DE3886771T2 - Einrichtung zum berührungslosen zertrümmern von konkrementen. - Google Patents

Einrichtung zum berührungslosen zertrümmern von konkrementen.

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DE3886771T2 DE88908317T DE3886771T DE3886771T2 DE 3886771 T2 DE3886771 T2 DE 3886771T2 DE 88908317 T DE88908317 T DE 88908317T DE 3886771 T DE3886771 T DE 3886771T DE 3886771 T2 DE3886771 T2 DE 3886771T2
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Description

  • Diese Erfindung betrifft einen Apparat für die nicht-intrusive Fragmentation von Nierensteinen, Gallensteinen oder anderen Konkrementen.
  • Es ist allgemein bekannt, daß die konventionelle Methode zur Entfernung von Nierensteinen oder Gallensteinen oder anderen Konkrementen in einem chirurgischen Eingriff besteht.
  • Vor kurzem jedoch sind umfangreiche Bemühungen auf die Suche nach unblutigen und insbesondere nicht- intrusiven Techniken zur Fragmentierung von Nierensteinen gerichtet worden, derart, um ihre Struktur zu aufzulösen und sie in Partikel auseinanderzubrechen, die auf natürliche Art und Weise entfernt werden können ohne dem Patienten Unannehmlichkeiten zu bereiten.
  • In dieser Hinsicht weist das "blutige" Verfahren die bekannte Unannehmlichkeit im Zusammenhang mit dem Krankenhausaufenthalt und den damit zusammenhängenden Kosten zusätzlich zu dem unvermeidbaren chirurgischen Schock auf. Besonders der letztere kann intolerabel sein bei debilen, älteren, diabetischen oder anderen Patienten, so daß die Operation undurchführbar wird wegen des erhöhten Risikofaktors. Diese und die anderen genannten unannehmlichkeiten sollten in allen Fällen vermieden werden, und dies hat zur Suche nach anderen Techniken geführt. Bis vor kurzem hatten diese intrusiven Charakter, wobei besondere aktive und/oder passive Katheter wegen der traumatischen Nebenwirkungen verwendet wurden.
  • Eine zwischenliegend angeordnete Methode zwischen der völlig chirurgischen und den Kathetermethoden wurde in den letzten Jahren verwendet. Bei dieser Methode wird ein Metallfühler durch einen chirurgischen Schnitt in Kontakt mit dem Stein gebracht und anschließend wird eine mechanischen Wirkung mittels Ultraschall durch eine Ultraschallabgabevorrichtung, an die der Fühler angeschlossen ist, auf diesen übertragen. Die Technik hat sich als effektiv bei der Fragmentierung von Steinen erwiesen und deren nachfolgenden "natürlichen" Entfernung mit hilfreichem klinischen Eingriff. Jedoch besteht, obwohl wesentlich reduziert, immer noch die Unannehmlichkeit selbst eines kleineren chirurgischen Eingriffs.
  • Die unblutigen, nicht-intrusiven Techniken, die bis zur heutigen Zeit verwendet wurden, basieren auf der Verwendung eines Feldes oder Strahles von mechanischen Energiewellen, die außerhalb des Patientenkörpers erzeugt werden, um mit den materiellen Konkretionen des Steines zusammenzuwirken und dessen Fragmentierung mit "roher Gewalt" zu bewirken.
  • Die verwendete mechanische Energie, die in Form von Ultraschall- oder Schockwellen vorliegt, die außerhalb des Patienen erzeugt werden, wird während der Absorption durch den Patienten und vorzugsweise durch den Stein selbst (wobei diese Selektivität den unterschiedlichen Wert dieser Verfahren darstellt) freigesetzt, um zur Auflösung der materiellen, polykristallinen Konkretionen des Nierensteins zu führen.
