DE4039408A1 - Stosswellengenerator mit einem reflektor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßwellengenerator zur Erzeugung fokussierter Stoßwellen, aufweisend eine Stoßwellenquelle, ei­ nen Reflektor und ein wenigstens den Raum zwischen der Stoßwel­ lenquelle und dem Reflektor ausfüllendes akustisches Ausbrei­ tungsmedium, wobei die von der Stoßwellenquelle ausgehenden Stoßwellen mittels des Reflektors derart reflektiert werden, daß sie in einer Fokuszone zusammenlaufen.

Derartige Stoßwellengeneratoren können für die unterschiedlich­ sten Zwecke verwendet werden, z. B. in der Medizin, um im Körper eines Patienten befindliche Konkremente nicht invasiv zu zer­ trümmern oder pathologische Gewebeveränderungen ebenfalls nicht invasiv zu behandeln. Außerdem können derartige Stoßwellengene­ ratoren beispielsweise in der Werkstoffprüfung eingesetzt wer­ den, um Materialproben mit fokussierten Stoßwellen zu beauf­ schlagen. Unabhängig von dem jeweiligen Anwendungsfall wird der Stoßwellengenerator in geeigneter Weise mit dem jeweils zu be­ schallenden Objekt akustisch gekoppelt, so daß die erzeugten Stoßwellen in das Objekt eingeleitet werden können. Die Funk­ tion derartiger Stoßwellengeneratoren beruht im wesentlichen darauf, daß mittels der Stoßwellenquelle ein Druckimpuls in das akustische Ausbreitungsmedium eingeleitet wird, der sich auf­ grund nichtlinearer Kompressionseigenschaften des Ausbreitungs­ mediums allmählich zu einer Stoßwelle aufsteilt. Unabhängig da­ von, daß eine Stoßwelle also erst nach einem gewissen Ausbrei­ tungsweg eines Druckimpulses vorliegt, wird im folgenden der Einfachheit halber stets von Stoßwellen gesprochen. Die in das Ausbreitungsmedium eingeleitete Stoßwelle wird mittels des Reflektors in einer solchen Weise reflektiert, daß die akusti­ sche Energie in einer Fokuszone konzentriert ist. Der Stoßwel­ lengenerator und das zu beschallende Objekt müssen relativ zueinander so ausgerichtet sein, daß der zu beschallende Be­ reich des Objektes sich in der Fokuszone der Stoßwellen be­ findet.

Ein Stoßwellengenerator der eingangs genannten Art ist in der EP-A-01 88 750 beschrieben. Hier ist als Stoßwellenquelle eine elektromagnetisch antreibbare ebene Membran vorgesehen. Die von dieser Membran ausgehenden ebenen Stoßwellen werden auf einen kegelförmigen ersten Reflektor geleitet und gelangen von diesem zu einem ringförmigen zweiten Reflektor, der den ersten Reflek­ tor umgibt. Mittels des zweiten Reflektors werden die Druckim­ pulse bzw. die Stoßwellen in eine Fokuszone reflektiert.

Außerdem ist unter der Bezeichnung "Large Aperture Ringshaped Soundsource" (LARS) ein Stoßwellengenerator der eingangs ge­ nannten Art bekannt geworden, der als Stoßwellenquelle eine ebenfalls elektromagnetisch antreibbare, im wesentlichen hohl­ zylindrische Membran aufweist, von der sich radial auswärts ausbreitende Druckimpulse ausgehen. Diese treffen auf einen die Membran umgebenden ringförmigen konkaven Reflektor in der Form eines Rotationsparaboloids und werden von dessen Reflektorflä­ che in einen Fokusbereich reflektiert, dessen Zentrum dem Brennpunkt des Rotationsparaboloids entspricht.

