DE4011108C2

DE4011108C2 -

Info

Publication number: DE4011108C2
Application number: DE19904011108
Authority: DE
Inventors: Hans Dipl.-Phys. Dr.Rer.Nat. 8000 Muenchen De Lobentanzer; Wolfram Dipl.-Ing. Dr. 8011 Neukeferloh De Einars; Hajo Dipl.-Phys. Dr.Rer.Nat. 8034 Germering De Hermeking; Reiner Dipl.-Phys. Dr.Rer.Nat. 8088 Eching De Schultheiss
Original assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Current assignee: Dornier Medizintechnik GmbH
Priority date: 1990-04-06
Filing date: 1990-04-06
Publication date: 1993-07-22
Also published as: DE4011108A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Einleiten von Stoßwellen in den Körper vom Patienten, insbesondere ein Lithotripter, nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Unter Stoßwellen sind hier auch Druckwellen verstanden, deren Intensität für eine therapeutische Wirkung im Körper ausreicht.The invention relates to a device for introducing shock waves into the Body of the patient, especially a lithotripter, according to the generic term of claim 1. Shock waves are also understood here as pressure waves, the intensity of which is sufficient for a therapeutic effect in the body.

Zur extracorporalen Steinzerkleinerung ist es aus der EP 03 67 117 A2 bekannt, verschiedene Wellengruppen durch verschieden geformte Linsenteile auf verschiedene Punkte zu fokussieren, so daß mehrere runde Brennpunkte entstehen. DE 37 39 392 A1 zeigt und beschreibt die Fokussierung eines ebenen Stoßwellenfeldes mittels einer Linse auf einen Stein. Die Brechkraft der Linse ist rotationssymmetrisch, so daß eine ebene akustische Wellenfront durch die Linse auf einen Punkt fokussiert wird. DE 34 17 985 A2 lehrt, den Fokus axial zu verlängern, um die Tiefenmessung eines Steins entfallen zu lassen. EP 03 55 176 A1 offenbart ein scheibenförmiges zusätzliches Element, das manuell oder elektrisch hin- und hergeschwenkt wird und den Brennpunkt dabei hin- und herschiebt.For extracorporeal stone crushing, it is from EP 03 67 117 A2 known, different wave groups through differently shaped lens parts focus on different points so that several round focal points arise. DE 37 39 392 A1 shows and describes the focusing a flat shock wave field by means of a lens on a stone. The Refractive power of the lens is rotationally symmetrical, so that a flat acoustic Wavefront is focused on a point by the lens. DE 34 17 985 A2 teaches to extend the focus axially to measure the depth of a stone to be dropped. EP 03 55 176 A1 discloses a disk-shaped one additional element that swings back and forth manually or electrically and shifts the focus back and forth.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Trefferwahrscheinlichkeit auch bei ungenauer Justierung erhöht wird.The object of the invention is a device of the type described above Art to improve in such a way that the probability of a hit also inaccurate adjustment is increased.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst von einer Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1. Ausführungen der Erfindung sind Gegenstände von Unteransprüchen.This object is achieved by a device with the Features of claim 1. Embodiments of the invention are objects of subclaims.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung weist eine Linse auf, die ein nahezu ebenes akustisches Wellenfeld in einen Linienfokus oder in einen Brennfleck abbildet, dessen Lateraldimensionen unterschiedlich sind. Das heißt, die Ausdehnung des Brennflecks ist in einer Lateraldimension (z. B. in der Höhe) größer als in der dazu senkrechten Richtung (z. B. in der Breite). Durch die strichförmige Fokussierung ist die Ausdehnung des Brennflecks, also in einer bestimmten Richtung vergrößert, wodurch die Justierung des Brennflecks auf einen Stein in dieser Richtung wesentlich unkritischer wird. Ein Grund für eine verminderte Treffsicherheit kann die Atemmitbewegung der Humankonkremente sein. Mit der Erfindung ist es möglich, die lange Achse des Brennflecks in Richtung der Atemverschiebungsachse, das heißt in der Regel in die Längsachse des Patienten, zu positionieren.The device according to the invention has a lens that is almost flat maps the acoustic wave field into a line focus or into a focal spot, whose lateral dimensions are different. That is, the expansion the focal spot is in a lateral dimension (e.g. in height) larger than in the direction perpendicular to it (e.g. in width). Through the line-shaped focusing is the extension of the focal spot, i.e. in one certain direction increases, causing the adjustment of the focal spot to a stone in this direction becomes much less critical. A reason for one Decreased accuracy can be the breathing movement of the human stones be. With the invention it is possible to use the long axis of the focal spot in the direction of the breath shift axis, that is, generally in the longitudinal axis of the patient.

Das Prinzip der Erfindung besteht in der Fokussierung eines ebenen akustischen Wellenfeldes durch eine nichtrotationssymmetrische Linse, im Grenzfall durch das eindimensionale Analogon zu einer Kugellinse, einer sogenannten Zylinderlinse. Diese Linse ist nur in einer Dimension gekrümmt. Im Regelfall, wenn die brechenden Flächen sphärisch ausgeführt sind, ergibt sich die Brennweite der Linse näherungsweise zu The principle of the invention is to focus on a flat acoustic Wave field through a non-rotationally symmetrical lens, in the limit case through the one-dimensional analogue to a spherical lens, a so-called Cylindrical lens. This lens is curved in one dimension only. As a rule, if the refractive surfaces are spherical, results the focal length of the lens approximates

f = Brennweite
n = akustischer Brechungsindex des Linsenmaterials
R₁, R₂ = Krümmungsradien der vorderen und der hinteren Linsenseite.f = focal length
n = acoustic refractive index of the lens material
R₁, R₂ = radii of curvature of the front and rear lens side.