  • Die bekannten Ultraschalltechniken verwenden sogenannte "rohe Gewalt" mit Spitzenleistungen, die bis 100 kW reichen. In diesem Zusammenhang wird der Begriff "rohe Gewalt" in Verbindung mit den bekannten Techniken verwendet, da der betreffende Apparat sich vollständig auf die Leistungsdichte stützt, die auf die materielle, kristalline Konkretion des Nierensteins appliziert wird, ob er eine halbfeine oder eine feine Struktur aufweist und unabhängig von seiner Größe. Diese Vorgehensweise bringt insbesondere im Fall von Schockwellen die Gefahr einer Beschädigung anderer biologischer Strukturen neben den Nierensteinen selbst mit sich und weist eine Vielzahl von Nachteilen auf, wie die Notwendigkeit, bei dem Patienten eine Totalanästhesie vorzunehmen, die Notwendigkeit den betroffenen Patienten völlig in Wasser oder ähnlichem unterzutauchen, usw.
  • Beispielsweise zitiert die EP-A-0 133 665 als Stand der Technik bestimmte Methoden, die Ultraschallwellen verwenden, die eine Spitzenleistung von 100 kW erreichen. Der Apparat dieser Erfindung, der einen Funken-Schockwellengenerator aufweist mit Wellenleitern und einer fokussierenden Linse, appliziert zweifellos "rohe Gewalt".
  • Die EP-A-0 133 946 beschreibt einen Aufbau zur Auflösung von Nierensteinen mittels einer vielzahl von Schockwellengeneratoren, die an einem gemeinsamen Brennpunkt konvergieren. Diese Technik ist wiederum eine Schockwelle und daher eine Technik der "rohen Gewalt".
  • Die EP-A-0 162 959 beschreibt die Generierung von Schockwellen zur Auflösung von Nierensteinen mittels eines elektromechanischen Aufbaus mit einer pulsförmig mit Energie beaufschlagten elektromagnetischen Spule. In diesem Fall wird wieder "rohe Gewalt" angewendet.
  • Die EP-A-0 167 670 beschreibt ein System zu Generierung von Schockwellen mittels eines Zusammenwirkens zwischen elektromagnetischen Mikrowellen und den zu zerstörenden Strukturen. Die Fragmentierung geschieht daher wieder mittels "roher Gewalt".
  • Der neueste stand der Technik, beispielhaft durch die vorstehenden Patentdruckschriften dargestellt, zeigt, daß die Forschung bis jetzt auf die Verwendung von hoher Leistungsdichte mit extrem breiter und irregulärer Spektralverteilung (Schockwellen) gestützt worden ist, um eine mechanische Fragmentierung der materiellen Konkretionen von Steinen zu erzielen. Darüber hinaus sollte festgehalten werden, daß elastische Wellen innerhalb eines relativ breiten Nebenwellenspektrums keine korrekte Fokussierung der übertragenen Energie auf die zu zerstörenden Steine ermöglichen, mit dem Ergebnis, daß nur ein Teil der auf den Patienten übertragenen Ultraschallenergie wirksam zur Zerstörung der Steine verwendet wird. Der Rest wird zerstreut und kann nachteilig auf diejenigen Strukturen wirken, die zufällig Energie absorbieren.
  • Das Ergebnis ist eine Situation ähnlich der, die häufig vorkam bei der Verwendung von geringer Energie, mitumfassend die für therapeutische Zwecke, vor der weitreichenden Einführung von kohärentem Licht (Laser), oder bei der Funkenradioübertragung vor der kontinuierlichen Welle.
  • In dieser Hinsicht ist es eine bekannte physikalische Tatsache, daß im Fall der Oszillation (elektrisch, mechanisch), die Monochromizität und Phasenkohärenz der Oszillation ein akkurates Fokussieren und Zielen ermöglichen, und somit die Konzentration der verfügbaren Energie an einem genau vorherbestimmten Raumpunkt. Es ist darüber hinaus eine bekannte Tatsache, daß auf mechanischem Gebiet (wie der Auflösung von Nierensteinen, Gallensteinen oder dergleichen) zwischen der Quelle der elastischen Wellen und einer Struktur, die oszillierend zu beaufschlagen ist, eine maximale Energieübertragung unter Resonanzbedingungen in einem oder mehreren der Resonanzmoden der Struktur erzielt wird. In dieser Hinsicht ist es bekannt, daß in mechanischen Strukturen, die dynamischen Beanspruchungen unterworfen sind, Maßnahmen ergriffen werden, um die Oszillation und/oder Vibrationen zu verhindern, die eine destruktive Amplitude annehmen könnten.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik verwendet der erfindungsgemäße Apparat Ultraschallwellen mit einer Wellenlänge, die in ein sehr schmales Band fallen, so daß sie mit Wellenleitern, Spiegeln oder akustischen Linsen präzise fokussiert werden können.
