DE4000884A1

DE4000884A1 - Electrohydraulic lithotripic system - breaks-up stones in body using pressure wave produced by spark discharge between probe electrodes

Info

Publication number: DE4000884A1
Application number: DE19904000884
Authority: DE
Inventors: Ulrich Bolg
Original assignee: Richard Wolf GmbH
Current assignee: Richard Wolf GmbH
Priority date: 1990-01-13
Filing date: 1990-01-13
Publication date: 1991-07-18

Abstract

The system has a probe to break-up the accretion. The probe produces an electric discharge between electrodes at its distal end. A control indicates and regulates the discharge and includes a discharge circuit (containing an energy store), an hv switch and a drive circuit (to control the hv switch). Those parts of the control forming the spark discharge circuit (3) and the line (19) connecting the probe (4) to the discharge circuit and/or the probe itself (4) have a very small inductance. A separate casing (13) encloses the control (1), the discharge circuit as a whole or its parts such as energy store (15) and/or hv switch. The line (19) joining energy store and control acts as an extra store of energy. USE/ADVANTAGE - For electrohydraulic lithotripsy. Energy used to form poressure impulses is reduced without reducing effectiveness.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Zertrümmern von in Körperhöhlen befindlichen Konkrementen unter Anwendung des elektrohydraulischen Prinzips,umfassend eine an das zu zerstörende Konkrement heranführbare Sonde mit zwei an deren distalem Ende angeordneten, eine Funkenstrecke bildenden Elektroden, die mit einer Steuereinrichtung zur Erzeugung und Regelung der Funkenentladung verbindbar sind.The invention relates to a device for smashing concrements located in body cavities using of the electrohydraulic principle, comprising one to the Concretable probe to be destroyed with two whose distal end arranged to form a spark gap Electrodes with a control device for generating and Control of spark discharge are connectable.

Eine solche Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE-OS 36 34 874 bekannt, die im wesentlichen ein Steuergerät für eine entsprechend der vorerwähnten Art aufgebaute Sonde aufweist. Zur Zerstörung eines Konkrementes wird die Sonde an dieses heran geführt und durch Betätigen eines Schalters werden Funken entladungen zwischen den Elektroden ausgelöst. Die dabei in der umgebenden Flüssigkeit entstehenden Druckwellen wirken auf das Konkrement ein und zerstören es.Such a device is for example from DE-OS 36 34 874 known, which is essentially a control unit for a has constructed according to the aforementioned type of probe. To If a concretion is destroyed, the probe will approach it led and by operating a switch sparks discharges triggered between the electrodes. The one in the surrounding pressure waves affect the Concrement and destroy it.

Die Anzahl der zur ausreichenden Zerkleinerung des Konkrementes notwendigen Stoßwellen und damit die Anzahl der nötigen Funken entladungen wird vor allem durch die Größe und den chemischen Aufbau des Konkrementes sowie die Intensität der Stoßwellen bestimmt. Da die Stoßwellenintensität wegen der Gefahr der Schädigung des Patienten nicht beliebig gesteigert werden kann, ist im allgemeinen eine Vielzahl von Stoßwellen und damit von Funkenentladungen bei einer Behandlung nötig.The number of sufficient to crush the stone necessary shock waves and thus the number of sparks required Discharges are mainly due to the size and chemical Structure of the calculus and the intensity of the shock waves certainly. Because the shock wave intensity due to the risk of Damage to the patient cannot be increased arbitrarily, is generally a variety of shock waves and thus of spark discharges necessary during treatment.

Die häufigen Entladungen zwischen den Elektroden der Sonde beeinflussen deren Lebensdauer, und es ist nicht außerge wöhnlich, daß bis zur ausreichenden Zerkleinerung eines Konkrementes mehrere Sonden verbraucht werden.The frequent discharges between the electrodes of the probe affect their lifespan and it is not extraordinary usual that until a comminution is sufficient Concretely, several probes are used.

Der daher notwendige Austausch einer verbrauchten Sonde gegen eine neue verlängert die Dauer des Eingriffs.The necessary exchange of a used probe for a new one extends the duration of the procedure.

