerstörende Wirkung von der er­ sten Berührung des Steines an stetig mit dem Andruck zu, wächst aber immer weiter an, ohne in ein Maximum zu laufen, wie im Fall des niederohmigen Hochfrequenzgenerators. Die ma­ ximale steinzerstörende Wirkung ist nur durch die maximal ab­ gebbare Spannung des Hochfrequenzgenerators, also durch die Dimensionierung der elektronischen Schaltung im Hochfrequenz­ generator bestimmt, die nicht in Verbindung mit der Erfindung steht.In a lithotripter according to the invention, however, is High frequency generator with a high internal resistance equips. A high internal resistance is in relation to the To see the input impedance of the piezoelectric transducer and means that this is about an order of magnitude higher than that Idle input impedance of the piezoelectric transducer. Also in this case, the stone destroying effect of it touching the stone steadily with the pressure, but continues to grow without going to a maximum, as in the case of the low-resistance high-frequency generator. The ma ximal stone-destroying effect is only due to the maximum definable voltage of the high-frequency generator, that is, by the Dimensioning of the electronic circuit in high frequency generator determined, not in connection with the invention  stands.

Im Gegensatz zu einem Hochfrequenzgenerator mit niedrigem In­ nenwiderstand, wie beim Stand der Technik, ist bei einem Hoch­ frequenzgenerator mit hohem Innenwiderstand die Verlustlei­ stung, die dem piezoelektrischen Wandler zugeführt wird und damit die Erhitzung der Sonde unabhängig vom Andruck der Sonde an den Stein. Damit ist der hauptsächliche Nachteil des Litho­ tripters nach dem Stand der Technik beseitigt, bei dem insbe­ sondere im Leerlaufbetrieb eine excessive Erwärmung der Sonde durch Verlustleistung entsteht.In contrast to a high frequency generator with low In internal resistance, as in the prior art, is at a high frequency generator with high internal resistance power that is supplied to the piezoelectric transducer and so that the heating of the probe is independent of the pressure of the probe to the stone. This is the main disadvantage of the litho eliminated tripters according to the prior art, in particular Excessive heating of the probe, especially in idle mode arises from power loss.

Ein Hochfrequenzgenerator mit hohem Innenwiderstand wirkt als Stromquelle, d. h. er prägt in den piezoelektrischen Wandler einen Strom ein, der von dessen Eingangsimpedanz nahezu unab­ hängig ist. Dieser Strom kann bei einem Lithotripter nach der Erfindung so klein gewählt werden, daß die in der Sonde ent­ stehende Verlustwärme ohne Gefahr für das umgebende Gewebe ist. Trotzdem ist die steinzerstörende Wirkung des Lithotrip­ ters nicht nachteilig verringert, weil mit steigendem Andruck der Sonde an den Stein jede Nutzleistung erreichbar ist.A high frequency generator with high internal resistance acts as Power source, d. H. it imprints in the piezoelectric transducer a current that is almost independent of its input impedance pending. This current can be obtained with a lithotripter Invention should be chosen so small that ent ent in the probe standing heat loss without danger to the surrounding tissue is. Nevertheless, the stone destroying effect of the lithotrip ters not reduced disadvantageously because with increasing pressure the probe to the stone can achieve any useful output.

Wie bereits oben geschildert, muß der Wirkungsgrad eines Hoch­ frequenzgenerators für die Lithotripsie sehr hoch sein. Aus diesem Grund werden als Leistungs-Endstufe in solchen Hochfre­ quenzgeneratoren vorwiegend Transistorverstärker im Schaltbe­ trieb verwendet. Solche Verstärker sind aber grundsätzlich niederohmig. In einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfin­ dung wird der Hochfrequenzgenerator daher so dimensioniert, daß es zwar statisch niederohmig ist, aber dynamisch einen ho­ hen Innenwiderstand aufweist. Dies bedeutet, daß der Innenwi­ derstand eigentlich gering ist, die Leerlaufspannung des Hoch­ frequenzgenerators sich aber abhängig vom Lastwiderstand, d. h. von der Eingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers so ändert, daß ein nahezu konstanter Ausgangsstrom fließt. Dieses Verhalten wird vorteilhafterweise durch eine Stromgegenkopp­ lung und/oder Stromregelung des im Hochfrequenzgenerator ent­ haltenen Leistungsverstärkers erzielt.As already described above, the efficiency of a high frequency generator for lithotripsy can be very high. Out for this reason, as a power amplifier in such high frequency frequency generators mainly transistor amplifiers in the switching area shoot used. But such amplifiers are fundamental low impedance. In an advantageous embodiment of the Erfin The high-frequency generator is therefore dimensioned so that that it is statically low impedance, but dynamic a ho hen has internal resistance. This means that the interior wi the level is actually low, the open circuit voltage of the high frequency generator depends on the load resistance, d. H. from the input impedance of the piezoelectric transducer so changes that an almost constant output current flows. This Behavior is advantageously through a current negative feedback  ent and / or current control of the ent in the high frequency generator holding power amplifier achieved.

In einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung wird ein Hoch­ frequenzgenerator mit einem an sich niederohmigen Leistungs­ verstärker verwendet, bei dem die Gleichstromversorgung des Leistungsverstärkers aber mit einem eingeprägten, also ungefähr konstanten Gleichstrom erfolgt. In diesem Fall hängt die sich ausbildende Betriebsgleichspannung des Leistungsverstärkers vom Ausgangswechselstrom des Leistungsverstärkers ab: Bei niedrigem Ausgangswechselstrom, d h. hoher Eingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers, steigt die Betriebsgleichspan­ nung an, was auch ein Ansteigen der Ausgangsspannung und damit ein Ansteigen des Ausgangsstromes so lange zur Folge hat, bis sich ein Gleichgewicht eingestellt hat. Damit bleibt auch hier, trotz niederohmigen Leistungsverstärkers, der Ausgangs­ strom des Hochfrequenzgenerators ungefähr konstant. Auch die­ ser Hochfrequenzgenerator hat einen hohen dynamischen Innen­ widerstand.In a further embodiment of the invention, a high frequency generator with a low impedance per se amplifier used in which the DC power supply of the Power amplifier but with an embossed, so roughly constant direct current. In this case it depends training operating voltage of the power amplifier from the AC output current of the power amplifier: At low AC output, i.e. high input impedance of the piezoelectric transducer, the DC operating voltage increases voltage, which also means an increase in the output voltage and thus an increase in the output current results until a balance has been established. That also remains here, despite the low-impedance power amplifier, the output current of the high-frequency generator is approximately constant. That too This high frequency generator has a high dynamic interior resistance.

Um die Forderung nach hohem Wirkungsgrad zu erfüllen, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung der im Hoch­ frequenzgenerator enthaltene Leitungsverstärker als Schaltver­ stärker ausgeführt. Zusammen mit den zuvor beschriebenen Maß­ nahmen weist dann dieser an sich niederohmige Leistungsver­ stärker einen hohen dynamischen Innenwiderstand auf.To meet the demand for high efficiency, in an advantageous embodiment of the invention in the high frequency generator contained line amplifier as a switching ver run stronger. Together with the measure described above then this low-impedance power consumption a high dynamic internal resistance.

Betreibt man den piezoelektrischen Wandler mit einem einge­ prägten Strom, d. h. mit einem Hochfrequenzgenerator mit hohem Innenwiderstand oder hohem dynamischen Innenwiderstand, so können die Eingangsspannung und die Eingangsleistung bei sehr hohem Andruck der Sonde an den Stein sehr groß werden. Um hier eine Überschreitung der Grenzwerte des piezoelektrischen Wand­ lers zu vermeiden, wird in einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung die Ausgangsspannung des Hochfrequenzgenerators be­ grenzt. One operates the piezoelectric transducer with one shaped electricity, d. H. with a high frequency generator with high Internal resistance or high dynamic internal resistance, so can the input voltage and input power at very high pressure of the probe against the stone. Around Here exceeding the limits of the piezoelectric wall In a further embodiment, the avoidance of Invention be the output voltage of the high frequency generator borders.  

