DE3739392A1 - Lithrotripter mit veraenderbarem fokus - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Lithotripter mit einer Stoßwellen­ quelle, die bevorzugt im wesentlichen ebene akustische Wellen aussendet, und mit einer Fokussierungsvorrichtung.

Ein Lithotripter der eingangs genannten Art ist in den Fig. 1 und 2 der DE-OS 33 28 051 angegeben. Zum berührungslosen Zer­ trümmern eines Konkrements im Körper eines Patienten muß der Fokus der Stoßwellenquelle genau auf das Konkrement ausgerich­ tet sein. Die Anpassung an die unterschiedlichen Konkrements­ lagen im Patienten erfolgt über eine Feineinstellung der als Fokussierungsvorrichtung verwendeten Sammellinse. Das hat den Nachteil, daß bei oberflächennaher Lage des Konkrements die Hautbelastung größer ist als bei einem Konkrement, das weiter von der Hautoberfläche entfernt liegt.

In der älteren deutschen Anmeldung P 36 24 069.9 (= VPA 86 P 3232 DE) ist vorgeschlagen, an einer Stoßwellenquelle zwei Sammellinsen mit unterschiedlichem Fokus anzuordnen, die jeweils einzeln in den Weg der akustischen Welle (Stoßwelle) eingebracht werden können. Diese zwei Linsen sind auf einem Halter, der drehbar gelagert ist, nebeneinander befestigt. Als nachteilig ist anzu­ sehen, daß aufgrund des großen Schwenkbereichs des Halters der Lithotripter (Stoßwellengenerator) seitlich im Bereich des Halters unnötigen Freiraum benötigt.

In der älteren deutschen Anmeldung P 37 11 639.8 (= VPA 87 P 3115 DE) ist ebenfalls vorgeschlagen, bei einem Stoßwellengenerator Linsen mit verschiedenem Fokus in den Weg der Stoßwellen einzu­ bringen. In Fig. 5 ist eine Anordnung gezeigt, in der sich zwei Linsen gleichzeitig im Weg der Stoßwellen befinden. Eine der beiden Linsen ist dabei in den Stoßwellenweg ein- und aus­ bringbar. Auch hier wird die Linse als Ganzes aus dem Stoß­ wellenweg seitwärts herausgeschwenkt, was einigen seitlichen Platz erfordert.

Aufgabe der Erfindung ist es, einen Lithotripter mit veränder­ licher Fokustiefe so auszubilden, daß die Hautbelastung während der Behandlung des Patienten gering gehalten ist, und zwar weit­ gehend unabhängig von der Tiefe, in der sich das Konkrement be­ findet. Dabei soll die Breite des Lithotripters gering gehalten sein.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Fokus­ sierungsvorrichtung eine akustische Sammellinse und eine weitere Linse umfaßt, daß die Sammellinse im Weg der akustischen Wellen angeordnet ist, daß zur Änderung der Brennweite der Fokussie­ rungsvorrichtung die weitere Linse in den Weg der akustischen Wellen einbringbar ist, wobei die weitere Linse aus zwei Teilen besteht, die getrennt voneinander in den Weg der akustischen Wellen einbringbar sind, wobei beide Teile jeweils randseitig gelagert sind und sich nach dem Einbringen zur weiteren Linse ergänzen.

Eine besonders vorteilhafte und kompakte Bauform ergibt sich, wenn sich die Sammellinse und die weitere Linse flächig be­ rühren, sobald letztere in den Weg der akustischen Wellen ein­ gebracht ist. Vorteilhafterweise sind die Berührungsflächen der beiden Linsen gewölbt ausgebildet. Da sich bei dieser Ausfüh­ rung zwischen den Linsen kein zusätzliches Medium befindet, werden Reflexionen und Verluste an Energie der akustischen Wellen gering gehalten.

Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß zentral in der Stoßwellenquelle und in der Fokussierungsvorrichtung eine zentrale Öffnung vorhanden ist, in die der Ultraschallkopf einer Ultraschall-Ortungseinrichtung (B-Bild-System) einbringbar ist. Weil hier der für die Abtastung verwendete Ultraschallweg und der Stoßwellenweg identisch sind, ergeben sich ausgezeichnete Abbildungen des zu beobachtenden Gebietes auf dem Monitor der Ultraschall-Ortungseinrichtung. Auf diese Weise können der Laufweg der Stoßwelle und die un­ mittelbare Wirkung dieser Stoßwelle auf das Konkrement beob­ achtet werden.

Weitere Ausbildungen und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels anhand der Fig. sowie aus den Unteransprüchen.

Die Fig. zeigt einen Längsschnitt durch eine Stoßwellenquelle, die mit einer fest installierten und einer einschwenkbaren zweiteiligen Sammellinse ausgerüstet ist.

Eine Stoßwellenquelle 2 umfaßt ein aktives Teil 4, das ebene akustische Wellen oder Stoßwellen nach dem elektromagnetischen Prinzip erzeugt. Das aktive Teil 4 besteht in bekannter Weise aus einer Flachspule 6 auf einem Spulenträger 7 (z.B. aus Keramik), einer Isolierfolie 8 und einer davor angeordneten metallischen Membran 10. Eine ringförmige Einspannung 12 hält das Paket aus metallischer Membran 10, Isolierfolie 8 und Spulenträger 7 mit Flachspule 6 randseitig zusammen. Das aktive Teil 4 weist zentral eine Öffnung 5 auf, in die ein Innenrohr 14 eingelassen ist. An diesem Innenrohr 14 ist auch der Zen­ tralbereich der Membran 10 befestigt. Das Innenrohr 14 ist symmetrisch, d.h. axial zur Zentralachse 16 der Stoßwellenquelle 2 ausgerichtet.

Die ringförmige Einspannung 12 ist mit ihrem äußeren Rand in einem Ende eines rohrförmigen Gehäuses 17 befestigt, dessen Symmetrieachse die Zentralachse 16 bildet. Im anderen Ende des Gehäuses 17 ist eine akustische Sammellinse 18 mittels mehrerer Bügel 20 befestigt. Die Linse 18 ist hier bikonvex ausgebildet. In der Fig. sind nur zwei Bügel gezeigt; weitere Bügel 20 fassen die Sammellinse 18 randseitig ein. Die Sammellinse 18 besteht z.B. aus Silikon. Des weiteren ist an diesem Ende des Gehäuses 17 außen eine flexible Ankoppelmembran 22 befestigt. Die An­ koppelmembran 22 geht an ihrem Rand in einen Faltenbalg 24 über, der es erlaubt, den Abstand zwischen der Sammellinse 18 und der Ankoppelmembran 22 zu variieren.

Zwischen dem Rand der Sammellinse 18 und dem aktiven Teil 4 sind in der Nähe der Sammellinse 18 zwei Achsen 26 a, 26 b im Gehäuse 17 derart angebracht, daß sie erstens parallel zur Ab­ strahlfläche des aktiven Teils 4 liegen, zweitens zueinander parallel sind und drittens gleichen Abstand zur Zentralachse 16 haben. Mit anderen Worten, in der Fig. stehen die Achsen 26 a, 26 b in gleichem Abstand zur Zentralachse 16 senkrecht auf der Papieroberfläche. Die beiden Achsen 26 a, 26 b tragen jeweils einen Teil 28 a bzw. 28 b, die zusammen eine akustische Sammel­ linse 30 bilden. Die Teile 28 a, 28 b sind gleich ausgebildet und liegen spiegelsymmetrisch zueinander. Dabei sind sie je­ weils an ihrem äußeren Rand in den Achsen 26 a, 26 b drehbar ge­ lagert. Die Sammellinse 30 ist eine plankonkave Sammellinse, z.B. aus Polystyrol. Sie berührt flächig mit ihrer konkaven Oberfläche 31 u die Oberfläche 31 o der Sammellinse 18. Diese Berührung findet also einerseits zwischen der konvexen Ober­ fläche 31 o der Sammellinse 18 und andererseits der konkaven Oberfläche 31 u der weiteren Sammellinse 30 statt.