Bekanntermaßen ist es beispielsweise bei der medizinischen An­ wendung von Stoßwellengeneratoren der eingangs genannten Art erforderlich, die Lage der Fokuszone innerhalb des zu behan­ delnden Körpers den individuellen Erfordernissen entsprechend einstellen zu können. Dies geschieht, indem der Stoßwellen­ generator und der zu behandelnde Körper relativ zueinander ver­ stellt werden. Der Abstand der Fokuszone von der Körperoberflä­ che wird in der Regel dadurch eingestellt, daß der Stoßwellen­ generator und der zu behandelnde Körper in Richtung der Mittel­ achse des Stoßwellengenerators relativ zueinander derart ver­ lagert werden, daß die Fokuszone sich in der gewünschten Tiefe innerhalb des zu behandelnden Körpers befindet. Da sich bei diesem Einstellvorgang der Abstand zwischen dem Stoßwellengene­ rator und der Körperoberfläche ändert, muß insbesondere bei der sogenannten "trockenen" Ankopplung, die die Anordnung des zu behandelnden Körpers in einem Wasserbad überflüssig macht, eine geeignete Ankoppelvorrichtung, z. B. ein mit einem geeigneten Ausbreitungsmedium gefülltes flexibles Kissen, zwischen dem Stoßwellengenerator und der Körperoberfläche befinden, die in der Lage ist, sich unterschiedlichen Abständen zwischen dem Stoßwellengenerator und der Körperoberfläche anzupassen. Dies ist mit vertretbarem Aufwand nur in gewissen Grenzen möglich. Es ist daher grundsätzlich der Gedanke bereits bekannt, den Abstand der Fokuszone von der Stoßwellenquelle zu variieren (DE-OS 37 39 393). Dies ist bei den bekannten Stoßwellengene­ ratoren jedoch nur durch Austausch der Stoßwellenquelle und/oder des Reflektors gegen entsprechende Bauteile mit veränder­ ter Geometrie möglich. Da hierzu eine Demontage des Stoßwellen­ generators erforderlich ist, kommt eine solche Lösung zumindest für die alltägliche Praxis als zu umständlich, zeitraubend und arbeitsintensiv nicht in Frage.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Stoßwellengene­ rator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf rasche und einfache Weise eine Verlagerung der Fokuszone relativ zu der Stoßwellenquelle möglich ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Reflektor mehrere Reflektorflächenabschnitte aufweist, denen jeweils eine unterschiedliche Fokuszone zugeordnet ist, und daß die Stoßwellenquelle derart betreibbar ist, daß die von ihr ausgehenden Stoßwellen auf jeweils einen einzigen Reflektorflä­ chenabschnitt auftreffen. Im Falle der Erfindung wird also eine Verlagerung der Fokuszone dadurch erreicht, daß in Abhängigkeit von der jeweiligen Betriebsart der Stoßwellenquelle die von ihr ausgehenden Stoßwellen auf einen von unterschiedlichen Reflek­ torflächenabschnitten auftreffen, von wo sie jeweils in eine andere Fokuszone reflektiert werden. Es ist also im Falle der Erfindung eine Verlagerung der Fokuszone möglich, ohne daß sich der Abstand zwischen dem Stoßwellengenerator und der Oberfläche des zu beschallenden Objektes ändert, wodurch eine problemlose akustische Ankopplung an das mit Stoßwellen zu beaufschlagende Objekt möglich ist. Dabei ist eine Demontage des Stoßwellen­ generators und der Austausch von Bauteilen nicht erforderlich. Im einfachsten Falle kann durch eine Verlagerung der Stoßwel­ lenquelle relativ zu dem Reflektor erreicht werden, daß die von der Stoßwellenquelle ausgehenden Stoßwellen in Abhängigkeit von der jeweiligen Position der Stoßwellenquelle auf unter­ schiedliche Reflektorflächenabschnitte auftreffen. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist jedoch vorgesehen, daß die Stoßwellenquelle eine Abstrahlfläche für Stoßwellen aufweist, welche einen zur Abstrahlung von Stoßwel­ len akustisch wirksamen Bereich aufweist, der relativ zu dem Reflektor derart verstellbar ist, daß die von dem akustisch wirksamen Bereich der Abstrahlfläche ausgehenden Stoßwellen auf jeweils einen der Reflektorflächenabschnitte auftreffen. In diesem Falle erübrigt sich also eine Verstellung der Stoßwel­ lenquelle relativ zu dem Reflektor nebst dem hiermit verbunde­ nen konstruktiven Aufwand. Statt dessen wird lediglich der zur Abstrahlung von Stoßwellen akustisch wirksame Bereich der Ab­ strahlfläche der Stoßwellenquelle relativ zu dem Reflektor ver­ lagert.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Stoßwellenquelle eine im wesentlichen zylindrisch ausgebildete Abstrahlfläche aufweist, die von dem Reflektor umgeben ist, dessen Reflektorflächenabschnitte jeweils wenigstens annähernd die Gestalt eines Rotationsparaboloids aufweisen, wobei die Mittelachsen der Abstrahlfläche und der Reflektorflächenab­ schnitte im wesentlichen zusammenfallen. Auf diese Weise lassen sich ausgezeichnete Fokussierungseigenschaften des Stoßwellen­ generators erreichen.

