DE3833862C2

DE3833862C2 -

Info

Publication number: DE3833862C2
Application number: DE19883833862
Authority: DE
Inventors: Michael Dipl.-Phys. Dr.Rer.Nat. 8034 Germering De Gruenewald
Original assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Current assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Priority date: 1988-10-05
Filing date: 1988-10-05
Publication date: 1990-09-06
Also published as: DE3833862A1; JPH02174839A; EP0362529A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Erzeugung fokussierter Stoßwellen nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Solche Geräte sind für die Lithotripsie geeignet. Unter Stoßwellen werden hier auch schwächere Druckpulse verstanden, deren Intensität ausreicht, um in Körpern von Lebewesen Veränderungen zu verursachen, wie z.B. Bewegung von Steinen oder Erwärmung von Gewebe.The invention relates to a device for generating focused shock waves according to the generic term of Claim 1. Such devices are for lithotripsy suitable. Shock waves also make them weaker here Understand pressure pulses of sufficient intensity to make changes in bodies of living beings cause, such as Movement of stones or Tissue heating.

Aus der DE-OS 35 43 867 ist eine Einrichtung zum räum lichen Orten und Zerstören von Konkrementen in Körper höhlen mit Ultraschall bekannt, die zwei Schallwellenquellen hat. Eine dieser Schallwellen quellen (B-Scanner) ist nur zum Orten von Konkrementen, nicht zu ihrer Zerstörung geeignet.From DE-OS 35 43 867 a device for space locations and destruction of concretions in the body cave known with ultrasound, the two Has sound wave sources. One of those sound waves swell (B-scanner) is only for locating concretions, not suitable for their destruction.

Aus der DE-PS 23 51 247 ist ein Lithotripter mit einer punktförmigen Stoßwellenquelle und einem Abbildungs system (einem Reflektor) bekannt. Diese Vorrichtung bildet den Oberbegriff des Anspruchs 1.From DE-PS 23 51 247 is a lithotripter with a punctiform shock wave source and an image system (a reflector). This device forms the preamble of claim 1.

Aus der DE-OS 31 19 295 ist ein Lithotripter mit flächenhafter Quelle bekannt. Diese ist entweder als Kugel-Kalotte selbstfokussierend ausgebildet oder eben. Zur Fokussierung werden dann Abbildungssysteme wie Reflektoren, Linsen oder elektrische Ansteuerungen der unterschiedlichen Zonen der Stoßwellenquelle benötigt.From DE-OS 31 19 295 is a lithotripter known source. This is either as Ball dome designed self-focusing or just. Imaging systems are then used for focusing such as reflectors, lenses or electrical controls the different zones of the shock wave source needed.

Aus dem deutschen Gebrauchsmuster 88 02 995 ist ein Lithotripter mit zwei Stoßwellenquellen bekannt. Zum einen werden Stoßwellen extrakorporal erzeugt und durch die Haut zum Stein geleitet, zum anderen werden die Stoßwellen am Ende eines Lichtleiters in der Nähe des Steins erzeugt.From the German utility model 88 02 995 is a Lithotripter with two shock wave sources known. To the one shock waves are generated extracorporeally and through the skin to the stone, to the other the shock waves at the end of an optical fiber nearby of the stone.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine flexible und viel seitige Stoßwellenquelle, insbesondere für die Litho tripsie vorzuschlagen, die die positiven Eigenschaften der einzelnen, an sich bekannten Stoßwellenquellen wie hohe Flexibilität und hohe Zertrümmerungsleistung vereint.The object of the invention is to be flexible and much side shock wave source, especially for the litho propose tripsie that have the positive characteristics of the individual shock wave sources known per se like high flexibility and high smashing performance united.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausge staltungen der Erfindung sind Gegenstände von Unter ansprüchen.This object is achieved by one Device with the features of claim 1. Ausge Events of the invention are the subject of sub claims.

Kern der Erfindung ist die Doppelnutzung des zum Foku ssieren von Stoßwellen geeigneten Abbildungssystems durch Stoßwellen, die von zwei verschiedenen Quellen stammen.The core of the invention is the double use of the focus imaging system suitable for shock waves by shock waves from two different sources come.