Zur weiteren Verdeutlichung der Erfindung sind noch Figuren beigefügt. Es zeigtTo further clarify the invention, there are also figures attached. It shows

Fig. 1 Prinzipieller Aufbau eines Lithotripters mit niederoh­ miger Spannungsquelle, Fig. 1 Basic structure of a lithotripter with niederoh miger voltage source,

Fig. 2 Ersatzschaltung eines Lithotripters mit niederohmiger Spannungsquelle in der Nähe einer Serienresonanz, Fig. 2 equivalent circuit of a lithotripter with low impedance voltage source in the vicinity of a series resonance,

Fig. 3 Verteilung der Nutz- und der Verlustleistung abhängig vom Andruck der Sonde an den zu zerstörenden Stein bei Verwendung eines niederohmigen Hochfrequenzgenerators, Fig. 3 Distribution of the useful and of the power loss depends on the contact pressure of the probe to the stone to be destroyed with the use of a low high-frequency generator,

Fig. 4 Prinzipieller Aufbau eines Lithotripters mit hochomi­ ger Spannungsquelle, Fig. 4 Basic structure of a lithotripter with hochomi ger voltage source,

Fig. 5 Ersatzschaltung eines Lithotripters mit hochohmiger Spannungsquelle in der Nähe einer Serienresonanz, Fig. 5 equivalent circuit of a lithotripter with high-impedance voltage source in the vicinity of a series resonance,

Fig. 6 Verteilung der Nutz- und der Verlustleistung abhängig vom Andruck der Sonde an den zu zerstörenden Stein bei Verwendung eines hochohmigen Hochfrequenzgenerators, Fig. 6 Distribution of the useful and of the power loss depends on the contact pressure of the probe to the stone to be destroyed using a high-impedance high-frequency generator,

Fig. 7 Blockschaltbild eines Lithotripters mit niederohmigem Leistungsverstärker und Stromregelung zur Erzeugung eines hohen dynamischen Innenwiderstandes, Fig. 7 block diagram of a lithotripter with low-impedance power amplifier and current control for generating a high dynamic internal resistance,

Fig. 8 Blockschaltbild eines Lithotripters mit niederohmigem Leistungsverstärker und hochohmiger Gleichstromversor­ gung des Leistungsverstärkers zur Erzeugung eines ho­ hen dynamischen Innenwiderstandes. Fig. 8 block diagram of a lithotripter with low-impedance power amplifier and high-impedance direct current supply of the power amplifier for generating a high dynamic internal resistance.

In Fig. 1 ist schematisch ein Lithotripter mit niederohmigem Hochfrequenzgenerator dargestellt, wie er nach dem Stand der Technik verwendet wird. Als piezoelektrischer Wandler werden zwei gegenpolig angeordnete Keramikscheiben 1 verwendet. Das Einspannsystem besteht aus der rückwärtigen Masse 2, einem Bolzen 3 und der Frontmasse 4. Zur Anpassung der akustischen Impedanz der Sonde 6 an das Einspannsystem bzw. den piezo­ elektrischen Wandler 1 wird in diesem Beispiel ein Zylinder 5 verwendet. Mit der Sondenspitze wird der zu zerstörende Stein 7 berührt. Der Hochfrequenzgenerator 8 ist symbolisch mit ei­ ner Spannungsquelle der Leerlaufspannung Uo und dem Innenwi­ derstand Ri dargestellt. Ri ist in diesem Fall kleiner als die Leerlaufeingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers 1, d. h. wenn die Sonde 6 den Stein 7 nicht berührt. Z ist die Eingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers, die bei der Betriebsfrequenz, d. h. bei einer Serienresonanz reell ist. Mit Pv ist symbolisch die Verlustleistung bezeichnet, die auf alle mechanisch schwingenden Teile des Systems verteilt ist, vor­ zugsweise aber in der Sonde 6 entsteht. Pn ist die Nutzlei­ stung, die nur dann an den Stein abgegeben wird, wenn dieser berührt wird.In Fig. 1, a lithotripter with a low-impedance high-frequency generator, as used in the prior art, is shown schematically. Two ceramic disks 1 arranged in opposite poles are used as the piezoelectric transducer. The clamping system consists of the rear mass 2 , a bolt 3 and the front mass 4 . A cylinder 5 is used in this example to adapt the acoustic impedance of the probe 6 to the clamping system or the piezoelectric transducer 1 . The stone 7 to be destroyed is touched with the probe tip. The high frequency generator 8 is symbolically shown with egg ner voltage source of the open circuit voltage Uo and the inner resistance Ri . In this case, Ri is smaller than the open-circuit input impedance of the piezoelectric transducer 1 , ie when the probe 6 does not touch the stone 7 . Z is the input impedance of the piezoelectric transducer, which is real at the operating frequency, ie at a series resonance. Pv symbolically denotes the power loss that is distributed to all mechanically vibrating parts of the system, but preferably arises in the probe 6 . Pn is the useful power that is only given to the stone when it is touched.