Eine besonders bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Stoßwellenquelle eine im wesentlichen hohlzylin­ drische Membran aus einem elektrisch leitenden Werkstoff und eine innerhalb der Membran angeordnete elektrische Spulenan­ ordnung aufweist, welche zum stoßartigen Antrieb der Membran vorgesehen ist, wobei die Spulenanordnung derart ausgebildet ist, daß in Richtung der Mittelachse der Abstrahlfläche unter­ schiedliche Positionen aufweisende zylindrische Abschnitte der Membran antreibbar sind. Durch diese Maßnahme läßt sich die ge­ wünschte Verlagerung des akustisch wirksamen Bereiches der Ab­ strahlfläche auf einfache Weise erreichen, beispielsweise indem gemäß einer Variante der Erfindung die Spulenanordnung eine Vielzahl von Anschlüssen aufweist, jeweils zwei Anschlüsse durch einen dazwischenliegenden Abschnitt der Spulenanordnung elektrisch leitend verbunden sind und mittels der Abschnitte der Spulenanordnung unterschiedliche Bereiche der Membran an­ treibbar sind, wobei die Anzahl der Abschnitte der Spulenan­ ordnung gleich der Anzahl der Reflektorflächenabschnitte ist.

Die Spulenanordnung ist gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung durch eine zylinderschraubenförmig gewickelte Spule gebildet, mit dem Vorteil, daß die einzelnen Anschlüsse der Paare von Anschlüssen dann durch einfache Anzapfungen der Spule gebildet sein können.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten Zeichnungen dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Stoßwellengenerator in schema­ tischer Darstellung im Längsschnitt, und

Fig. 2 eine Variante des erfindungsgemäßen Stoßwellengenerators in stark schematisierter Darstellung im Längsschnitt.

Der in der Fig. 1 gezeigte erfindungsgemäße Stoßwellengenerator dient hier dazu, ein in einem schematisch im Querschnitt ange­ deuteten Körper eines Patienten 1 befindliches Konkrement, näm­ lich den Stein 2 einer Niere 3, in so kleine Bruchstücke zu zertrümmern, daß diese auf natürlichem Wege ausgeschieden wer­ den können.

Der Stoßwellengenerator besitzt ein topfförmiges Gehäuse 4, welches einen zylinderrohrförmigen Wandabschnitt 5 und einen Boden 6 aufweist. An seinem dem Boden 6 gegenüberliegenden Ende ist das Gehäuse 4 mittels eines flexiblen Balges 7 verschlos­ sen, der dazu dient, den Stoßwellengenerator wie dargestellt zur akustischen Kopplung an den Körper des Patienten 1 anzu­ pressen. Der durch den Balg 7 verschlossene Innenraum des Ge­ häuses 4 enthält ein akustisches Ausbreitungsmedium, beispiels­ weise Wasser.

Im Inneren des Gehäuses und damit in dem Ausbreitungsmedium sind eine insgesamt mit 8 bezeichnete Stoßwellenquelle, ein Reflektor 9 und ein Ultraschall-Transducer 10 angeordnet. Die Stoßwellenquelle 8 und der Reflektor 9 dienen dazu, fokussierte Stoßwellen in dem Ausbreitungsmedium zu erzeugen, die in einer der auf der Mittelachse M des Stoßwellengenerators liegenden Fokuszonen F1 bis F3 zusammenlaufen. Der Ultraschall-Transducer 10 ist Bestandteil eines Ultraschall-Ortungssystems, das dazu dient, den Stoßwellengenerator relativ zu dem Körper des Pati­ enten 1 so auszurichten, daß sich der zu zertrümmernde Stein 2 in einer der Fokuszonen F1 bis F3 der Stoßwellen befindet. Vor­ zugsweise ist der Ultraschall-Transducer 10 so ausgebildet und über das Kabel 11 mit einer entsprechenden nicht dargestellten Steuerungs- und Bilderzeugungselektronik verbunden, daß in an sich bekannter Weise Ultraschall-B-Bilder erzeugbar sind, die eine die Mittelachse M des Stoßwellengenerators enthaltende Körperschicht des Patienten 1 darstellen, die die Fokuszonen F1 bis F3 enthält.