Es ist auch möglich, die Linsen 18 und 30 so auszubilden, daß die Berührungsflächen 31 o, 31 u eben sind. Das kann bei der Fertigung der Linsen 18, 30 vorteilhaft sein.

Beide Linsen 18, 30 sind jeweils zentral mit einer Öffnung 29 versehen. In der Öffnung 29 der Sammellinse 18 ist das Innen­ rohr 14 befestigt.

Im Innenrohr 14 ist der Schallkopf 32 eines Ultraschall-Ortungs­ systems untergebracht. Er berührt mit seiner Ultraschall-aus­ sendenden Fläche 34 die Ankoppelmembran 22. Er ist über ein Führungsteil 36 im Innenrohr 14 in Richtung der Zentralachse 16 beweglich gelagert. Die elektrischen Leitungen 38 für den Be­ trieb des Schallkopfs 32 sind durch eine Durchführung 40 aus der Stoßwellenquelle 2 geführt. Diese Durchführung 40 bildet einen flüssigkeitsdichten Abschluß des Innenrohres 14.

In der in der Fig. gezeigten Stellung der beiden Sammellinsen 18 und 30, in der sie sich berühren, liegt der Fokus F 1 dieses Linsensystems nahe der Ankoppelmembran 22. Der Abstand zwischen dem Fokus F 1 und der Ankoppelmembran 22 ist mit a bezeichnet. Er ist ein Maß für die Brennweite f. Wird nun über einen Ver­ stellmechanismus (hier nicht gezeigt) die Sammellinse 30 durch Herausklappen der beiden Teile 28 a, 28 b aus dem Stoßwellenweg entfernt, ergibt sich anstelle des Fokus F 1 der neue Fokus F 2 in einer Stellung, die von der Oberfläche der Ankoppelmembran 22 weiter entfernt ist als der Fokus F 1. Das Entfernen der weiteren Sammellinse 30 aus dem Stoßwellenweg erfolgt durch Wegschwenken der beiden Teile 28 a, 28 b in Richtung der ge­ krümmten Pfeile 42 a bzw. 42 b um die Achsen 26 a bzw. 26 b. Die Endstellung ist durch die gestrichelte Kontur der beiden Teile 28 a, 28 b verdeutlicht. Durch Hereinklappen oder Schwenken der beiden Teile 28 a, 28 b um die Achsen 26 a bzw. 26 b kann die Linse 30 wieder in den Weg der akustischen Wellen eingebracht werden. Dadurch ist der gezeigte Zustand wieder hergestellt. Dabei schließt die Öffnung 29 der Teile 28 a, 28 b das Innenrohr 14 ein.

Zur Feineinstellung des Fokus F 1 oder F 2 auf dem Konkrement ist der Abstand zwischen der Sammellinse 18 und der Ankoppelmembran 22 durch nicht gezeigte Einstellmittel veränderbar. Das wird durch den geraden Doppelpfeil 44 veranschaulicht. Dabei bleibt die Ultraschall-aussendende Fläche 34 mit der Ankoppelmembran 22 in Berührung. Dadurch werden Mehrfachreflexionen, die sich aufgrund der unvermeidlichen akustischen Fehlanpassungen er­ geben, vermieden.

Der Innenraum 46 der Stoßwellenquelle 2 ist flüssigkeitsdicht ausgebildet. Er wird begrenzt von der Membran 10, der Ein­ spannung 12, dem Gehäuse 17, der Ankoppelmembran 22 mit dem Faltenbalg 24 und der Durchführung 40. Dieser gesamte Innenraum 46 ist mit einer Koppelflüssigkeit gefüllt, deren Ultraschall­ eigenschaften denen des menschlichen Gewebes nahekommen. Mit besonderem Vorteil wird entgastes Wasser eingesetzt. Wegen der bikonvexen Form der Sammellinse 18 muß diese aus einem Mate­ rial bestehen, in dem die Schallgeschwindigkeit 18 kleiner ist als die Schallgeschwindigkeit in der Koppelflüssigkeit. Als vorteilhaft hat sich hier Silikonkautschuk erwiesen. Die konkave Formgebung der weiteren Sammellinse 30 bedingt, daß in ihr die Schallgeschwindigkeit größer sein muß als in der Koppelflüssigkeit, um eine fokussierende Wirkung zu erzielen. Sie besteht hier aus Polystyrol. Die Konturen der beiden Sammellinsen 18 und 30 sind zur Vermeidung von sphärischen Aberrationen nach dem Snelliusschen Gesetz berechnet. Damit ergeben sich Konturen, die von der Kugelfläche abweichen.