In diesem Sinne wird beispielsweise in der EP-PS 0 082 508 ein Gerät vorgeschlagen, bei dem eine entsprechende elektrische Schaltung dafür sorgt, daß die Polarität der Impulsgleich spannung zwischen den Elektroden alterniert mit dem Ziel, eine gleichmäßige Belastung, d. h. einen gleichmäßigen Abbrand der Elektroden zu erreichen, um so die Lebensdauer der Sonde zu erhöhen. Die Lebensdauer der Sonde wird jedoch nicht allein durch den Abbrand der Elektroden, sondern vor allem auch durch die Zerstörung des Isoliermaterials der Sonde, das zwischen den und um die Zuleitungen zu den Elektroden angeordnet ist, bestimmt, die schneller vor sich geht als die Zerstörung der Elektroden selbst, so daß durch diese Maßnahme die Lebensdauer einer Sonde nur unwesentlich erhöht wird. Die Zerstörung des Isoliermaterials führt dazu, daß das distale Ende der Sonde ausgehöhlt wird und damit die Entladungen nicht mehr am distalen Ende der Sonde, d. h. in unmittelbarer Nähe des Konkrementes erfolgen, sondern zum proximalen Sondenende hin verschoben, innerhalb der Sonde stattfinden und somit die Sonde für die elektrohydraulische Steinzertrümmerung unbrauchbar ist. Zu diesem Nachteil der kurzen Lebensdauer der Sonden trägt auch bei, daß bei den Ausführungen nach dem Stand der Technik eine hohe Energie umgesetzt wird, was zu hohem Abbrand der Elektroden führt. Darüberhinaus sind die erzeugten Druckimpulse von relativ langer Zeitdauer, was beim Patienten Schädigungen, insbesondere des Gewebes in der Umgebung des Anwendungsgebietes, herbeiführen kann.In this sense, for example, in EP-PS 0 082 508 proposed a device in which a corresponding electrical Circuit ensures that the polarity of the pulse equals voltage between the electrodes alternates with the aim of an even load, d. H. an even burn of the electrodes so as to extend the life of the probe to increase. However, the life of the probe is not alone through the erosion of the electrodes, but above all through the destruction of the insulating material of the probe, which between the and is arranged around the leads to the electrodes, determined, which is faster than the destruction of the Electrodes themselves, so that by this measure the life a probe is only slightly increased. The destruction of the Isolation material causes the distal end of the probe is hollowed out and the discharges are no longer distal End of the probe, d. H. in the immediate vicinity of the concrement done, but shifted towards the proximal end of the probe, take place within the probe and thus the probe for the electrohydraulic stone crushing is unusable. The short life of the probes also contributes to this disadvantage with that in the designs according to the prior art high energy is implemented, which leads to high erosion of the electrodes leads. In addition, the pressure pulses generated are relative long period of time, causing patient harm, in particular the tissue in the vicinity of the area of application, can bring about.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung zur elektrohydraulischen Lithotripsie vorzuschlagen, mit der die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden und mit der es möglich ist, bei wesentlich geringerer Energie Druckimpulse von einer Intensität zu erzielen, wie sie nach dem Stand der Technik mit höheren Energien erzeugt werden.It is therefore the object of the invention to provide a device to propose electrohydraulic lithotripsy with which the disadvantages of the prior art are avoided and with the it is possible to generate pressure pulses with much lower energy to achieve an intensity as it is according to the state of the art Technology with higher energies can be generated.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Steuereinrichtung insgesamt oder mindestens deren den Ent ladeschaltkreis bildende Teile für die Erzeugung der Funken entladung, die Verbindungsleitung der Sonde mit dem Entlade schaltkreis und/oder die Sonde eine sehr kleine Induktivität aufweisen.This object is achieved in that the Control device as a whole or at least the Ent Charging circuit forming parts for the generation of the sparks discharge, the connecting line of the probe with the discharge circuit and / or the probe has a very small inductance exhibit.