  • Dies ist gänzlich unterschiedlich zu dem System, das an der Universität München von Dornier entwickelt wurde, welches nicht Ultraschallwellen, sondern stattdessen die rohe Gewalt von Explosionen (Schockwellen) verwendet, die entstehen durch Aufschlagen intensiver elektrischer Funken am Brennpunkt von zwei großen (30-40 cm) parabolischen Reflektoren, die in einem mit Wasser gefüllten Tank untergetaucht sind, in dem der betroffene und anästhesierte Patient ebenfalls untergetaucht ist (Details des Dornier-Systems sind unter anderem in dem italienischen Magazin TRENTATR - Dimensione salute, Mai 1986, Seiten 68 fortfolgende angegeben).
  • Hierbei erzeugt jede Zündung einen Dampfimpuls gleichartig einer Explosion, dessen Schockwellen sich innerhalb des inkompressiblen Mediums, gebildet vom Wasser, fortpflanzen, um einen nicht indifferenten Schlag auf den Unterleib des Patienten auszuführen.
  • Wie ausgesagt, sind zwei solcher Reflektoren und Schockwellengeneratoren im Tank untergetaucht. Die Reflektoren fokussieren die Schockwellen auf den Stein, so daß infolge einer synchronen Aussendung der Wellen diese den Stein unter Verwendung ihrer rohen Gewalt auseinanderbrechen.
  • Da diese Wellen eine eher weiter und spärlich definierte Spektralverteilung und gleichartige Wellenlängen aufweisen, ist ihre Fokussierung ziemlich unpräzise und demzufolge ist ihre Wirkungssynchronität schwach, wobei diese Aspekte darstellen, von denen die Wirksamkeit des Systems vollständig abhängt. Dies erklärt vielleicht die Schwierigkeiten, die manchmal auftreten, wenn es korrekt bedient wird.
  • Erfindungsgemäß wird ein Apparat für die nicht-intrusive Fragmentierung von Nierensteinen, Gallensteinen oder anderen Konkrementen mittels Ultraschall-Oszillationen vorgeschlagen, die auf den Nierenstein, Gallenstein oder die Konkremente, die aufgelöst werden sollen, fokussiert werden, gekennzeichnet durch zumindest einen Empfangs-/Sende- Kopf für Ultraschallwellen, die auf den Nierenstein, Gallenstein oder Konkremente, die aufgelöst werden sollen, fokussiert werden, wobei jeder der Köpfe aufweist eine Sendeeinrichtung mit variabler Frequenz zur Erzeugung von Ultraschall-Oszillationen mit Wellenlängen, die in ein sehr schmales Band fallen, und eine Empfangseinrichtung, wobei der Apparat darüber hinaus aufweist eine Steuereinrichtung zur Erzielung eines Frequenzhubs bei geringer Leistung und eine Einrichtung, die mit der Empfangseinrichtung verbunden ist, zur Ermöglichung einer Spektralanalyse der charakteristischen Resonanzfrequenzen des Nierensteins, Gallensteins oder der Konkremente, die aufgelöst werden sollen, wonach die Sendeeinrichtung veranlaßt wird, Energieimpulse mit relativ hoher Energie mit den charakteristischen Resonanzfrequenzen des Nierensteins, des Gallensteins, oder der Konkremente auszusenden, die die minimale Energie aufweisen, die ausreichend ist, um ihre Auflösung zu fördern.