Die elektrische Ersatzschaltung für den Frequenzbereich einer Serienresonanz ist in Fig. 2 dargestellt. Die Blindelemente L und C charakterisieren die Frequenzabhängigkeit des Systems und beschreiben die Serienresonanz. Rv beschreibt die Verluste und damit die Leistung, die hauptsächlich in der Sonde 6 in Wärme umgewandelt wird. Rn ist ein Widerstand, mit dem die an den Stein abgegebene Nutzleistung beschrieben werden kann. Im Leerlauf, wenn die Sonde 6 den Stein 7 nicht berührt, ist Rn = 0. Deshalb stellt Rv auch die Leerlaufimpedanz des piezo­ elektrischen Wandlers bei der Resonanzfrequenz dar.The electrical equivalent circuit for the frequency range of a series resonance is shown in FIG. 2. The dummy elements L and C characterize the frequency dependence of the system and describe the series resonance. Rv describes the losses and thus the power, which is mainly converted into heat in the probe 6 . Rn is a resistance that can be used to describe the useful power delivered to the stone. At idle, when the probe 6 does not touch the stone 7 , Rn = 0. Therefore, Rv also represents the idle impedance of the piezoelectric transducer at the resonance frequency.

Mit steigendem Andruck der Sonde 6 an den Stein 7 erhöht sich der Widerstand Rn, während die anderen Elemente der Ersatz­ schaltung praktisch konstant bleiben. Die Konstanz der rest­ lichen Elemente ist auf die geringe Kopplung zwischen der Sonde 6 und dem Stein 7 zurückzuführen, die bei praktikablen Andrücken erreicht wird. Aus diesem Grund bleibt die Schwin­ gungsverteilung längs der Sonde und des Einspannsystems bei allen praktischen Andrücken gleich und damit auch das Verhält­ nis zwischen den durch Druck und Bewegung gespeicherten Blind­ energien und der durch Verformung entstehenden Verlustlei­ stung.With increasing pressure of the probe 6 on the stone 7 , the resistance Rn increases , while the other elements of the equivalent circuit remain practically constant. The constancy of the rest of the elements is due to the low coupling between the probe 6 and the stone 7 , which is achieved with practical pressures. For this reason, the vibration distribution along the probe and the clamping system remains the same at all practical pressures and thus also the ratio between the reactive energy stored by pressure and movement and the loss of power resulting from deformation.

Die Verlustleistung Pv und die Nutzleistung Pn eines Litho­ tripters mit niederohmigem Hochfrequenzgenerator sind in Fig. 3 abhängig vom Andruck dargestellt. Wie bereits ausgeführt, kann der Widersand Rn als Maß für den Andruck verwendet wer­ den. Da weiterhin der Verlustwiderstand Rv in allen prakti­ schen Fällen konstant ist, kann der Andruck durch das Verhält­ nis Rn/Rv ausgedrückt werden. Dieses Verhältnis wird in Fig. 3 als "relativer Andruck" bezeichnet.The power loss Pv and the useful power Pn of a litho tripter with a low-impedance high-frequency generator are shown in FIG. 3 depending on the pressure. As already stated, the resistance Rn can be used as a measure of the pressure. Furthermore, since the loss resistance Rv is constant in all practical cases, the pressure can be expressed by the ratio Rn / Rv . This ratio is referred to in FIG. 3 as "relative pressure".

Die Leistungen sind in Fig. 3 auf die bei einem ganz bestimm­ ten Andruck auftretende maximale Nutzleistung bezogen. Diese maximale Nutzleistung ist dem Fachmann als "verfügbare Lei­ stung" oder "available power" Pa bekannt.The services in Fig. 3 are based on the maximum useful power occurring at a very specific pressure. This maximum useful power is known to the person skilled in the art as "available power" or "available power" Pa .