Die Stoßwellenquelle 8 besitzt eine im wesentlichen hohlzylin­ drische Membran 12 aus einem elektrisch leitfähigen Werkstoff, z. B. Kupfer, die rohrförmig ausgebildet ist. Innerhalb der Membran 12 befindet sich eine Spulenanordnung 13, die eine zylinderschraubenförmig auf einen etwa zylindrischen Spulenträ­ ger 14 aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff gewickelte Spule 15 aufweist. Um Spannungsüberschläge zwischen der Spule 15 und der Membran 12 zu vermeiden, ist die Spule 15 an ihrer äußeren Mantelfläche vollständig von einer Isolierfolie 16 um­ geben, deren Dicke in der Figur wie auch die Dicken der Membran 12 und der Spule 15 übertrieben dargestellt sind.

Die Spule 15 und die Isolierfolie 16 sind in einer ringförmigen Eindrehung des Spulenträgers 14 aufgenommen. Die Membran 12 be­ sitzt eine größere Länge als die Spule 15 und ist radial spiel­ frei derart auf den Spulenträger 14 aufgesetzt, daß sie die Spule 15 beiderseits überragt. Die Membran 12 ist zwischen ei­ nem Sprengring 17 und einem Absatz des Spulenträgers 14 axial unverschieblich fixiert. Der zwischen der Membran 12 und der Spule 15 bzw. der Isolierfolie 16 befindliche Raum kann in nicht dargestellter Weise mit Unterdruck beaufschlagt werden, so wie dies für eine ebene Membran aus der EP-A-01 88 750 an sich bekannt ist.

Im Inneren des Gehäuses 4 ist der rotationssymmetrisch ausge­ bildete Reflektor 9 angeordnet, der die Stoßwellenquelle 8 um­ gibt und eine dieser zugewandte Reflektorfläche 21 aufweist. Die Reflektorfläche ist in drei in Richtung der Mittelachse M des Stoßwellengenerators aufeinanderfolgend angeordnete Reflek­ torflächenabschnitte 21a, 21b, 21c unterteilt. Die Reflektor­ flächenabschnitte 21a, 21b, 21c werden jeweils durch die Rota­ tion eines Abschnittes einer Parabel um die Mittelachse M des Stoßwellengenerators erhalten, wobei der Brennpunkt der Parabel der dem Mittelpunkt der jeweiligen Fokuszone F1, F2 bzw. F3 entspricht, auf der Mittelachse M des Stoßwellengenerators und der Scheitelpunkt der Parabel auf einer die Mittelachse M des Stoßwellengenerators im Brennpunkt der jeweiligen Parabel rechtwinklig schneidenden Geraden liegt. Dies ist für den Re­ flektorflächenabschnitt 21b anhand einer Parabel Pb mit dem Brennpunkt Fb und dem Scheitelpunkt Sb in Fig. 1 schematisch angedeutet. Die zur Erzeugung der Reflektorflächenabschnitte 21a, 21b, 21c herangezogenen Parabeln weisen unterschiedliche Brennweiten auf. Dabei sind die Reflektorflächenabschnitte 21a, 21b, 21c im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles an dem Reflektor 9 derart angeordnet, daß zwischen zwei benach­ barten auf der Mittelachse M des Stoßwellengenerators liegenden Fokuszonen F1, F2 bzw. F2, F3 jeweils der Abstand a liegt. Die Mittelachse M des Stoßwellengenerators entspricht also zugleich der Mittelachse der Reflektorfläche 21 bzw. der Reflektorflä­ chenabschnitte 21a, 21b, 21c. Der Reflektor 9, der beispiels­ weise aus Messing bestehen kann, und die Stoßwellenquelle 8 sind relativ zueinander derart angeordnet, daß die Mittelachsen der Reflektorflächenabschnitte 21a, 21b, 21c und der Membran 12 zusammenfallen.