  • Das Funktionsprinzip des erfindungsgemäßen Apparats ist das folgende.
  • Jeder der zwei Fokussierungsköpfe weist einen Sensor auf, der die Reflektion seines Signals von einem Hindernis aufnimmt, in diesem Fall dem Nierenstein, Gallenstein oder der Konkremente, wobei die Position des letzteren durch direkte Röntgenstrahlen-Analyse und/oder durch aufsteigende oder absteigende Pyeloscopie, usw. bestimmt worden ist, und der Ultraschallstrahl gerichtet und fokussiert wird auf diese Position, um eine maximale Antwort des reflektierten Signals für ein gegebenes Gebiet der Abdeckung (partiell oder total) des Nierensteins, Gallensteins oder der Konkremente zu erzielen. Der prozentuale Anteil des Gebiets wird entsprechend dem Typ und der Größe des Nierensteins, Gallensteins oder der Konkremente und dem optimierten Programm zur Beaufschlagung der Leistung und der notwendigen Energiedichte für deren Fragmentierung gewählt.
  • Die Positionierung des Brennpunkts und die Wahl seiner Größe werden bei niedriger Durchschnittsleistung (1 Watt oder weniger) durchgeführt. Ein Frequenzhub wird dann ausgeführt, wiederum bei niedriger Leistung, um die spektrale Reflektion und die Resonanzeigenschaften der kristallinen Strukturen, die verschiedenartig im Nierenstein, Gallenstein oder den Konkrementen angehäuft sind, zu bestimmen. Auf diese Weise wird Diagnoseinformation erhalten hinsichtlich der Natur des Nierensteins, Gallensteins oder der Konkremente und darüber hinaus Informationen von fundamentaler Wichtigkeit zur Wahl der Frequenzen und der Form, in welcher die Energiestöße zu applizieren sind, um die kristallinen Aggregate mit einem Minimum an Energieaufwand zu zerstückeln.
  • Die vorstehende Beschreibung betrifft die Funktion eines einzelnen Fokussierungs/Aufnahme-Kopfs.
  • Ein zweiter Kopf, der symmetrisch gegenüberliegend dem ersten und mit dem Nierenstein, Gallenstein oder den Konkrementen in Linie liegend positioniert ist, kann ähnlich verwendet werden, um seinen Strahl zu fokussieren und die spektrale Analyse mit einem Frequenzhub auf seiner Energie zu bewirken, die vom Nierenstein, Gallenstein oder den Konkrementen reflektiert worden ist. Jeder der beiden Köpfe kann für die spektrale Absorptionsanalyse der von dem anderen emittierten Strahlung verwendet werden. Daher sind dann sowohl die diagnostische Information als auch die Information, die erforderlich ist, um das optimale Bestrahlungsprogramm zu definieren zum Erreichen der Fragmentierung des Nierensteins, Gallensteins oder der Konkremente, vollständig.
  • Wir gehen davon aus, daß die Durchschnittsleistung und die Leistungsspitzen, die für die Fragmentierung der verschiedenartigen kristallinen Aggregate unter Resonanzbedingungen erforderlich sind, nur mäßige Leistungen sind in der durchschnittlichen Größenordnung von einigen Zehntel Watt und sicherlich Größenordnungen kleiner sind als die Leistungen, die erforderlich sind, um die Steinsubstanzen unter purer roher mechanischer Brechaktion zu zerstückeln.
  • Schließlich, wenn die Beobachtungen, die an bestimmten Steinen gemacht worden sind, welche nach einigen Monaten der Aufbewahrung in einer Phiole bei Berührung einfach in ihre individuellen Kristalle mit der Größe von Sandkörnern (infolge der Verdampfung ihres Hydrationswassers) zerstückelt sind, übereinstimmen bei den meisten oder einer großen Anzahl von Steinen, dann würde ihre Fragmentierung eine Bestrahlung mit Stößen von viel geringerer Frequenz (entsprechend der viel schwächeren Hydratbindung) und mit einer um einige Größenordnungen geringeren Energie als der für die Kristallisation benötigen.