Wie man Fig. 3 entnehmen kann, ist die Verlustleistung bei fehlendem Kontakt zwischen Sonde und Stein, d. h. bei Rn = 0, be­ sonders groß. Sie ist viermal so groß wie die maximale Nutz­ leistung Pa. Mit steigendem Andruck der Sonde an den Stein wächst die Nutzleistung Pn bis zu einem Maximum, wobei die Verlustleistung Pa abnimmt. Übersteigt der Andruck den Wert, bei dem Rn gerade genau so groß ist wie Rv, so nimmt die Nutz­ leistung und daher die Steinzerstörungswirkung wieder ab. Die­ ser Effekt ist für den Operateur unverständlich und irritie­ rend, weil er bei einem Stein, der nicht sofort zerspringt, natürlich erwartet, daß er mit wachsendem Andruck der Sonde an den Stein eine monoton wachsende Wirkung erzielen kann.As can be seen in FIG. 3, the power loss is particularly great when there is no contact between the probe and the stone, ie when Rn = 0. It is four times the maximum useful output Pa . With increasing pressure of the probe against the stone, the useful power Pn increases to a maximum, the power loss Pa decreasing. If the pressure exceeds the value at which Rn is just as large as Rv , the useful power and therefore the stone destruction effect decrease again. This effect is incomprehensible and irritating for the surgeon, because he naturally expects a stone that does not shatter immediately that he can achieve a monotonously increasing effect with increasing pressure of the probe against the stone.

Der besondere Nachteil der Anordnung nach dem Stand der Tech­ nik ist aber die im Vergleich zur maximalen Nutzleistung sehr hohe Verlustleistung, die aus operationstechnischen Gründen, wie geschildert, in der meisten Zeit während einer Operation anfällt.The particular disadvantage of the prior art arrangement nik is very compared to the maximum useful output high power loss due to operational reasons,  as described, most of the time during an operation arises.

In Fig. 4 ist schematisch ein Lithotripter mit hochohmigem Hochfrequenzgenerator (9) nach der Erfindung dargestellt. Un­ ter hochohmig soll im Sinne der Erfindung ein Innenwiderstand Ri verstanden werden, der etwa eine Größenordnung größer ist als die Eingangsimpedanz Z bei der Betriebsfrequenz und bei Leerlauf, d. h. wenn die Sonde den Stein nicht berührt. Unter diesen Bedingungen ist es zweckmäßig, den Hochfrequenzgenera­ tor als Stromquelle mit dem Kurzschlußstrom Ik darzustellen, da IK praktisch der Eingangsstrom des piezoelektrischen Wand­ lers ist.In FIG. 4, a lithotripter with high-impedance high-frequency generator (9) is shown according to the invention schematically. Under ter high-resistance an internal resistance Ri is to be understood in the sense of the invention, which is approximately an order of magnitude larger than the input impedance Z at the operating frequency and when idling, ie when the probe does not touch the stone. Under these conditions, it is expedient to represent the high-frequency generator as a current source with the short-circuit current Ik , since IK is practically the input current of the piezoelectric transducer.

Das zugehörige Ersatzschaltbild ist in Fig. 5 dargestellt. Rn und Rv sind wieder die Nutz- und Verlustwiderstände. Der Ver­ lustwiderstand ist praktisch wieder konstant, während der Nutzwiderstand vom Andruck der Sonde an den Stein abhängt und daher als variabler Widerstand gezeichnet ist. L und C sind die Ersatzelemente, die die Frequenzabhängigkeit der Eingangs­ impedanz Z des piezoelektrischen Wandlers beschreiben.The associated equivalent circuit diagram is shown in FIG. 5. Rn and Rv are again the useful and loss resistances. The loss resistance is practically constant again, while the useful resistance depends on the pressure of the probe against the stone and is therefore drawn as a variable resistance. L and C are the replacement elements that describe the frequency dependence of the input impedance Z of the piezoelectric transducer.

In Fig. 6 ist die andruckabhängige Verteilung der Verlustlei­ stung Pv und der Nutzleistung Pn aufgetragen. Auch hier wird das Widerstandsverhältnis Rn/Rn als Maß für den Andruck ver­ wendet und als relativer Andruck bezeichnet. Wegen des kon­ stanten Eingangsstromes und des konstanten Verlustwiderstandes ist hier die Verlustleistung Pv konstant und wird als Bezugs­ größe für die Nutzleistung Pn verwendet.In FIG. 6, the distribution of the andruckabhängige Verlustlei is stung Pv and the net power Pn applied. Here too, the resistance ratio Rn / Rn is used as a measure of the pressure and is referred to as the relative pressure. Because of the constant input current and the constant loss resistance, the power loss Pv is constant here and is used as a reference variable for the useful power Pn .