In einer bevorzugten Ausführung ist die zweite Stoß wellenquelle ein ebener, kreisförmiger Schwinger (z.B. eine mit Piezokeramikelementen belegte Scheibe). Das Abbildungssystem ist ein rotationssymmetrischer Körper mit ebener Rückseite und gekrümmter Vorderseite. Dieser Körper ist so ausgeführt, daß er für die Punktquelle als Reflektor und für die flächenhafte Stoßwellenquelle zusammen mit dem Medium im Reflektor als Linse wirkt, so daß bei geeigneter Dimensionierung und Materialwahl beide Quellen einen gemeinsamen objektseitigen Fokus besitzen. Die zweite Stoßwellenquelle und der abbildende (die Stoßwellen fokussierende) Körper sind bevorzugt rotationssymmetrisch ausgebildet, insbesondere hat der Körper eine rotationsellipsoidförmige Vorderfläche. Die erste Stoßwellenquelle befindet sich bevorzugt in der Symmetrieachse der beiden vorgenannten Bauelemente.In a preferred embodiment, the second push is a flat, circular oscillator (e.g. a disk covered with piezoceramic elements). The Imaging system is a rotationally symmetrical body with flat back and curved front. This Body is designed to be for the point source as a reflector and for the extensive shock wave source works together with the medium in the reflector as a lens, so that with suitable dimensioning and choice of material both sources have a common object-side focus have. The second shock wave source and the are imaging bodies (focusing the shock waves) preferably rotationally symmetrical, in particular the body has one Rotating ellipsoidal front surface. The first Shock wave source is preferably in the Axis of symmetry of the two aforementioned components.

Ein gemeinsamer Brennpunkt und ideale geometrische Abbildungseigenschaften (keine sphärische Aberration) liegen vor, wenn Ellipsoidexzentrizität und objektseitige Brechzahl übereinstimmen. Neben der (vorzugebenden) Fokuslänge des Systems bestimmt letztere Bedingung die Auswahl geeigneter Materialen und die geometrische Form.A common focus and ideal geometric Imaging properties (no spherical aberration) exist when ellipsoid eccentricity and object refractive index match. In addition to the The system's (predetermined) focus length determines the latter Condition the selection of suitable materials and the geometric shape.

Das die Stoßwellen fokussierende Abbildungssystem besteht - z.B. bei einer Füllung des Reflektors mit Wasser - bevorzugt aus einem metallischen Material, mit dem die Doppelwirkung (Linse und Reflektor) erfüllt werden kann. Das Abbildungssystem ist mit der flächenhaften Stoßwelle (z.B. dem piezokeramischen Schwinger oder dem Transducer) bündig verbunden, was durch Klebung oder Reibschweißen erreicht werden kann. In der Mitte dieses Körpers befindet sich eine zentrale, axiale Öffnung, in der z.B. die erste Stoßwellenquelle (die Elektrode) angeordnet ist. Das von der Vorderfläche des abbildenden Körpers gebildete Rotationsellipsoid kann für die Anwendung mit einem Wasserkissen zur Ankoppelung an den Patientenkörper abgeschlossen sein.The shock waves focusing imaging system consists - for example at a filling of the reflector with water - preferably of a metallic material, with which the double effect (lens and reflector) can be satisfied. The imaging system is flush with the flat shock wave (e.g. the piezoceramic transducer or the transducer), which can be achieved by gluing or friction welding. In the middle of this body there is a central, axial opening in which, for example, the first shock wave source (the electrode) is arranged. The ellipsoid of revolution formed by the front surface of the imaging body can be closed off for use with a water cushion for coupling to the patient's body.