Der Reflektor 9 weist an seinem dem Boden 6 des Gehäuses 4 be­ nachbarten Ende einen radial nach innen gerichteten Flansch 19 auf, in dessen Bohrung der Spulenträger 14 ortsfest fixiert ist. Die Stoßwellenquelle 8 und der Reflektor 9 bilden also eine Baueinheit. Diese ist in dem Gehäuse 4 um ein Maß b, das sich aus den Teilmaßen b1 und b2 zusammensetzt, in Richtung der Mittelachse M des Stoßwellengenerators zwischen zwei Endlagen stufenlos längsverschieblich aufgenommen. Beim Verschieben gleitet die äußere Mantelfläche des Reflektors 9 auf der Boh­ rungswandung des Wandabschnittes 5 des Gehäuses 4. In der einen Endlage liegt der Reflektor 9 mit einem im Bereich seines von dem Boden 6 des Gehäuses 4 entfernten Endes vorgesehenen Absatz an einem in die Bohrung des Wandabschnittes 5 eingesetzten Sprengring 25 an. In der anderen Endlage liegt das andere Ende des Reflektors 9 an der Innenseite des Bodens 6 des Gehäuses 4 an. Das Maß b ist vorzugsweise wenigstens gleich groß wie das Maß a. Im Falle des gezeigten Ausführungsbeispieles sind die beiden Maße gleich groß. Um die genannte Baueinheit in der be­ schriebenen Weise innerhalb des Gehäuses 4 verstellen zu kön­ nen, ist der Reflektor 9 mit einer Betätigungsstange 26 ver­ sehen, auf die nur schematisch angedeutete Verstellmittel 27, z. B. ein Motor mit geeignetem Getriebe, einwirken. Um beim Ver­ stellen der genannten Baueinheit in der erforderlichen Weise ein Strömen des akustischen Ausbreitungsmediums von dem vor dem Reflektor 9 befindlichen Raum in den hinter diesem befindlichen Raum und umgekehrt zu ermöglichen, ist der Reflektor 9 an sei­ ner äußeren Mantelfläche mit einer Nut 28 versehen.

Die Spule 15 der Stoßwellenquelle 8 besitzt in Richtung der Mittelachse M gemessen eine Länge c, die gleich der gesamten in Richtung der Mittelachse M gemessenen Länge d der Reflektorflä­ che 21 ist, wobei die Länge d der Summe der Längen da, db, dc der Reflektorflächenabschnitte 21a, 21b, 21c ist. Außer den beiden Anschlüssen 29, 30, die mit den beiden Enden der Spule 15 verbunden sind, weist die Spule 15 zwei weitere als Anzap­ fungen ausgeführte Anschlüsse 31 und 32 auf. Die Stoßwellen­ quelle 8 ist derart mit dem Reflektor 9 verbunden, daß das den größeren Durchmesser aufweisende der Reflektorfläche 21 mit dem von dem Boden 6 des Gehäuses 4 entfernten Ende der Spule 15 in einer gemeinsamen Ebene liegt. Hieraus folgt, daß das andere Ende der Spule mit dem den kleineren Durchmesser aufweisenden Ende der Reflektorfläche 21 in einer gemeinsamen Ebene liegt. Die Anschlüsse 31 und 32 sind derart angeordnet, daß zwischen den Anschlüssen 29 und 31 ein Spulenabschnitt liegt, der in Richtung der Mittelachse M gemessen die Länge dc aufweist. Der zwischen den Anschlüssen 31 und 32 liegende Spulenabschnitt be­ sitzt die Länge db. Der zwischen den Anschlüssen 32 und 30 lie­ gende Spulenabschnitt besitzt schließlich die Länge da.

Die nur schematisch angedeuteten Anschlüsse 29 bis 32 sind in nicht näher dargestellter Weise durch in Richtung der Längs­ achse in dem Spulenträger 14 verlaufende Bohrungen an dessen mit dem Reflektor 9 verbundenes Ende geführt. Die Anschlüsse 29 bis 32 sind mittels zweier miteinander gekoppelter zweipoliger Umschalter 33a, 33b derart mit einem Hochspannungs-Impulsgene­ rator 34 verbindbar, daß je nach Schaltstellung der Umschalter 33a, 33b entweder der zwischen den Anschlüssen 29 und 32, der zwischen den Anschlüssen 32 und 31 oder der zwischen den An­ schlüssen 32 und 30 befindliche Spulenabschnitt an den Hoch­ spannungs-Impulsgenerator 34 angeschaltet ist.

Die Anschlüsse 29 bis 32, die Betätigungsstange 26 und das Kabel 11 sind in nicht näher dargestellter Weise flüssigkeits­ dicht und erforderlichenfalls längsverschieblich durch den Boden 6 des Gehäuses 5 nach außen geführt.