Wie man Fig. 6 entnehmen kann, steigt bei einem erfindungsge­ mäßen Lithotripter die Nutzleistung und damit die Steizerstö­ rungswirkung proportional zum Andruck an. Der Operateur kann daher bei hartnäckigen Steinen die steinzerstörende Wirkung verbessern, wenn er die Sonde immer stärker an den Stein an­ drückt. As can be seen in FIG. 6, the useful power increases with a lithotripter according to the invention and thus the Steizerstö effect is proportional to the pressure. With stubborn stones, the surgeon can therefore improve the stone-destroying effect if he presses the probe more and more against the stone.

Besonders günstig ist das Verhalten der Verlustleistung: sie bleibt bei allen Andrücken gleich und hat insbesondere bei fehlendem Steinkontakt kein Maximum mehr, wie beim Stand der Technik. Beim Übersteigen eines bestimmten Andrucks, bei dem Rn und Rv gerade gleich groß sind, wird die Nutzleistung bei einem erfindungsgemäßen Lithotripter sogar größer als die ma­ ximale Verlustleistung. Beim Stand der Technik war dagegen die maximale Nutzleistung nur ein Viertel der maximalen Verlust­ leistung.The behavior of the power loss is particularly favorable: it remains the same at all pressures and, especially when there is no stone contact, no longer has a maximum, as in the prior art. When a certain pressure is exceeded, in which Rn and Rv are just the same size, the useful power in a lithotripter according to the invention is even greater than the maximum power loss. In contrast, in the state of the art, the maximum useful power was only a quarter of the maximum power loss.

Die Konstanz der Verlustleistung macht es dem Fachmann beson­ ders leicht, den Kurzschlußstrom des hochohmigen Hochfrequenz­ generators so zu wählen, daß keine unzulässige Erwärmung der Sonde auftritt.The consistency of the power loss makes it special to the expert ders easily, the short-circuit current of the high-resistance high frequency generator so that no excessive heating of the Probe occurs.

In Fig. 7 ist das Blockschaltbild eines Beispiels für einen Lithotripter gezeichnet, bei dem ein Hochfrequenzgenerator mit hohem dynamischen Innenwiderstand verwendet wird. Der hohe dy­ namische Innenwiderstand wird in diesem Beispiel mithilfe ei­ ner Stromregelung erreicht.In Fig. 7, the block diagram is shown of an example of a lithotripter, in which a high-frequency generator is used with a high dynamic internal resistance. In this example, the high dynamic internal resistance is achieved with the help of a current control.

Die Hochfrequenzschwingung wird in einem spannungsgesteuerten Oszillator 10 erzeugt und über einen Modulator 11 einem Lei­ stungsverstärker 12 zugeführt, mit dem die notwendige Aus­ gangsleistung erzeugt wird. Dieser Leistungsverstärker, der über den Netzgleichrichter 13 und die Siebschaltung 14 mit seiner Betriebsspannung versorgt wird, hat eigentlich einen niedrigen Innenwiderstand Riv. Auf den Leistungsverstärker 12 folgt aber ein Strommesser 15, dessen Meßsignal dem Modulator 11 als Regelgröße zugeführt. Dabei wird die Ansteuerung des Leistungsverstärkers 12 stromabhängig so verändert, daß am Ausgang des Strommessers 15 praktisch ein konstanter Ausgangs­ strom fließt. Am Ausgang des Strommessers scheint daher ein hoher Innenwiderstand Ri vorzuliegen. Dieses Verhalten wird als hoher dynamischer Innenwiderstand bezeichnet. The high-frequency oscillation is generated in a voltage-controlled oscillator 10 and supplied via a modulator 11 to a power amplifier 12 with which the necessary output power is generated. This power amplifier, which is supplied with its operating voltage via the mains rectifier 13 and the filter circuit 14 , actually has a low internal resistance Riv . However, the power amplifier 12 is followed by an ammeter 15 , the measurement signal of which is fed to the modulator 11 as a controlled variable. The control of the power amplifier 12 is changed depending on the current so that practically a constant output current flows at the output of the ammeter 15 . A high internal resistance Ri therefore appears to be present at the output of the ammeter. This behavior is known as high dynamic internal resistance.