  • Unter dieser Annahme wurde sich das Ultraschallsystem als extrem effektiv und von geringen Kosten erweisen, so daß es für eine weit verbreitete Verwendung geeignet ist.
  • Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nachfolgend detaillierter anhand eines nicht einschränkenden Beispiels unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, von denen:
  • Figur 1 die Äquivalenz zwischen einem Monokristall- Generator und einem Resonanz erzeugenden elektronischen Schaltung zeigt;
  • Figur 2 die Beziehung zwischen Amplitude und Phase in einem typischen Schwingkreis zeigt;
  • Figur 3 beispielhaft eine polykristalline Konkretionsstruktur, die äquivalente elektrische Schaltung und das entsprechende Diagramm von relativen Amplituden zeigt;
  • Figur 4a und 4b beispielhaft die Beziehung zwischen inzidenter Energie und absorbierter Energie in einer generischen polykristallinen Struktur gemäß dem Stand der Technik zeigen;
  • Figur 5 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform des Apparats geinäß der vorliegenden Erfindung zeigt; und
  • Figur 6 ein Amplituden/Frequenz-Diagramm zur Erläuterung der Funktion des Appartes von Fig. 5 zeigt.
  • Unter besonderem Verweis auf die Fig. 1 bis 4 der Zeichnungen zeigt die Fig. 1, daß ein generischer Monokristall C, bei dem lediglich ein Modus einer mechanischen oszillation betrachtet wird, als äquivalent mit einem RLC-Schaltkreis angesehen werden kann. Die Paramenter L, C sind abhängig von dem geometrischen und molekularen Aufbau des Kristalls, wohingegen der Parameter R abhängig ist von seiner in neren Reibung und einen der grundlegenden Parameter in der Technologie der Auflösung von kristallinen Konkretionen (Nierensteinen, Gallensteinen oder dergleichen) darstellt, da er den Parameter bildet, der die Energieabsorption durch den Kristall bestimmt, wobei diese ein Maximum beträgt bei Resonanzfrequenz (Fig. 2), wie es von der Theorie von elektrischen und mechanischen Schaltkreisen her bekannt ist. Wenn eine polykristalline Struktur vorliegt, beispielsweise ein tatsächlicher Nierenstein CR (Fig. 3), wird dieser eine Anordnung von Nonokristallen umfassen, die verschiedenartig mechanisch miteinander gekoppelt sind, vergleichbar einem komplexen RE- Schaltkreis, der bei einem Hub einer Frequenz ω eine charakteristische Verteilung von Resonanz und Absorptionsspitzen zeigt, wie beispielhaft im Diagramm D dargestellt, mit Spitzen P1, P2, P3, P4 unterschiedlicher Amplituden und Richtungen bei bestimmten Frequenzen ω&sub1;, ω&sub2;, ω&sub3;, ω&sub4;.
  • Bei derzeit bekannten Apparaten zur Auflösung von Nierensteinen mittels Schockwellen, wird die inzidente Energie auf die materielle, polykristalline Konkretion des Nierensteins über einen Frequenzbereich verteilt, der in Fig. 4a dargestellt ist, wie er sich zwischen zwei Grenzfrequenzen ωL, ωV, erstreckt. Wenn die polykristalline Konkretion, die zerstört werden soll, ein charakteristisches Frequenzspektrum, wie das schematisch in Fig. 4b dargestellte, aufweist, ist die Energieübertragung bei den Frequenzen ω&sub2;, ω&sub3;, ω&sub4;, ω&sub5; von der externen Quelle zur polykristallinen Konkretion akzeptabel, wohingegen sie bei den Frequenzen ω&sub1; und ω&sub6; unzureichend ist. Darüber hinaus wird, wenn die inzidente Leistung W&sub1; in einer im wesentlichen gleichmäßigen Art (Schockwellen mit breitem Spektrum) verteilt wird, lediglich der Teil der inzidenten Energie absorbiert, der durch die unterbrochene Linie dargestellt ist, während der Rest ungenutzt bleibt oder tatsächlich andere Strukturen des Patientenkörpers beschädigen kann.