Die Funktionsweise des beschriebenen Stoßwellengenerators ist folgende:
Wird die Spulenanordnung 13 mittels des Hochspannungs-Impuls­ generators 34 mit einem Hochspannungs-Impuls beaufschlagt, hat dies zur Folge, daß die Spulenanordnung 13 äußerst schnell ein magnetisches Feld aufbaut. Hierdurch wird gleichzeitig in die Membran 12 ein Strom induziert, der dem in der Spulenanordnung 13 fließenden Strom entgegengerichtet ist und demzufolge ein magnetisches Gegenfeld erzeugt. Unter dessen Wirkung expandiert die Membran 12 schlagartig radial. Hierdurch wird von der Mem­ bran 12 in dem an die Außenseite der Membran 12 angrenzenden akustischen Ausbreitungsmedium eine sich radial auswärts aus­ breitende Stoßwelle in der Gestalt einer Zylinderwelle erzeugt. Dabei wird nur derjenige Bereich der Membran 12 angetrieben, innerhalb dessen sich ein stromdurchflossener Abschnitt der Spulenanordnung 13 befindet. Obwohl also an sich die gesamte zwischen den Enden der Spule 15 befindliche Länge der Außen­ seite der Membran 12 als Abstrahlfläche A akustisch aktiv sein könnte, ist im Falle der Erfindung jeweils nur ein Teil der Länge der Außenseite der Membran 12 akustisch wirksam, dessen Lage relativ zu der Stoßwellenquelle 8 sich in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Umschalter 33a, 33b ändert. Wie aus den vorstehenden Erläuterungen unmittelbar deutlich wird, befindet sich der akustisch wirksame Bereich AW der Abstrahlfläche A in Abhängigkeit von der Schaltstellung der Umschalter 33a, 33b ent­ weder zwischen den Anschlüssen 29 und 31, den Anschlüssen 31 und 32 oder den Anschlüssen 32 und 30.

Nehmen die Umschalter 33a, 33b ihre in Fig. 1 gezeigte Schalt­ position ein, geht von dem dann zwischen den Anschlüssen 30 und 32 befindlichen akustisch wirksamen Bereich AW der Abstrahlflä­ che A eine zylinderwellenförmige Stoßwelle aus, deren Rand­ strahlen 40a, 40b in der Fig. 1 strichliert angedeutet sind. Diese Stoßwelle trifft in ihrer Gesamtheit auf den Reflektor­ flächenabschnitt 21a des Reflektors 9 auf und wird von dort, so wie dies durch die strichlierten Randstrahlen 41a, 41b ange­ deutet ist, derart reflektiert, daß sie in der Fokuszone F1 zu­ sammenläuft. Werden die Umschalter 33a, 33b in ihre mittlere Schaltstellung gebracht, befindet sich der akustisch wirksame Bereich AW der Abstrahlfläche A zwischen den Anschlüssen 31 und 32. Die Randstrahlen einer in dieser Schaltstellung erzeugbaren zylinderwellenförmigen Stoßwelle sind ebenfalls strichliert dargestellt und mit 42a, 42b bezeichnet. Die entsprechende Stoßwelle trifft also auf den Reflektorflächenabschnitt 21b auf und wird von dort, so wie dies durch die Randstrahlen 43a, 43b angedeutet ist, in die Fokuszone F2 reflektiert. Nehmen die Um­ schalter 33a, 33b schließlich ihre verbleibende Schaltstellung ein, trifft die von dem sich dann zwischen den Anschlüssen 29 und 31 befindenden akustisch wirksamen Bereich AW der Abstrahl­ fläche A ausgehende zylinderförmige Stoßwelle, deren Randstrah­ len 44a, 44b strichliert angedeutet sind, in ihrer Gesamtheit auf den Reflektorflächenabschnitt 21c und wird von dort, so wie dies durch die strichlierten Randstrahlen 45a, 45b angedeutet ist, in die Fokuszone F3 reflektiert. Dabei ist übrigens vorge­ sehen, daß dem von dem Balg 7 den größten Abstand aufweisenden Reflektorflächenabschnitt 21a die von dem Balg 7 den größten Abstand aufweisende Fokuszone F1 zugeordnet ist, mit dem Vor­ teil, daß trotz der zentralen Anordnung der Stoßwellenquelle 8 der Reflektorflächenabschnitt 21a einen sehr kleinen mittleren Durchmesser aufweisen kann, was sich günstig im Sinne eines ge­ ringen Bauraumbedarfs auswirkt.

Da die aus Stoßwellenquelle 8 und Reflektor 9 bestehende Bau­ einheit in Richtung der Mittelachse M des Stoßwellengenerators um das Maß b verlagerbar ist, das gleich dem Maß a ist, ist die Fokuszone F1 zwischen den Positionen F1′ und F1′′, die Fokus­ zone F2 zwischen den Positionen F2′ und F2′′ und die Fokuszone F3 zwischen den Positionen F3′ und F3′′ verlagerbar, wobei die Positionen F1′′ und F2′ sowie F2′′ und F3′ zusammenfallen. Es wird also deutlich, daß im Falle des erfindungsgemäßen Stoßwel­ lengenerators die Fokuszone der Stoßwellen längs der Mittel­ achse M des Stoßwellengenerators um das dreifache Maß a bzw. b stufenlos verlagerbar ist.

