DE4041063A1

DE4041063A1 - Removal of artificial joints - with focussed ultrasonic head to loosen cement around joint support

Info

Publication number: DE4041063A1
Application number: DE19904041063
Authority: DE
Inventors: Dietrich Dipl Ing Hassler
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1990-12-20
Filing date: 1990-12-20
Publication date: 1992-06-25

Abstract

The ultrasonic head (10,9) has a shaped end to fit over the joint (3) and to direct ultrasonic vibrations through the joint and into the current which fixes the joint into the bone. The ultrasonic vibration is selected to destroy the cement with no damage to the surrounding bone. The joint can then be removed and replaced. The piezoelectric transducer (10) provides the vibrations which are focussed by a shaped connecting element. The focus of the vibrations is the centre of the joint and the vibrations in the cement are shear waves. Magnetostrictive vibration generators can also be used. USE/ADVANTAGE - Safe removal of joints, no excessive force required, minimum damage risk to bones.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Entfernen von implantierten Gelenkprothesen.The invention relates to a device for removing implanted prosthetic joints.

Bei implantierten Gelenkprothesen, insbesondere Hüftgelenkpro thesen, kommt es nicht selten vor, daß die Prothese, z. B. in folge von Entzündungserscheinungen, herausgenommen und ersetzt werden muß. Dazu muß das jeweilige Gelenk, z. B. das Hüftgelenk, freigelegt werden, um die mit Knochenzement im jeweiligen Kno chen, z. B. dem Oberschenkelknochen, fixierte Prothese lockern und entfernen, den alten Knochenzement aus dem Knochen heraus präparieren und eine neue Prothese implantieren zu können. So wohl beim Lösen der Prothese, hierbei wird der Operateur unter beachtlichem Kraftaufwand und unter Einsatz von mechanischen Werkzeugen, z. B. Hammer und Meißel, tätig, als auch beim eben falls unter Zuhilfenahme mechanischer Werkzeuge erfolgenden Entfernen des alten Knochenzementes besteht die Gefahr, daß der Knochen beschädigt wird und an sich unnötigerweise gesunde Knochensubstanz verlorengeht.For implanted joint prostheses, especially hip prostheses theses, it is not uncommon for the prosthesis, e.g. B. in follow from signs of inflammation, removed and replaced must become. To do this, the respective joint, e.g. B. the hip joint, to be exposed to those with bone cement in each bone chen, e.g. B. loosen the femur, fixed prosthesis and remove the old bone cement from the bone prepare and implant a new prosthesis. Like this probably when loosening the prosthesis, the surgeon is under considerable effort and using mechanical Tools, e.g. B. hammer and chisel, as well as just if using mechanical tools Removing the old bone cement there is a risk that the Bone is damaged and in itself unnecessarily healthy Bone is lost.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die es unter Vermeidung nennenswerter Kraftanstrengungen seitens des Operateurs und unter möglichst weitgehender Vermeidung des Einsatzes mecha nischer Werkzeuge gestattet, eine zu entfernende Gelenkprothese schonend zu lösen. Außerdem soll die Vorrichtung die Entfernung des alten Knochenzementes erleichtern und auf knochenschonende Weise ermöglichen.The invention has for its object a device to create the kind mentioned at the beginning, avoiding it significant efforts on the part of the surgeon and while avoiding the use of mecha as much as possible African tools allows a joint prosthesis to be removed to solve gently. The device is also intended to cover the distance lighten the old bone cement and protect the bone Enable way.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe gelöst durch eine Vor richtung zum Entfernen von implantierten Gelenkprothesen, auf weisend eine Ultraschallquelle zur Erzeugung von Ultraschall wellen und ein Ultraschall-Leitstück, das einen dem Gelenkteil der Gelenkprothese geometrisch angepaßten Koppelbereich auf weist, wobei das Ultraschall-Leitstück mit der Ultraschallquel le akustisch gekoppelt ist und zur Einleitung der erzeugten Ultraschallwellen in die Gelenkprothese mit deren Gelenkteil mittels des Koppelbereiches akustisch koppelbar ist. Die mit tels der Ultraschallquelle erzeugten Ultraschallwellen werden also über das Ultraschall-Leitstück in die Gelenkprothese ein geleitet, von wo sie in den Knochenzement gelangen. Die Ultra schallwellen führen dann zu einer mechanischen Zerrüttung des die Gelenkprothese im Knochen befestigenden Knochenzementes, so daß es nach Zufuhr einer gewissen Dosis von