  • Ein Ausführungsbeispiel des Apparates entsprechend der vorliegenden Erfindung ist nachfolgend unter Bezugnahme auf die Fig. 5 und 6 beschrieben.
  • Der Patientenkörper, der in seiner Gesamtheit mit dem Bezugszeichen 10 bezeichnet ist, wird beispielsweise durch einen Nierenstein 11 beeinträchtigt. Der Patientenkörper 10 ist in Wasser oder einem anderen Medium, das zur Übertragung von elastischen Schallwellen geeignet ist, zusammen mit den Fokussierungsköpfen, die in ihrer Gesamtheit mit 12 und 13 bezeichnet sind, untergetaucht. Jeder Kopf 12, 13 weist eine Ultraschallwellen-Fokussierungseinrichtung auf, die durch einen Parabolreflektor 14, 15 dargestellt ist, wobei jeder so angeordnet ist, daß er mit einem Sendemeßgrößenumformer 16, 17 und einen Empfangsmeßgrößenumformer 18, 19 zusammenwirkt.
  • Die Sendemeßgrößenumformer werden durch Leistungs-Verstärker gesteuert, die jeweils mit Tx1, Tx2, bezeichnet sind, welche durch verschiedene Frequenzoszillatoren OSC1, OSC2 erregt werden.
  • Steueranschlüsse a1, a2 an den Sendern Tx1, Tx2 ermöglichen es einer CPU eines Computers, die zum Stein 11 abgestrahlte Leistungshöhe zu variieren, und Anschlüsse sf1, sf2 ermöglichen es der CPU des Computers, die Frequenz der Oszillation , die durch die beiden verschiedenen Frequenzoszillatoren OSC1, OSC2, erzeugt wird, zu steuern.
  • Die Computer-CPU ist an bekannte Peripheriegeräte, beispielsweise eine Steuertastatur KB, eine Speichereinheit MEM und eine Videoanzeigeeinheit M angeschlossen.
  • Die Köpfe 12, 13 weisen Empfangsmeßgrößenumformer 18, 19 auf, die mit Verstärkern Rx1, Rx2 verbunden sind, die an die Computer-CPU angeschlossen sind, um die letztere mit Information bezüglich der reflektierten Energie, der ausgesendeten Energie und der vom Nierenstein 11 absorbierten Energie zu versorgen.
  • Der detaillierte Aufbau der Sender Tx1, Tx2 oder der Empfänger Rx1, Rx2 ist hier nicht beschrieben, da er Teil des derzeitigen Stands der Technik ist, der einem Fachmann auf dem Gebiet der Sonartechnik, der Echographie, der zerstörungsfreien Ultraschallanalyse und anderen Gebieten bekannt ist.
  • Die Betriebsweise ist folgendermaßen.
  • Zunächst wird eine Spektralanalyse an den Spitzen höchster Empfindlichkeit der Steinstruktur bei den verschiedenen verfügbaren Ultraschallfrequenzen mittels eines Niedrigleistungshubs durchgeführt, um ein Spektrogramm des in Fig. 6A dargestellten Typs zu halten, in dem die Spitzen P1, P2, P3, P4, P5, P6, P7 notiert werden können.
  • Mittels des Kopfs 12 oder 13 oder beider Köpfe werden dann Leistungsspitzen, die fähig sind, den Steinaufbau auf zulösen, selektiv emittiert (Fig. 6B) und eine neue Spektralanalyse wird ausgeführt, dargestellt in Fig. 6C, aus der zu ersehen ist, daß die Spitzen P3, P5, P6 und P7 noch verbleiben, wohingegen die anderen verschwunden sind zur Bestätigung der Auflösung der Teile der Struktur, die diesen Spitzen zugeordnet sind.