Bei der Behandlung eines Patienten wird so vorgegangen, daß zu­ nächst mittels des Ultraschall-Ortungssystems der Stoßwellen­ generator relativ zu dem Körper des Patienten 1 so ausgerichtet wird, daß der zu zertrümmernde Stein 2 auf der Mittelachse M des Stoßwellengenerators liegt. Es ist nun erkennbar, in wel­ cher Tiefe der Stein 2 im Körper des Patienten 1 liegt. Ent­ sprechend der jeweiligen Tiefe werden nun die Umschalter 33a, 33b in die passende Schaltstellung gebracht. Durch gemeinsames Verschieben der aus Stoßwellenquelle 8 und Reflektor 9 beste­ henden Baueinheit relativ zu dem Gehäuse 4 in Richtung der Mittelachse M wird dann das Konkrement in die jeweilige Fokus­ zone F1, F2 bzw. F3 gebracht, im Falle der Fig. 1 die Fokuszone F2, und kann nun durch eine Serie von Stoßwellen zertrümmert werden.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Fig. 2 dargestellt. Da dieses mit dem zuvor beschriebenen weitest­ gehend übereinstimmt, tragen gleiche Teile jeweils die gleichen Bezugszeichen. Außerdem wurde eine grob schematische Darstel­ lung gewählt, da nähere Einzelheiten aus der Darstellung des zuvor beschriebenen Ausführungsbeispieles deutlich werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen letztlich nur dadurch, daß zum einen die Stoßwellenquelle 8 eine zylindrische Abstrahlfläche A aufweist, die stets in ihrer Gesamtheit akustisch wirksam ist und in Richtung der Mittelachse M des Stoßwellengenerators gemessen eine Länge e aufweist, die gleich den in der gleichen Richtung gemessenen Längen da, db, dc der Reflektorflächenabschnitte 21a, 21b, 21c ist, wobei die Längen da, db, dc gleich groß sind. Zum anderen unterscheidet sich das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2 von dem zuvor beschriebenen dadurch, daß die Stoß­ wellenquelle 8 relativ zu dem Reflektor 9 in Richtung der Mit­ telachse M des Stoßwellengenerators derart verstellbar ist, daß sie in drei unterschiedliche Arbeitspositionen gebracht werden kann. Dabei sind die drei Arbeitspositionen derart gewählt, daß eine von der Abstrahlfläche A der Stoßwellenquelle 8 ausgehende zylinderwellenförmige Stoßwelle entweder in ihrer Gesamtheit auf den Reflektorflächenabschnitt 21a, den Reflektorflächenab­ schnitt 21b oder den Reflektorflächenabschnitt 21c auftrifft und von dort entweder in die Fokuszone F1, die Fokuszone F2 oder die Fokuszone F3 reflektiert wird. In der Fig. 2 ist die­ jenige Arbeitsposition der Stoßwellenquelle 8 in ausgezogenen Linien dargestellt, in der eine von der Abstrahlfläche A aus­ gehende Stoßwelle auf den Reflektorflächenabschnitt 21a auf­ trifft. Die beiden anderen Arbeitspositionen sind strichliert bzw. strichpunktiert angedeutet. Zur Verstellung der Stoßwel­ lenquelle 8 relativ zu dem Reflektor 9 sind schematisch ange­ deutete Verstellmittel 46 angedeutet, die über eine Betäti­ gungsstange 47 auf die Stoßwellenquelle 8 einwirken.

Die Spulenanordnung 13 der Stoßwellenquelle 8 besitzt im Falle der Fig. 2 lediglich zwei Anschlüsse 29 und 30, die die Enden der als zylinderschraubenförmig gewickelte Spule ausgeführten Spulenanordnung 13 mit dem Hochspannungs-Impulsgenerator 34 verbinden.

Der Ultraschall-Transducer 10 ist in einem Rohr 48 aufgenommen, das sich durch eine zentrale Bohrung 49 der Stoßwellenquelle 8 erstreckt und beim Verstellen der Stoßwellenquelle 8 relativ zu dem Reflektor 9 ortsfest bleibt. Dies wird dadurch erreicht, daß das Rohr 48 wie in Fig. 2 schematisch angedeutet fest mit dem Reflektor 9 verbunden ist. Das Rohr 48 bildet zugleich eine Führung für die Stoßwellenquelle 8, längs derer sie verstellbar ist.