Um die Oszillatorfrequenz im Bereich der Serienresonanz des piezoelektrischen Wandlers zu halten, wird in diesem Beispiel noch in einem Phasenmesser 16 die Phasenverschiebung zwischen der Spannung und dem Strom am Eingang des piezoelektrischen Wandlers 17 gemessen. Das Meßsignal wird dem spannungsgesteu­ erten Oszillator 10 zugeführt. Mithilfe dieses Signals stellt der spannungsgesteuerte Oszillator 10 seine Frequenz so ein, daß die Phasenverschiebung nahezu null ist, der piezoelektri­ sche Wandler 17 also bei der Resonanzfrequenz arbeitet.In order to keep the oscillator frequency in the range of the series resonance of the piezoelectric transducer, the phase shift between the voltage and the current at the input of the piezoelectric transducer 17 is still measured in a phase meter 16 in this example. The measurement signal is fed to the voltage-controlled oscillator 10 . With the aid of this signal, the voltage-controlled oscillator 10 adjusts its frequency so that the phase shift is almost zero, so the piezoelectric transducer 17 works at the resonance frequency.

In Fig. 8 ist als ein weiteres Beispiel das Blockschaltbild eines Lithotripters dargestellt, bei dessen Hochfrequenzgene­ rator eine andere Möglichkeit zur Erzeugung eines hohen dyna­ mischen Innenwiderstandes genutzt wird. Es ist wieder ein spannungsgesteuerter Oszillator 10 vorhanden, der einen an sich niederohmigen Leistungsvertärker 12 steuert. Die Fre­ quenz des spannungsgesteuerten Oszillators 10 wird ebenfalls von einem Phasenmesser 16 so geregelt, daß die Eingangsspan­ nung und der Eingangsstrom am piezoelektrischen Wandler 17 ungefähr in Phase sind. In diesem Beispiel enthält die Be­ tribsspannungsversorgung neben dem Netzgleichrichter 13 und der Netzsiebung 14 aber noch eine Stromquelle 18, die aus dem Netzteil einen nahezu konstanten Gleichstrom entnimmt und als Versorgungsgleichstrom in den Leistungsverstärker 12 einprägt. Auf diese Weise ist der Ausgangswechselstrom des Leistungsver­ stärkers nahezu konstant und der Hochfrequenzgenerator wirkt wie ein hochohmiger Generator, obwohl der Leistungsverstärker an sich niederohmig ist.In Fig. 8, the block diagram of a lithotripter is shown as a further example, in whose high-frequency generator another possibility is used to generate a high dynamic internal resistance. There is again a voltage-controlled oscillator 10 which controls a low-impedance power amplifier 12 . The frequency of the voltage-controlled oscillator 10 is also controlled by a phase meter 16 so that the input voltage and the input current at the piezoelectric transducer 17 are approximately in phase. In this example, the trib voltage supply, in addition to the line rectifier 13 and the line filter 14 , also contains a current source 18 which takes an almost constant direct current from the power supply and impresses it into the power amplifier 12 as supply direct current. In this way, the output alternating current of the power amplifier is almost constant and the high-frequency generator acts like a high-resistance generator, even though the power amplifier itself is low-resistance.

Claims (6)