Dabei sind alle Kombinationen von Krümmungsradien erlaubt, also von einer bikonvexen über eine plankonvexe, eine konkavkonvexe, eine plankonkave bis zu einer bikonkaven Linse.All combinations of radii of curvature are allowed, i.e. one biconvex over a plano-convex, a concave-convex, a plano-concave up to a biconcave lens.

Die Brechkraft ergibt sich dann im betrachteten Spezialfall nach obiger Formel in Abhängigkeit davon, ob das Medium eine höhere Schallgeschwindigkeit (z. B. Polystyrol) oder eine geringere Schallgeschwindigkeit (z. B. Silikonkautschuk) als das Umgebungsmedium, in der Regel Wasser, hat.The refractive power then results in the special case under consideration according to the above formula depending on whether the medium has a higher speed of sound (e.g. polystyrene) or a lower speed of sound (e.g. silicone rubber) than the surrounding medium, usually water.

Die Erfindung wird anhand von vier Figuren näher erläutert. Es zeigtThe invention is illustrated by four figures. It shows

Fig. 1 schematisch eine erfindungsgemäße Vorrichtung, Fig. 1 shows schematically an apparatus according to the invention,

Fig. 2, 3 und 4 erfindungsgemäß verwendete Linsen. Fig. 2, 3 and 4, lenses used in the invention.

Fig. 1 zeigt schematisch eine Stoßwellenquelle S, die ein nahezu ebenes akustisches Wellenfeld aussendet. Dieses gelangt auf die Linse L und wird von dieser auf den Brennfleck F fokussiert. Da erfindungsgemäß die Linse L in den beiden Lateraldimensionen unterschiedliche Brechkräfte hat, ist der Brennfleck nicht kreisförmig, sondern hat die Form eines Ovals. In dieser Ausführung ist seine Ausdehnung in der Höhe größer als die in der Breite. Fig. 1 shows schematically a shock wave source S that emits an almost planar acoustic wave field. This reaches the lens L and is focused by it onto the focal point F. Since, according to the invention, the lens L has different refractive powers in the two lateral dimensions, the focal spot is not circular, but has the shape of an oval. In this version, its height is greater than its width.

Fig. 2 zeigt unterschiedliche Linsen, die für die erfindungsgemäße Vorrichtung verwendet werden können. Möglich ist die Verwendung von Fig. 2 shows different lenses that can be used for the device according to the invention. It is possible to use

a) biconvex lenses
b) plano-convex lenses
c) concave-convex converging lenses
d) biconcave lenses
e) plano-concave lenses and
f) concave-convex diverging lenses.

Ob eine Linse als Sammel- oder als Zerstreulinse wirkt, hängt von den Brechzahlen des Linsenmaterials und des umgebenden Materials ab.It depends on the refractive indices whether a lens acts as a collecting lens or as a diverging lens of the lens material and the surrounding material.

Fig. 3 zeigt eine Zylinderlinse Z in drei zueinander senkrecht stehenden Blickrichtungen. Die Zylinderlinse Z weist nur in einer Richtung eine Krümmung auf, in der anderen Richtung ist sie eben (Krümmungsradius = ∞) und erzeugt aus einem ebenen akustischen Wellenfeld eine Linie. Fig. 3 shows a cylindrical lens Z in three mutually perpendicular viewing directions. The cylindrical lens Z has a curvature only in one direction, it is flat in the other direction (radius of curvature = ∞) and generates a line from a flat acoustic wave field.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen eignen sich neben der Zerkleinerung von Konkrementen, wie Gallen- oder Nierensteinen, auch für andere Humanapplikationen, wie z. B. die Implantatlockerung mit Stoßwellen oder die Behandlung von Knochen. Gerade bei diesen Anwendungen kann ein nichtrotationssymmetrischer Brennfleck günstiger sein als ein kreisförmiger. Zur Behandlung langgestreckter Objekte, wie Knochen, eignet sich eine Zylinderlinse Z besonders.The devices according to the invention are suitable in addition to comminution of concrements, such as gall stones or kidney stones, also for other human applications, such as B. the implant loosening with shock waves or treatment of bones. Especially in these applications, a non-rotationally symmetrical Focal spot be cheaper than a circular one. For A cylindrical lens is suitable for treating elongated objects, such as bones Z especially.

Fig. 4 zeigt eine Kombination aus einer spärischen Linse L und einer Zylinderlinse Z, deren ebene Grenzflächen jeweils aneinanderliegen. FIG. 4 shows a combination of a spherical lens L and a cylindrical lens Z, the flat boundary surfaces of which lie against one another.

Claims

1. Device for introducing shock waves into the body of patients, in particular lithotripters, wherein substantially flat shock waves are generated and focused by a lens (L) on a focal spot, characterized in that the refractive powers of the acoustic lens (L) in the two Lateral dimensions are different, so that the focal spot is oval to linear.

2. Device according to claim 1, characterized in that the Lens is a cylindrical lens (Z).

3. Device according to claim 1, characterized in that the Refractive power in a lateral dimension is twice as large as in that vertical lateral dimension.

4. The device according to claim 1, characterized in that a Combination of a cylindrical lens (Z) and a spherical lens (L) is provided.