Die mit einer solchen Vorrichtung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß neben einer entscheidenden Steigerung der Lebensdauer der Sonden die steinzertrümmernde Wirkung verbessert ist und die Gefahr der Verletzung von Gewebe in der Umgebung des Behandlungsortes nahezu ausge schlossen ist, da die erzeugten Druckimpulse eine wesentlich kürzere Zeitdauer sowie steilere Flanken, also kürzere Anstiegs- und Abklingzeiten, aufweisen. Des weiteren zeigt sich, daß die elektrische Verlustleistung erheblich reduziert ist.The advantages that can be achieved with such a device consist in particular that in addition to a crucial Increasing the life of the probes the stone shattering Effect is improved and the risk of injury from Tissues in the area around the treatment site are almost completely out is closed, since the pressure pulses generated are essential shorter duration and steeper flanks, i.e. shorter ones Rise and decay times. Furthermore it shows that the electrical power loss is significantly reduced.

In einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Entladeschaltkreis mit seinen Schaltelementen in einem Gehäuse untergebracht, an das die Sonde unmittelbar anschließ bar ist.In a first embodiment according to the invention the discharge circuit with its switching elements in one Housing housed to which the probe immediately connects is cash.

Bei einer Vorrichtung, bei der die Steuereinrichtung in einem separaten Gehäuse untergebracht ist, kann die erfindungsgemäße Maßnahme dadurch erreicht werden, daß die Sonde über ein einen minimalen Induktivitätsbelag aufweisendes Koaxialkabel an die Steuereinrichtung anschließbar ist.In a device in which the control device in one separate housing is housed, the invention Measure can be achieved in that the probe over a minimal coaxial cable with inductance coating can be connected to the control device.

Die Erfindung ist nachstehend anhand von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigenThe invention is based on in the drawing illustrated embodiments explained in more detail. Show it

Fig. 1 das Blockschaltbild einer ersten erfindungsgemäßen Vorrichtung, Fig. 1 is a block diagram of a first apparatus according to the invention,

Fig. 2 die wesentlichen Teile der erfindungsgemäßen Vorrichtung in Verbindung mit einem Endoskop in schematischer Darstellung, Fig. 2 shows the essential parts of the device according to the invention in conjunction with an endoscope in a schematic representation;

Fig. 3 das Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Vorrichtung in einer weiteren Ausführungsform. Fig. 3 shows the block diagram of a device according to the invention in a further embodiment.

Die Fig. 1 und 2 geben eine Lithotripsie-Vorrichtung mit einer Steuereinrichtung 1 wieder, die einen Regel- und Steuerschaltkreis 2 und einen Entladeschaltkreis 3 aufweist, an den die nur schematisch dargestellte Sonde 4 anschließ bar ist. Diese ist in bekannter Weise an ihrem distalen Ende mit zwei Elektroden ausgestattet, die eine Funkenstrecke bilden. Der Regel- und Steuerschaltkreis 2 ist in einem Gehäuse untergebracht und umfaßt eine Energieversorgungschaltung 5 und eine Sicherheitseinheit 6, die mit einer Energieerzeugungs schaltung 7 verbunden ist. Die Sicherheitseinheit 6 ist weiter mit einer Verarbeitungseinrichtung 8 und mit einer Einstell- und Anzeigeeinrichtung 9 für die Anzeige und Einstellung ver schiedener Betriebsparameter gekoppelt. Die letztgenannten Einrichtungen 8 und 9 sind außerdem untereinander verbunden. Die Sicherheitseinheit 6 und die Verarbeitungseinrichtung 8 sind schließlich noch,um eine Entkoppelung von der Hochspannungs seite zu erreichen, z. B. über Optokoppler 10, 11 oder Relais, mit dem Entladekreis 3 bzw. der Sonde 4 verbunden.Außerdem ist die Sicherheitseinheit 6 mit einem Fußschalter 12, der vom Anwender bedient werden kann, verbunden. Figs. 1 and 2 give a lithotripsy device with a control device 1 again, having a regulating and control circuit 2 and a discharging circuit 3, CONNECTING to which the shown only schematically probe is 4 bar. This is equipped in a known manner at its distal end with two electrodes which form a spark gap. The regulating and control circuit 2 is accommodated in a housing and comprises a power supply circuit 5 and a safety unit 6 , which is connected to a power generation circuit 7 . The security unit 6 is further coupled to a processing device 8 and to an adjustment and display device 9 for the display and adjustment of various operating parameters. The latter devices 8 and 9 are also interconnected. The security unit 6 and the processing device 8 are finally still to achieve decoupling from the high voltage side, for. B. via optocouplers 10 , 11 or relays, connected to the discharge circuit 3 or the probe 4. In addition, the safety unit 6 is connected to a foot switch 12 which can be operated by the user.