1. Ultraschall-Lithotripter zur Zerstörung von Steinablagerun­ gen im menschlichen Körper, bestehend aus einem piezoelek­ trischen Wandler, einem Einspannsystem zur Halterung und mechanischen Vorspannung des piezoelektrischen Wandlers, einer Sonde zur Überbrückung des Abstandes zwischen dem piezoelektrischen Wandler und dem zu zerstörenden Stein, Mitteln zur Anpassung der akustischen Impedanz zwischen dem piezoelektrischen Wandler und der Sonde, sowie einem Hoch­ frequenzgenerator zur Speisung des piezoeleketrischen Wand­ lers, dadurch gekennzeichnet, daß der Hochfrequenzgenerator (9) einen Innenwiderstand (Ri) aufweist, der höher ist, in der Regel also etwa eine Größ­ enordnung höher, als die Leerlauf-Eingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers (1) bei der Betriebsfrequenz, wobei unter Leerlauf-Eingangsimpedanz die Impedanz zu ver­ stehen ist, die der piezoelektrische Wandler (1) zeigt, solange die Sonde (6) den zu zerstörenden Stein (7) nicht berührt.1. Ultrasonic lithotripter for the destruction of stone deposits in the human body, consisting of a piezoelectric transducer, a clamping system for holding and mechanically biasing the piezoelectric transducer, a probe for bridging the distance between the piezoelectric transducer and the stone to be destroyed, means for Adjustment of the acoustic impedance between the piezoelectric transducer and the probe, and a high frequency generator for feeding the piezoelectric wall lers, characterized in that the high frequency generator ( 9 ) has an internal resistance (Ri) which is higher, usually about a size order higher than the idle input impedance of the piezoelectric transducer ( 1 ) at the operating frequency, idle input impedance being the impedance that the piezoelectric transducer ( 1 ) shows as long as the probe ( 6 ) is the stone to be destroyed ( 7 ) not touched. 2. Ultraschall-Lithotripter nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hochfrequenzgenerator (9) einen dynamischen Innenwider­ stand (Ri) aufweist, der höher ist, in der Regel also etwa eine Größenordnung höher, als die Leerlauf-Eingangsimpedanz des piezoelektrischen Wandlers (1) bei der Betriebsfre­ quenz, wobei unter Leerlauf-Eingangsimpedanz die Impedanz zu verstehen ist, die der piezoelektrische Wandler (1) zeigt, solange die Sonde (6) den zu zerstörenden Stein (7) nicht berührt.2. Ultrasonic lithotripter according to claim 1, characterized in that the high-frequency generator ( 9 ) has a dynamic internal resistance (Ri) , which is higher, usually about an order of magnitude higher than the idle input impedance of the piezoelectric transducer ( 1 ) at the operating frequency, the idle input impedance being understood to be the impedance that the piezoelectric transducer ( 1 ) shows as long as the probe ( 6 ) does not touch the stone ( 7 ) to be destroyed. 3. Ultraschall-Lithotripter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hochfrequenzgenerator (9) einen an sich niederohmigen Leistungsverstärker (12) enthält, dessen Ansteuerung durch eine Stromgegenkopplung und/oder Stromregelung so beein­ flußt wird, daß sich ein ungefähr konstanter Ausgangsstrom, unabhängig vom Eingangswiderstand des piezoelektrischen Wandlers (1), ergibt.3. Ultrasonic lithotripter according to claim 2, characterized in that the high-frequency generator ( 9 ) contains a low-impedance power amplifier ( 12 ), the control of which is influenced by a current feedback and / or current control so that an approximately constant output current, regardless of the input resistance of the piezoelectric transducer ( 1 ). 4. Ultraschall-Lithotripter nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Hochfrequenzgenerator (9) einen niederohmigen Lei­ stungsverstärker (12) enthält, dessen Gleichstromversorgung mit eingeprägtem, also ungefähr konstantem Gleichstrom er­ folgt.4. Ultrasonic lithotripter according to claim 2, characterized in that the high-frequency generator ( 9 ) contains a low-resistance power amplifier ( 12 ), the direct current supply of which is impressed, that is to say approximately constant direct current. 5. Ultraschall-Lithotripter nach Anspruch 3 und 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Leistungsverstärker (12) als Schaltverstärker ausgebil­ det ist.5. Ultrasonic lithotripter according to claim 3 and 4, characterized in that the power amplifier ( 12 ) is ausgebil det as a switching amplifier. 6. Ultraschall-Lithotripter nach Anspruch 2 bis 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Ausgangsspannung des Hochfrequenzgenerators (9) zu ho­ hen Spannungen hin auf einen solchen Wert begrenzt ist, daß bei steigendem Eingangswiderstand des piezoelektrischen Wandlers (1) die maximal zulässige Eingangsleistung und die maximal zulässige Eingangsspannung des piezoelektrischen Wandlers (1) nicht überschritten werden.6. Ultrasonic lithotripter according to claim 2 to 5, characterized in that the output voltage of the high frequency generator ( 9 ) to ho hen voltages is limited to such a value that with increasing input resistance of the piezoelectric transducer ( 1 ) the maximum permissible input power and the maximum permissible input voltage of the piezoelectric transducer ( 1 ) must not be exceeded.
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DE2020345C3 (en) * 1970-04-25 1977-04-14 Kloz, Eduard; Kloz, Heinz; 7211 Villingendorf Device for shattering bladder, ureter and renal pelvic stones with ultrasound
DE3520133A1 (en) * 1985-06-05 1986-12-11 Richard Wolf Gmbh, 7134 Knittlingen INSTRUMENT FOR ULTRASONIC LITHOTRIPSY

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KERN, E., "Entwicklung einer Sonde zur Zer- trümmerung von Uretersteinen durch Elektro- Lithotripsie" in "Biomedizinische Technik" Bd.18/1973, Nr.1, S.21-23 *

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