  • Neue Leistungspitzen werden dann, wie in Fig. 6D gezeigt, emittiert, möglicherweise mit größerer Leistung als die, die während der in Fig. 6B dargestellten Verfahrensstufe verwendet worden ist. Danach wird wiederum eine Spektralanalyse (Fig. 6E) durchgeführt, aus der zu ersehen ist, daß die Spitzen Pl bis P7 sämtlich verschwunden sind, jedoch neue Spitzen P8, P9 entstanden sind. Dann werden zwei neue Leistungsspitzen, wie in Fig. 6F dargestellt, emittiert. Eine weitere Spektralanalyse (Fig. 6G) zeigt eine "flache" Kurve, wodurch angezeigt wird, daß keine weiteren festen Strukturen vorhanden sind, die durch die Ultraschalleinrichtung innerhalb des Frequenzbandes der ursprünglichen kristallinen Konkretion erfaßbar sind, und daß der Nierenstein 11 daher total aufgelöst worden ist.
  • Es sollte festgehalten werden, daß in der vorhergehenden Beschreibung im Zusammenhang mit den Fig. 5 und 6 Bezug genommen wurde auf die "Amplitude" in den Spektralanalysen. Für den Fachmann ist es offensichtlich, daß dies ein nicht einschränkendes Beispiel ist, bei dem die Spektralanalyse die Berücksichtigung der Phase des durch den Empfangsmeßgrößenumformer empfangenen Signals und/oder mögliche Doppler-Komponenten umfassen kann, wie es von Echographie-Techniken und Ultraschall-Diagnosen her bekannt ist, die auf medizinischem oder strukturanalytischem Gebiet durchgeführt werden, und das ermöglicht eine weitestmögliche Verwendung des Apparates gemäß der Erfindung, die, wie dargelegt wurde, auf spektralreinen Ultraschallemissionen basiert, eher als auf halbkontinuierlichen oder in jedem Fall unkontrollierten Spektralemissionen wie im Fall der bekannten Schockwellen.
  • Es sollte auch festgehalten werden, daß in Fig. 5 die Köpfe 12, 13 mit parabolischen Reflektoren 14, 15 dargestellt sind. Es ist jedoch ersichtlich, daß anstatt von oder in Verbindung mit diesen Aufbauten von Linsen und einer fokussierenden Wellenleiterart verwendet werden können.
  • Anstelle eines Aufbaus mit einzelnen Empfangs-/Sendemeßgrößenumformern und Sendern und Empfängern ist es ebensogut möglich, einen phasengesteuerten Anordnungsaufbau zu verwenden, der von fortgeschrittenen Radar- und Sonartechniken (Antenne mit künstlicher Strahlöffnung) her bekannt ist, mit dem Vorteil, daß die Fokussierungs-, Emissions- und die Empfangsaufbauten vollständig statisch sein können und von einem geeigneten Computer gesteuert werden können, so daß die Analyse und die Eingriffsoperationen beträchtlich vereinfacht werden.
  • Schließlich können die Empfangs-/Sendekopfphasen eingestellt werden, um in Übereinstimmung mit akustischer Holographietechnik weitere Diagnoseinformationen (wie die Form, Dicke, Sruktur usw.) betreffend die Steine zu erhalten, und die Auflösungsaktion zu verbessern, wenn die Dicke abnimmt, und noch allgemeiner, wenn die Kontur und die Beschaffenheit des Steins während seines Auseinanderbrechens variiert.
  • Die obige Beschreibung wurde im Hinblick auf einen Nierenstein lediglich beispielhaft vorgenommen. Es ist klar, daß andere ähnliche polykristalline Strukturen wie Gallensteine oder andere Konkremente mittels des erfindungsgemäßen Apparats aufgelöst werden können.