An den Steuerschaltkreis 2 ist über eine Kabelverbindung 14 der Entladeschaltkreis 3 angeschlossen, der in einem als Handgriff ausgestalteten Gehäuse 13 untergebracht ist und der einen Energiespeicher 15 und einen diesem nachge schalteten Hochspannungsschalter 16 z. B. einen Thyristor oder eine Funkenstrecke (spark gap), die durch eine Zündeinrichtung 17 gesteuert wird, beinhaltet. An dem Ausgang des Hochspannungs schalters 16 ist die Sonde 4 z. B. über eine Steckverbindung 18 angeschlossen. Die Kabelverbindung 14 ist als Koaxialkabel ausgebildet und umfaßt Leitungen 19, 20, 21 zur Verbindung der Energieerzeugungsschaltung 7 mit dem Energiespeicher 15, zur Verbindung der Verarbeitungseinrichtung 8 über den Optokoppler 10 mit der Zündeinrichtung 17 und zur Verbindung der Sonde 4 über die Steckverbindung 18 und den Optokoppler 11 mit der Sicherheitseinheit 6.To the control circuit 2 , the discharge circuit 3 is connected via a cable connection 14 , which is accommodated in a housing 13 designed as a handle and which has an energy storage device 15 and a high-voltage switch 16 connected downstream thereof. B. includes a thyristor or a spark gap, which is controlled by an ignition device 17 . At the output of the high voltage switch 16 , the probe 4 z. B. connected via a connector 18 . The cable connection 14 is designed as a coaxial cable and comprises lines 19 , 20 , 21 for connecting the energy generating circuit 7 to the energy store 15 , for connecting the processing device 8 via the optocoupler 10 to the ignition device 17 and for connecting the probe 4 via the plug connection 18 and the Optocoupler 11 with the safety unit 6 .

Die Sicherheitseinheit 6 wertet das über die Signalleitung übertragene Erkennungssignal aus, das sondenspezifisch kodiert ist und begrenzt danach, entsprechend der Belast barkeit der jeweiligen Sonde 4, die dem Energiespeicher 7 zuzuführende Energie. Die Sicherheitseinheit 6 sorgt weiter für die Anzeige von Fehlern auf der Einstell- und Anzeige einrichtung 9 sowie für eine Abkoppelung des Entladeschalt kreises 3 von der Energieerzeugungsschaltung 7 während des Entladevorganges. Die Verarbeitungseinrichtung 8 dient der Kontrolle von Impulsfolge und -dauer und die Optokoppler haben die Aufgabe, eine Entkoppelung der Hochspannungsseite der Steuer einrichtung von dem Entladeschaltkreis 3 bzw. der Sonde 4 sicherzustellen.The security unit 6 evaluates the detection signal transmitted via the signal line, which is coded for specific probes, and then limits the energy to be supplied to the energy store 7 in accordance with the load capacity of the respective probe 4 . The security unit 6 also provides for the display of errors on the setting and display device 9 and for a decoupling of the discharge circuit 3 from the power generation circuit 7 during the discharge process. The processing device 8 is used to control the pulse sequence and duration and the optocouplers have the task of ensuring decoupling of the high-voltage side of the control device from the discharge circuit 3 or the probe 4 .