Ultraschall möglich ist, die Gelenkprothese leicht zu entfernen und die am Knochen verbliebenen Knochenzementreste herauszupräparieren. Durch Mo denwandel können sich aus den sich in dem Ultraschall-Leitstück als Longitudinalwellen ausbreitenden und als solche in die Ge lenkprothese eingeleiteten Ultraschallwellen Oberflächenwellen und Scherwellen bilden, die die Haftung zwischen der Gelenk prothese und dem Knochenzement zerstören und Mikrorisse in dem Knochenzement bewirken, die schließlich eine leichtere Entfer nung des Knochenzementes erlauben. Unter Ultraschallwellen sol len im vorliegenden Fall kurze Pulse, bei denen es sich zum Zug- oder Druckimpulse, also Druckimpulse negativer oder posi tiver Polarität, handeln kann, aber auch Dauerschall verstanden werden. Ähnlich wie im Falle der Stoßwellen-Lithotripsie sind im Falle pulsartiger Ultraschallwellen Impulse mit Frequenzen im kHz-Bereich (z. B. 100 kHz) vorzusehen. Auch was den Energie gehalt der einzelnen Pulse anqeht, ist dieser in der qleichen Ordnung wie im Falle der Lithotripsie vorzusehen. Im Falle der Verwendung von Ultraschallwellen in Form von Dauerschall kann die Frequenz der Ultraschallwellen im Bereich von einigen kHz bis hinein in den MHz-Bereich liegen, wobei die Leistung in der Größenordnung von kW liegen wird.According to the invention, this object is achieved by a front direction for removing implanted prosthetic joints pointing an ultrasound source for generating ultrasound waves and an ultrasound guide that one the joint part the coupling prosthesis geometrically adapted to the joint prosthesis points, the ultrasound guide with the ultrasound source le is acoustically coupled and to initiate the generated Ultrasonic waves in the joint prosthesis with its joint part can be coupled acoustically by means of the coupling area. The one with ultrasound waves generated by the ultrasound source in other words via the ultrasound guide in the joint prosthesis from where they get into the bone cement. The ultra sound waves then lead to a mechanical disruption of the the joint prosthesis in the bone cement fixing bone, so that it is possible after taking a certain dose of ultrasound is to easily remove the prosthetic joint and the one on the bone prepare the remaining bone cement remnants. By Mon The change can result from the reflected in the ultrasound guide as longitudinal waves propagating and as such into the Ge steering prosthesis initiated ultrasonic waves surface waves and shear waves that form the adhesion between the joint denture and destroy the bone cement and microcracks in the Bone cement will eventually cause an easier removal Allow bone cement. Under ultrasonic waves sol len in the present case short pulses, which are Train or pressure impulses, i.e. pressure impulses negative or positive tive polarity, can act, but also understand continuous sound will. Similar to the case of shock wave lithotripsy in the case of pulse-like ultrasonic waves, pulses with frequencies to be provided in the kHz range (e.g. 100 kHz). Also what about energy content of the individual pulses, this is in the same Order as in the case of lithotripsy. In case of Use of ultrasonic waves in the form of continuous sound can the frequency of the ultrasonic waves in the range of a few kHz are in the MHz range, the performance in the Of the order of kW.

Um eine möglichst verlustarme Überleitung der Ultraschallwellen aus dem Ultraschall-Leitstück in die Gelenkprothese zu ermög lichen, ist gemäß einer Variante vorgesehen, daß das Ultra schall-Leitstück aus einem Material gebildet ist, dessen aku stische Impedanz im wesentlichen der des Prothesenmaterials entspricht. Die genannten Verluste lassen sich weiter vermin dern, wenn zwischen dem Koppelbereich des Ultraschall-Leit stückes und dem Gelenkteil der Gelenkprothese ein geeignetes Koppelmedium, z. B. sogenanntes Ultraschall-Gel, wie es bei der Durchführung von medizinischen Ultraschalluntersuchungen ver wendet wird, vorhanden ist.To transfer the ultrasound waves with as little loss as possible from the ultrasound guide into the prosthetic joint Lichen is provided according to a variant that the Ultra sound guide piece is formed from a material whose aku tical impedance essentially that of the prosthetic material corresponds. The losses mentioned can be further reduced change if between the coupling area of the ultrasound guide piece and the joint part of the joint prosthesis a suitable Coupling medium, e.g. B. so-called ultrasound gel, as in the Implementation of medical ultrasound examinations is applied, is present.

Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Impulsleitstück einen sich ausgehend von der Ultraschallquelle in Richtung auf den Koppelbereich verringenden Querschnitt aufweist, wobei sich der Querschnitt des Ultraschall-Leitstückes über dessen Länge linear oder expo nentiell verringern kann. Durch eine derartige Ausbildung des Ultraschall-Leitstückes wird nach dem an sich bekannten Prin zip des akustischen Transformators erreicht, daß die Schall leistungsdichte und damit die Schwingungsamplitude und die Schallschnelle der Ultraschallwellen zu dem Koppelbereich hin zunehmen. Beträgt beispielsweise die Querschnittsfläche des Ultraschall-Leitstückes im Bereich des Koppelbereiches 1/50 der Querschnittsfläche im Bereich der Ultraschallquelle, so ergibt sich eine Erhöhung der Schwingungsamplitude und damit des Schalldruckes um den Faktor 50 gegenüber den von der Ultra schallquelle gelieferten Werten. Eine lineare Verringerung des Querschnittes des Ultraschall-Leitstückes bietet den Vorteil einer leichten Herstellbarkeit des dann vorzugsweise konisch ausgebildeten Ultraschall-Leitstückes. Der Vorteil einer ex ponentiellen Querschnittsverringerung besteht darin, daß auf der gleichen Länge im Vergleich zu einem Ultraschall-Leitstück mit linearer Querschnittsverringerung ein wesentlich größeres Transformationsverhältnis realisierbar ist.According to a particularly preferred embodiment of the invention it is envisaged that the impulse guide is starting out from the ultrasound source towards the coupling area has a reducing cross section, the cross section of the ultrasound guide piece linear or expo over its length can reduce significantly. By such training the Ultrasonic guide piece is made according to the well-known Prin zip of the acoustic transformer reaches that the sound power density and thus the vibration amplitude and Sound velocity of the ultrasonic waves towards the coupling area increase. For example, the cross-sectional area of the Ultrasonic guide piece in the coupling area 1/50 of the Cross-sectional area in the area of the ultrasound source, so results an increase in the vibration amplitude and thus the Sound pressure by a factor of 50 compared to that of the Ultra sound source delivered values. A linear decrease in Cross-section of the ultrasound guide piece has the advantage an easy manufacture of the then preferably conical trained ultrasound guide. The advantage of an ex partial reduction in cross section is that on the same length compared to an ultrasound guide a much larger one with a linear reduction in cross-section Transformation ratio is realizable.