Claims (6)

1. Apparat für die nicht-intrusive Fragmentierung von Nierensteinen, Gallensteinen oder anderen Konkrementen mittels Ultraschalloszillationen, welche auf den Nierenstein (11), Gallenstein oder die Konkremente, die aufgelöst werden sollen, fokussiert werden, gekennzeichnet durch zumindest einen Empfangs-/Sende-Kopf (12) für Ultraschallwellen, die auf den Nierenstein (11), Gallenstein oder die Konkremente, die aufgelöst werden sollen, fokussiert werden, wobei jeder der Köpfe aufweist zumindest eine Sendeeinrichtung (16) mit variabler Frequenz zur Generierung der Ultraschalloszillationen mit Wellenlängen, die in ein sehr schmales Band fallen, und eine Empfangseinrichtung (18), wobei der Apparat darüber hinaus aufweist eine Steuereinrichtung (TX1, OSC1, CPU), um einen Frequenzhub bei niedriger Leistung auszuführen, und eine Einrichtung (RX1, CPU), die mit der Empfangseinrichtung verbunden ist zur Durchführung einer Spektralanalyse der charakteristischen Resonanzfrequenzen des Nierensteins (11), Gallensteins oder der Konkremente, die aufgelöst werden sollen, wonach die Sendeeinrichtung (16) veranlaßt wird mit den charakteristischen Resonanzfrequenzen des Nierensteins (11), Gallensteins oder der Konkremente Energiepulse mit relativ hoher Leistung zu senden, die die minimale Energie aufweisen, die ausreichend ist, um seine Auflösung zu fördern.
2. Apparat nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch, einen ersten und einen zweiten Empfangs-/Sende-Kopf (12, 13), die in Linie und im wesentlichen symmetrisch um den Nierenstein (11), Gallenstein oder die Konkremente, die aufgelöst werden sollen, positioniert sind.
3. Apparat nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangs-/Sende-Kopfphasen einstellbar sind, um in Übereinstimmung mit akustischer Holographietechnik weitere diagnostische Information (wie Form, Dicke, Struktur, usw.) betreffend die Nierensteine, Gallensteine oder die Konkremente zu erhalten und die Auflösungsaktion durch geeignete Einstellung der Parameter der Hochleistungs-/Hochenergiestöße von Pulsen zu verbessern, wenn die Dicke abnimmt, und noch allgemeiner, wenn die Form und die Beschaffenheit des Nierensteins, Gallensteins oder der Konkremente während ihres Auseinanderbrechens variiert.
4. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender oder die Sender (16;17) und der Empfänger oder die Empfänger (18;19), die mit dem Empfangs-/Sende-Kopf oder den Empfangs-/Sende-Köpfen (12;13) verbunden sind, an eine Berechnungs- und Datenverarbeitungseinheit (CPU) angeschlossen sind, die mit einer Datendarstellungseinheit (M) und einer Speichereinheit (MEM) zur Wiederholung, zum Vergleich und für jede weitere Ausarbeitung von Spektralanalysesequenzen der Eigenarten des Nierensteins (11), Gallensteins oder der Konkremente, die aufgelöst werden, ausgerüstet ist, und zur Auswahl, Vorgabe und Steuerung der Hochleistungs/Minimal (ausreichenden) Energiepuls-Parametern (wie: Amplitudenform, Dauer, Anzahl der Pulse, die eine Sequenz oder einen Zug bilden, das Zeitintervall, das die Pulse in einem Zug trennt bezogen auf die Pulsdauer, die Frequenzvariation und die Phasen der Pulse während der Stoß fortschreitet und zwischen den Stößen, die von zwei gegenüberliegenden Köpfen (12, 13) emitiert werden, usw.), um die Auflösung des Nierensteins (11), Gallensteins oder der Konkremente weiter zu vereinfachen.
5. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangs-/Sende-Kopf oder die Empfangs-/Sende-Köpfe (12;13) eine Ultraschallenergie fokussierende Einrichtung eines Parabolreflektors (14;15) und/oder akustische Linsen und/oder einen fokussierenden Wellenleitertyp aufweisen.
6. Apparat nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangs-/Sende-Kopf oder die Empfangs-/Sende-Köpfe (12;13) entsprechend der Technik der phasengesteuerten Anordnung ausgebildet sind.
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