Der flächenhafte Schwinger kann segmentiert sein. Diese Segmentierung kann z.B. bei einem piezokera mischen Transducer aus einzelnen Elementen bestehen (mosaikartige Ausführung), um den Schwinger vor Zer störung durch Hochspannungspulse zu schützen. Der mechanische Abschluß des Piezoschwingers ist dabei so gewählt, daß möglichst breitbandige akustische Pulse (Stoßwellen) erzeugt werden.The flat transducer can be segmented. This segmentation can e.g. with a piezokera Mix transducers consist of individual elements (mosaic-like design) to the transducer before Zer to protect interference from high-voltage pulses. The Mechanical termination of the piezo oscillator is included chosen so that broadband acoustic pulses as possible (Shock waves) are generated.

Der flächenhafte Schwinger kann auch eine dynamische Fokussierung haben. Dies kann in der segmentierten Ausführung dadurch erreicht sein, daß die einzelnen Elemente radial zeitlich versetzt angesteuert werden. Dadurch besteht die Möglichkeit, verschiedene Foci der beiden Stoßwellensysteme zu erzielen, den Fokus zu variieren oder bei nichtidealer Fokussierung durch das Rotationsellipsoid den Fehler durch elektronische Ansteuerung zu kompensieren. Der flächenhafte Schwinger kann auch selbst gekrümmt sein. Dies ist z.B. dann vorteilhaft, wenn die Ellipsoidexzentrizität und die objektseitige Brechzahl der Linse verschieden sind, so daß sie für das eine oder andere Stoßwellensystem eine nicht-ideale Fokussierung ergibt, die ohne elek tronische Hilfsmittel korrigiert wird. Dabei ist die Form des Schwingers entweder konkav oder konvex zu wählen, je nach dem, ob die Exzentrizität größer oder kleiner als die Brechzahl ist.The flat transducer can also be a dynamic one Have focus. This can be done in the segmented Execution can be achieved in that the individual Elements are controlled radially offset in time. This makes it possible to use different foci to achieve the focus of the two shock wave systems to vary or in the case of non-ideal focusing the ellipsoid of revolution the error by electronic Control to compensate. The flat swinger can also be curved itself. This is e.g. then advantageous if the ellipsoid eccentricity and the object-side refractive index of the lens are different, so they're for one or the other shock wave system results in a non-ideal focusing, which without elec tronic aids is corrected. Here is the The shape of the transducer is either concave or convex choose, depending on whether the eccentricity is greater or is smaller than the refractive index.

Der die Stoßwellen fokussierende abbildende Körper kann auch solche Krümmungen haben, daß verschiedene Foci erreichbar sind. Dies tritt immer dann auf, wenn die Exzentrizität und die Brechzahl verschieden sind. Dies kann vorteilhaft genützt werden, falls in der Anwendung verschiedene Fokuslängen benötigt werden, was durch unterschiedliche Steinlagen oder Patientengrößen bedingt sein kann. The imaging body focusing the shock waves can also have such curvatures that different Foci can be reached. This always occurs if the eccentricity and the refractive index are different are. This can be used to advantage if different focus lengths required in the application be what through different stone layers or Patient sizes can be conditional.

Durch die erfindungsgemäße Integration zweier Stoß wellenquellen unterschiedlicher Eigenschaften mit separater elektrischer Versorgung in einem Behand lungssystem sind neue Behandlungsstrategien möglich. So ergeben sich unter anderem die MöglichkeitenBy integrating two bumps according to the invention wave sources with different properties separate electrical supply in one treatment new treatment strategies are possible. Among other things, this gives rise to the possibilities

a) with the piezo system in the low-energy range and pre-treat different work cycles or operate ultrasound,
b) by alternately controlling the two sources or targeted temporal offset of the two pulses the stone destruction by the combined application to improve.

Die Erfindung wird anhand einer Figur näher erläutert.The invention is illustrated by a figure.