Im Falle der beschriebenen Ausführungsbeispiele sind Stoßwel­ lenquellen mit zylinderförmiger Abstrahlfläche und Reflektoren mit parabelförmigen Reflektorflächenabschnitten vorgesehen. Die Erfindung kann jedoch auch bei Stoßwellengeneratoren zur Anwen­ dung kommen, die abweichend ausgebildete Abstrahlflächen und/oder Reflektorflächen aufweisen.

Im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles wird der er­ findungsgemäße Stoßwellengenerator ausschließlich zur Zertrüm­ merung von Konkrementen verwendet. Er ist jedoch auch für andere Zwecke einsetzbar.

Claims (7)

1. Stoßwellengenerator zur Erzeugung fokussierter Stoßwellen, aufweisend eine Stoßwellenquelle (8), einen Reflektor (9) und ein wenigstens den Raum zwischen der Stoßwellenquelle (8) und dem Reflektor (9) ausfüllendes akustisches Ausbreitungsmedium, wobei die von der Stoßwellenquelle (8) ausgehenden Stoßwellen mittels des Reflektors (9) derart reflektiert werden, daß sie in einer Fokuszone (F1, F2, F3) zusammenlaufen, dadurch gekennzeichnet, daß der Reflektor (9) mehrere Reflektorflächenabschnitte (21a, 21b, 21c) aufweist, denen je­ weils eine unterschiedliche Fokuszone (F1, F2, F3) zugeordnet ist, und daß die Stoßwellenquelle (8) derart betreibbar ist, daß die von ihr ausgehenden Stoßwellen auf jeweils einen ein­ zigen Reflektorflächenabschnitt (21a, 21b, 21c) auftreffen.

2. Stoßwellengenerator nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Stoßwellenquelle (8) eine Abstrahlfläche für Stoßwellen aufweist, welche einen zur Ab­ strahlung von Stoßwellen akustisch wirksamen Bereich aufweist, der relativ zu dem Reflektor (9) derart verstellbar ist, daß die von dem akustisch wirksamen Bereich der Abstrahlfläche aus­ gehenden Stoßwellen auf jeweils einen der Reflektorflächenab­ schnitte (21a, 21b, 21c) auftreffen.

3. Stoßwellengenerator nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßwellenquelle (8) eine im wesentlichen zylindrisch ausgebildete Abstrahlfläche aufweist, die von dem Reflektor (9) umgeben ist, dessen Reflek­ torflächenabschnitte (21a, 21b, 21c) jeweils wenigstens an­ nähernd die Gestalt eines Rotationsparaboloids aufweisen, wobei die Mittelachsen (M) der Abstrahlfläche und der Reflektorflä­ chenabschnitte (21a, 21b, 21c) im wesentlichen zusammenfallen.

4. Stoßwellengenerator nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoßwellenquelle (8) eine im wesentlichen hohlzylindrische Membran (12) aus einem elektrisch leitenden Werkstoff und eine innerhalb der Membran (12) angeordnete elektrische Spulenanordnung (13) aufweist, welche zum stoßartigen Antrieb der Membran (12) vorgesehen ist, wobei die Spulenanordnung (13) derart ausgebildet ist, daß in Richtung der Mittelachse (M) der Abstrahlfläche unterschied­ liche Positionen aufweisende zylindrische Abschnitte der Mem­ bran (12) antreibbar sind.

5. Stoßwellengenerator nach Anspruch 4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spulenanordnung eine Viel­ zahl von Anschlüssen (29, 30, 31, 32) aufweist, daß jeweils zwei Anschlüsse (29 und 31, 31 und 32, 32 und 30) durch einen dazwischenliegenden Abschnitt der Spulenanordnung (13) elek­ trisch leitend miteinander verbunden sind und daß mittels der Abschnitte der Spulenanordnung (13) unterschiedliche Bereiche der Membran (12) antreibbar sind, wobei die Anzahl der Ab­ schnitte der Spulenanordnung (13) gleich der Anzahl der Reflek­ torflächenabschnitte (21a, 21b, 21c) ist.

6. Stoßwellengenerator nach Anspruch 5, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Spulenanordnung (13) durch eine zylinderschraubenförmig gewickelte Spule (15) gebildet ist.

7. Stoßwellengenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Stoß­ wellenquelle (8) und der Reflektor (9) gemeinsam in Richtung der Mittelachse (M) des Stoßwellengenerators verstellbar sind.