Die anhand der Fig. beschriebene Ausführungsform gestattet einen kompakten Aufbau der Stoßwellenquelle 2. Durch die zentrale Anordnung des Schallkopfs 32 ist eine genaue Beobachtung des zu behandelnden Gebietes im Patienten möglich. Die Anpassung des Fokus F 1, F 2 auf unterschiedliche Konkrementslagen im Patienten ist dadurch ermöglicht, daß in einer ersten Großein­ stellung eine oder beide Sammellinsen 18, 30 in den Stoßwellen­ weg eingebracht werden. Die darauf folgende Feineinstellung erfolgt über Abstandsvariation der Stoßwellenquelle 2. Dadurch werden die Hautbelastungen durch die Stoßwellen auch bei der Behandlung von unterschiedlich tiefliegenden Konkrementen klein gehalten. Lithotripter gemäß der Erfindung lassen sich neben der Behandlung von Nierensteinen mit Vorteil bei der Behandlung von Gallensteinen einsetzen.

Claims (12)

1. Lithotripter mit einer Stoßwellenquelle, die bevorzugt im wesentlichen ebene akustische Wellen aussendet, und mit einer Fokussierungsvorrichtung, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Fokussierungsvorrichtung (18, 30) eine akustische Sammellinse (18) und eine weitere Linse (30) umfaßt, daß die Sammellinse (18) im Weg der akustischen Wellen angeordnet ist, daß zur Änderung der Brennweite (f) der Fokussierungsvorrichtung (18, 30) die weitere Linse (30) in den Weg der akustischen Wellen einbringbar ist, wobei die weitere Linse (30) aus zwei Teilen (28 a, 28 b) besteht, die getrennt voneinander in den Weg der akustischen Wellen einbringbar sind, und wobei beide Teile (28 a, 28 b) jeweils randseitig dreh­ bar gelagert sind und sich nach dem Einbringen zur weiteren Linse (30) ergänzen.

2. Lithotripter nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die weitere Linse (30) eine weitere akustische Sammellinse ist.

3. Lithotripter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (28 a, 28 b) der weiteren Linse (30) gleich ausgebildet sind.

4. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß sich die Sammellinse (18) und die weitere Linse (30), sobald letztere in den Weg der akustischen Wellen eingebracht ist, flächig berühren.

5. Lithotripter nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Berührungsflächen (31 u, 31 o) der beiden Linsen (18, 30) eben oder gewölbt sind.

6. Lithotripter nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Berührungsfläche (31 o) der Sammellinse (18) konvex und die Berührungsfläche (31 u) der weiteren Linse (30) konkav gewölbt ist.

7. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, da­ durch gekennzeichnet, daß in der Stoß­ wellenquelle (2) eine zentrale Öffnung (5) vorhanden ist, in die der Ultraschallkopf (32) einer Ultraschall-Ortungsein­ richtung einbringbar ist.

8. Lithotripter nach Anspruch 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß auch in der Fokussierungs­ vorrichtung (18, 30) eine zentrale Öffnung (29) vorhanden ist, in die ebenfalls der Ultraschallkopf (32) der Ultraschall- Ortungseinrichtung einbringbar ist.

9. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß die Stoßwellen­ quelle (2) eine Stoßwellenquelle nach dem elektromagnetischen Prinzip ist.

10. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Teile (28 a, 28 b) der weiteren Linse (30) aus Polystyrol be­ stehen.

11. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Fläche der weiteren Linse (30) auf die die akustischen Wellen auftreffen, eben ausgebildet ist.

12. Lithotripter nach einem der Ansprüche 1 bis 11, da­ durch gekennzeichnet, daß die Sammellinse (18) aus Silikon besteht.