Die Figur zeigt eine Vorrichtung zum Zerkleinern von Steinen im Körper eines Patienten P. Die Vorrichtung ist gegenüber dem Patientenkörper so angeordnet, daß der zweite Brennpunkt (F 2) mit dem Ort des Steins im Patienten P zusammenfällt. Die Vorrichtung enthält eine erste Stoßwellenquelle, hier die Elektrode E, deren Funke, der eine Stoßwelle erzeugt, im Brennpunkt F 1 eines abbildenden Körpers K liegt. Der Körper K hat eine rotationselliptische Symmetrie und leitet alle in seinem Brennpunkt F 1 erzeugten Stoßwellen durch Reflexion an seiner Vorderseite in den zweiten Brennpunkt. Dies ist durch die Wellennormale N 1 in der Figur angedeutet. Die Vorrichtung enthält eine zweite Stoßwellenquelle, hier den piezokeramischen Schwinger S. Diese Stoßwellenquelle ist hier rotations symmetrisch und eben ausgeführt. Die vom Schwinger S erzeugten Stoßwellen laufen durch den abbildenden Körper K, dessen vordere Grenzfläche hier die Stoß wellen zum Brennpunkt F 2 ablenkt. Eine beispielhafte Stoßwelle ist durch die Normale N 2 dargestellt. Nicht gezeigt sind die Komponenten der elektrischen Strom- und Spannungsversorgung für die beiden Stoßwellenquel len E und S, wobei eine oder beide der Quellen auch starke Ultraschallsender sein können.The figure shows a device for crushing stones in the body of a patient P. The device is arranged opposite the patient's body in such a way that the second focal point ( F 2 ) coincides with the location of the stone in the patient P. The device contains a first shock wave source, here the electrode E , the spark of which generates a shock wave lies in the focal point F 1 of an imaging body K. The body K has a rotationally elliptical symmetry and conducts all shock waves generated in its focal point F 1 into the second focal point by reflection on its front side. This is indicated by the wave normal N 1 in the figure. The device contains a second shock wave source, here the piezoceramic vibrator S. This shock wave source is rotationally symmetrical and flat. The shock waves generated by the vibrator S run through the imaging body K , the front interface of which deflects the shock waves to the focal point F 2 . An exemplary shock wave is represented by the normal N 2 . The components of the electrical current and voltage supply for the two shock wave sources E and S are not shown, wherein one or both of the sources can also be strong ultrasound transmitters.

Nicht gezeigt sind auch die Komponenten zur Einleitung der Stoßwellen in den Patientenkörper, sowie Ausführungen mit konkav oder konvex gekrümmten flächi gen Stoßwellenquellen. Der Form der Stoßwellenquellen entspricht jeweils die Hinterseite des abbildenden, die Stoßwellen fokussierenden Körpers.The components for the introduction are also not shown the shock waves in the patient's body, as well Versions with concave or convex curved surfaces against shock wave sources. The shape of the shock wave sources corresponds to the back of the image, the body focusing the shock waves.

Claims

1. Device for generating focused shock waves, with a first punctiform shock wave source and an imaging system for focusing the shock waves, characterized in that a second, flat shock wave source is provided and that the imaging system also focuses the shock waves generated by the second shock wave source.

2. Apparatus according to claim 1, characterized by a behind the first shock wave source (electrode E ) arranged circular oscillator ( S ) as a second shock wave source and a rotationally symmetrical body ( K ) with a flat back and curved front side as a shock wave focusing imaging system, the body ( K ) acts as a reflector for the point source and as a lens for the planar transducer ( S ).

3. Device according to claim 1 or claim 2, characterized in that the Imaging system focusing shock waves consists of a metallic material.

4. Device according to one of claims 2 or 3, characterized in that the oscillator ( S ) is segmented.

5. Device according to one of the preceding Claims, characterized in that the second shock wave source from individual elements is set up, which is electronically staggered can be controlled.

6. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second shock wave source ( S ) is curved in its upper surface and that the imaging system focusing the shock waves (body K ) corresponds on its back to the contour of the second shock wave source.

7. Device according to one of the preceding claims, characterized by such curvatures of the imaging system that the waves emitted by two shock wave sources are directed to different foci ( F 2 ).

8. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the front surface of the imaging system (body K ) has rotational symmetry, in particular is designed as an ellipsoid of revolution, and that the first shock wave source (electrode E ) is arranged in the axis of symmetry of the imaging system ( K ).