Die Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung nach Fig. 3 unterscheidet sich von der nach den Fig. 1 und 2 dadurch, daß die gesamte Steuereinrichtung 1 in einem Steuer gerät untergebracht ist, an das die Sonde 4 über ein Koaxialkabel 22 mit sehr niedriger Induktivität angeschlossen ist. The embodiment of the inventive device according to FIG. 3 differs from that according to FIGS. 1 and 2, characterized in that the entire control device 1 is housed in a control unit to which the probe 4 is connected via a coaxial cable 22 with very low inductance.

Zur Zertrümmerung eines sich in einer Körperhöhle 24 befindenden Konkrementes 25 wird die Sonde 4 durch den Instrumentenkanal eines Endoskops 23 an das Konkrement 25 herangeführt und an schließend werden Funkenentladungen zwischen den distalen Enden der in der Sonde 4 befindlichen Elektroden durch Betätigen des Fußschalters 12 ausgelöst. Hierbei sind in bekannter Weise an der Einrichtung 9 zur Einstellung und Anzeige der Betriebsparameter zum Beispiel u.a. die Entladungsfolge und die Entladungsspannung einstellbar. Dabei werden durch die Regel- und Steuereinrichtung 2 in ebenfalls bekannter Weise die vorgewählten Werte dahingehend überprüft, ob die für die momentan angeschlossene Sonde 4 zulässigen Werte eingehalten werden. Ist beispielsweise die Entladespannung zu hoch gewählt, so begrenzt die Regeleinrichtung die an der Einstell- und Anzeigeeinrichtung 9 eingestellten Werte auf das zulässige Maß.To smash a concrement 25 located in a body cavity 24 , the probe 4 is brought through the instrument channel of an endoscope 23 to the concrement 25 and then spark discharges between the distal ends of the electrodes located in the probe 4 are triggered by actuating the foot switch 12 . The discharge sequence and the discharge voltage, for example, can be set in a known manner on the device 9 for setting and displaying the operating parameters. In this case, the pre-selected values are checked by the regulating and control device 2 in a known manner to determine whether the permissible values for the currently connected probe 4 are being observed. If, for example, the discharge voltage is selected too high, the control device limits the values set on the setting and display device 9 to the permissible level.

Die zur Erzeugung von zur Zertrümmerung von Konkrementen ge eigneten Druckwellen durch Funkenentladung am distalen Ende der Sonde 4 benötigte Energie wird in der Energieerzeugungs schaltung 7 erzeugt und dem Energiespeicher 15 zugeführt, wobei diese Energie entsprechend der in der Regeleinrichtung 2 erzeugten Signale über eine von der Zündeinrichtung 17 getriggerte Funkenstrecke 16 entladen wird, worauf an den distalen Elektrodenenden der Sonde 4 in unmittelbarer Nähe des Konkrementes 25 eine eine Druckwelle erzeugende Funkenent ladung erfolgt.The energy required to generate pressure waves suitable for the destruction of concrements by spark discharge at the distal end of the probe 4 is generated in the energy generation circuit 7 and supplied to the energy store 15 , this energy corresponding to the signals generated in the control device 2 via a from the ignition device 17 triggered spark gap 16 is discharged, whereupon the electrode distal ends of the probe 4 in the immediate vicinity of the concretion 25 is a pressure wave generating Funkenent carried charge.

Während des Entladevorganges wird durch die Regel- und Steuereinrichtung die Energieerzeugungsschaltung 7 von dem Energiespeicher 15 getrennt, um zu verhindern, daß der Energie speicher 15 zu früh wieder aufgeladen wird, was bewirken könnte, daß die Funkenstrecke 16 ohne Triggerimpuls selbständig zündet.During the unloading process, the energy generating circuit 7 is separated from the energy store 15 by the regulating and control device in order to prevent the energy store 15 from being recharged too early, which could cause the spark gap 16 to ignite automatically without a trigger pulse.

Durch die Anordnung des Energiespeichers 15, der Funkenstrecke 16 und der Zündeinrichtung 17 in einem als Handhabe ausgebildeten Gehäuse 13, an das unmittelbar eine selbst induktivitätsarme Sonde 4 anschließbar ist, wird eine sehr niedrige Induktivität zwischen dem distalen Ende der Sonde 4 und dem Energiespeicher 15 erreicht, woraus ein sehr steiler Stromanstieg bei der Funken entladung am distalen Sondenende resultiert. Vorzugsweise wird der Energiespeicher 15 der erfindungsgemäßen Anordnung aus mehreren,parallel geschalteten Kondensatoren gebildet, wodurch seine Serieninduktivität verringert wird. Hierbei kann die Kapazität des Verbindungskabels zwischen Energieerzeugungs schaltung 7 und Energiespeicher 15 zumindest als Energie hilfsspeicher genutzt werden. Der steile Stromanstieg bei der Funkenentladung hat zur Folge, daß mit wesentlich geringerer Energie der gleiche Druckimpuls erzeugt wird, wie er mit Geräten nach dem Stand der Technik erst bei viel höherer Energie erreicht wird. Dies hat nun wieder zur Folge, daß sowohl die Lebensdauer der Sonde 4 erhöht wird als auch die so erzeugten steilen Druckimpulse eine bessere steinzertrümmernde Wirkung haben.A very low inductance between the distal end of the probe 4 and the energy store 15 is achieved by the arrangement of the energy store 15 , the spark gap 16 and the ignition device 17 in a housing 13 designed as a handle, to which a self-inductance probe 4 can be connected directly , which results in a very steep current rise during spark discharge at the distal end of the probe. The energy store 15 of the arrangement according to the invention is preferably formed from a plurality of capacitors connected in parallel, as a result of which its series inductance is reduced. Here, the capacity of the connecting cable between the power generation circuit 7 and the energy store 15 can be used at least as an auxiliary storage device. The steep rise in current during spark discharge has the result that the same pressure pulse is generated with much lower energy than that which can be achieved with devices according to the prior art only at much higher energy. This again has the consequence that both the life of the probe 4 is increased and the steep pressure pulses generated in this way have a better stone-shattering effect.

Auch mit Lithotripsiegeräten nach dem Stand der Technik kann eine gewisse Verringerung des Energieumsatzes bei einer Funken entladung am distalen Sondenende erreicht werden, wenn die Sonde 4 und ihre Kabelverbindung mit der Steuereinrichtung 1 bei der Ausführung nach Fig. 3 gemäß der Erfindung so ausge bildet werden, daß sie eine sehr niedrige Induktivität aufweisen.Even with lithotripsy devices according to the prior art, a certain reduction in the energy conversion in the event of a spark discharge at the distal end of the probe can be achieved if the probe 4 and its cable connection with the control device 1 in the embodiment according to FIG. 3 are formed in accordance with the invention, that they have a very low inductance.

Claims

1. A device for the crushing of concrements located in body cavities using the electrohydraulic principle, comprising a probe which can be brought up to the concrement to be destroyed, with two electrodes arranged at its distal end, forming a spark gap and having a control device for generating and regulating the spark discharge Can be connected, which control device contains a discharge circuit from an energy storage device, a high-voltage switch and a control circuit for controlling the high-voltage switch, characterized in that the control device ( 1 ) as a whole or at least its discharge circuit ( 3 ) forming the spark discharge Parts, the connecting line ( 19 ) of the probe ( 4 ) with the unloading circuit ( 3 ) and / or the probe ( 4 ) have a very small inductance.

2. Device according to claim 1, characterized in that in a separate housing ( 13 ) outside the control device ( 1 ) the discharge circuit ( 3 ) as a whole or its individual components, such as the energy store ( 15 ) and / or the high voltage switch ( 16 ) , with its control circuit ( 17 ).

3. Apparatus according to claim 2, characterized in that the connecting line ( 19 ) between the energy store ( 15 ) and the control device ( 1 ) serves as an auxiliary energy store.

4. The device according to claim 2, characterized in that the housing ( 13 ) is designed as a handle for the connectable probe ( 4 ).

5. The device according to claim 1, in which the control device ( 1 ) and the discharge circuit ( 3 ) are housed in a common housing, characterized in that the low-inductance probe ( 4 ) via a coaxial cable with minimal inductivity to the control device ( 1 ) with discharge circuit ( 3 ) can be connected.