Eine nochmals stärkere und weitgehend frequenzunabhängige Er höhung der Schwingungsamplituden bzw. des Schalldruckes der Ultraschallwellen läßt sich gemäß einer weiteren besonders be vorzugten Variante der Erfindung erreichen, wenn von der Ultra schallquelle fokussierte Ultraschallwellen ausgehen, welche sich in dem Ultraschall-Leitstück fortpflanzen und deren Fokus zone im Bereich des Ankoppelbereiches, vorzugsweise außerhalb des Ultraschall-Leitstückes und innerhalb der Gelenkprothese, liegt. Dies kann zum einen durch eine an sich bekannte kugel kalottenförmige Gestaltung der Abstrahlfläche der Ultraschall quelle erreicht werden. Zum anderen besteht auch die Möglich keit, gemäß einer Variante der Erfindung zwischen der Ultra schallquelle und dem Ultraschall-Leitstück eine akustische Linse als Fokussierungseinrichtung vorzusehen.An even stronger and largely frequency-independent Er increase of the vibration amplitudes or the sound pressure of the Ultrasonic waves can be particularly according to another preferred variant of the invention achieve when of the Ultra sound source focused ultrasound waves, which propagate in the ultrasound guide and their focus zone in the area of the coupling area, preferably outside the ultrasound guide and within the joint prosthesis, lies. On the one hand, this can be done by means of a ball known per se dome-shaped design of the radiation surface of the ultrasound source can be reached. On the other hand, there is also the possibility speed, according to a variant of the invention between the Ultra sound source and the ultrasonic guide an acoustic To provide lens as a focusing device.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß als Ultra schallquelle eine elektromagnetische Druckimpulsquelle vorge sehen ist, welche als Ultraschallwellen akustische Druckimpulse erzeugt und welche eine Spulenanordnung und eine dieser vorge lagerte Membran aus einem elektrisch leitenden Werkstoff auf weist, wobei die Membran, vorzugsweise flächenhaft, an dem Ultraschall-Leitstück anliegt bzw. mit diesem verbunden ist. Dabei kann weiter vorgesehen sein, daß die Spulenanordnung auf einem Spulenträger angeordnet ist, dessen Dicke wenigstens gleich 1/4 Wellenlänge der Grundwelle eines mittels der Druck impulsquelle erzeugten akustischen Druckimpulses ist und - in Wellenlängen gemessen - die Länge des Ultraschall-Leitstückes nicht wesentlich übersteigt, wobei die Rückseite des Spulen trägers unparallel in bezug auf dessen die Spulenanordnung tragende Vorderseite ausgebildet sein kann. Wird die Spulenan ordnung einer derartigen Druckimpulsquelle mit einem impuls artigen elektrischen Strom beaufschlagt, werden in die Membran Ströme induziert, die dem durch die Spulenanordnung fließenden Strom entgegengerichtet sind. Die hierbei auftretenden Magnet felder sind ebenfalls entgegengesetzt gerichtet, so daß ein mechanischer Impuls entsteht, der in gleicher Größe über die Membran in das Ultraschall-Leitstück und über die Spulenanord nung in den Spulenträger läuft. Da die Abmessungen der an die Membran angrenzenden Körper, nämlich des Ultraschall-Leit stückes und des Spulenträgers, nicht klein gegen die Wellen länge der erzeugten akustischen Druckimpulse sind, werden nicht die Körper als ganzes beschleunigt. Vielmehr werden die der Spulenanordnung benachbarten Bereiche komprimiert, mit der Fol ge, daß in dem jeweiligen Körper eine akustische Welle in Form eines Druckimpulses zu laufen beginnt. Dessen Schalldruck ist um so größer, je größer die akustische Impedanz desjenigen Mediums ist, in dem er sich ausbreitet. Die Schnelle des Druck impulses ist übrigens um so geringer, je größer die akustische Impedanz ist. Ein zu dünner Tragkörper, oder im Extremfall ein fehlender Tragkörper, würde also dazu führen, daß sich die Spulenanordnung von dem Ultraschall-Leitstück entfernen würde, ohne daß ein ausreichend langer und damit kräftiger Impuls auf das Ultraschall-Leitstück übertragen würde. Der Spulenträger sollte also eine Dicke von wenigstens 1/4 Wellenlänge aufwei sen. Entspricht die Dicke des Spulenträgers exakt 1/4 Wellen länge und handelt es sich bei dem die Spulenanordnung beauf schlagenden Stromimpuls nicht um einen unipolaren Impuls, son dern einen Impuls, bei dem ein Nachschwingen auftritt, dessen Polarität der des eigentlichen Impulses entgegengesetzt ist, können sehr kurze Druckimpulse erzeugt werden. Der an der Rück seite des Spulenträgers reflektierte Druckimpuls überlagert sich dann nämlich mit dem infolge des Ausschwingens entstehen den Druckimpuls und schwächt diesen ab. Ein Spulenträger mit einer Dicke von einer viertel Wellenlänge birgt aber auch die Gefahr in sich, daß es infolge von Zugspannungen zur Ablösung der Spulenanordnung von dem Spulenträger kommt. Es ist daher ratsam, einen Spulenträger zu verwenden, dessen Länge 1/4 Wel lenlänge übersteigt. Außerdem ist es zweckmäßig, wenn die Rück seite des Spulenträgers unparallel in bezug auf die Vorderseite verläuft, so daß eine Zerstreuung der Reflexionen auftritt. Eine Dicke des Spulenträgers, die - gemessen in Wellenlängen - größer als die Länge des Ultraschall-Leitstückes ist, ist nicht sinnvoll, weil die Handhabbarkeit des Gerätes verschlechtert wird und eine störende Überlagerung eines direkt abgestrahlten Druckimpulses mit im Spulenträger reflektierten Anteilen des Druckimpulses ab dieser Länge praktisch nicht mehr auftritt. Eine flächenhafte Anlage bzw. Verbindung der Membran mit dem Ultraschall-Leitstück ist deshalb vorteilhaft, weil dann auch mechanisch wenig stabile, aber elektrisch gut leitende Materialien, z. B. Silber, als Membranmaterial, gewählt werden können. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung kann jedoch auch vorgesehen sein, daß das Ultraschall-Leitstück aus einem elektrisch leitenden Werkstoff gebildet ist und sein der Spulenanordnung benachbarter Bereich als Membran dient. In diesem Falle entfällt infolge des Umstandes, daß das Ultra schall-Leitstück selbst elektrisch leitend ist, in vorteil hafter Weise die Notwendigkeit, eine besondere elektrisch leitfähige Membran vorzusehen.One embodiment of the invention provides that as Ultra sound source featured an electromagnetic pressure pulse source see what is called ultrasonic waves acoustic pressure pulses generated and which a coil arrangement and one of these pre supported membrane made of an electrically conductive material has, the membrane, preferably flat, on the Ultrasonic guide piece is present or connected to it. It can further be provided that the coil arrangement on a coil former is arranged, the thickness of which is at least equal to 1/4 wavelength of the fundamental one by means of the pressure generated acoustic pressure pulse and - in Wavelengths measured - the length of the ultrasound guide does not significantly exceed, the back of the coils carrier non-parallel with respect to which the coil arrangement supporting front can be formed. Will the coils on order of such a pressure pulse source with a pulse like electrical current are applied to the membrane Currents induced that flowing through the coil assembly Current are opposed. The magnet that occurs here fields are also directed in opposite directions, so that a mechanical impulse arises which is of the same size over the Membrane in the ultrasonic guide and over the coil arrangement voltage runs into the coil carrier. Since the dimensions of the to the Membrane adjacent body, namely the ultrasound guide piece and the bobbin, not small against the waves length of the generated acoustic pressure pulses are not the body accelerated as a whole. Rather, they are the Coil arrangement compressed adjacent areas, with the fol ge that in the respective body an acoustic wave in the form of a pressure pulse begins to run. Whose sound pressure is the greater the greater the acoustic impedance of the person Is the medium in which it spreads. The speed of printing Incidentally, the greater the acoustic, the smaller the impulses Is impedance. A support body that is too thin, or in extreme cases a missing supporting body, would therefore lead to the Would remove the coil assembly from the ultrasound guide, without a sufficiently long and therefore powerful impulse the ultrasound guide would transmit. The coil former should have a thickness of at least 1/4 wavelength sen. Corresponds to the thickness of the coil carrier exactly 1/4 wave length and it is in the case of the coil arrangement beating current pulse is not a unipolar pulse, son but an impulse with a ringing, whose Polarity opposite to the actual impulse, very short pressure pulses can be generated. The one at the back side of the coil carrier reflected pressure pulse superimposed then arise with the result of swinging out the pressure pulse and weakens it. A bobbin with a thickness of a quarter wavelength also harbors that There is a risk that it will come loose due to tensile stress the coil assembly comes from the coil carrier. It is therefore advisable to use a bobbin whose length is 1/4 Wel length exceeds. It is also useful if the back side of the bobbin non-parallel with respect to the front runs, so that a scattering of the reflections occurs. A thickness of the coil former, which - measured in wavelengths - is greater than the length of the ultrasound guide makes sense because the handling of the device deteriorates and a disruptive overlay of a directly emitted Pressure pulse with portions of the reflected in the coil carrier Pressure pulse practically no longer occurs from this length. A flat contact or connection of the membrane with the Ultrasonic guide is advantageous because then too mechanically less stable, but good electrical conductivity Materials, e.g. B. silver, as the membrane material can. According to a preferred embodiment of the invention However, it can also be provided that the ultrasound guide is formed from an electrically conductive material and be the coil arrangement adjacent area serves as a membrane. In this case does not apply due to the fact that the Ultra sound guide itself is electrically conductive, in advantage surely the need for a special electric to provide a conductive membrane.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß als Ultra schallquelle eine piezoelektrische Ultraschallquelle vorgesehen ist, welche wenigstens einen Piezoschwinger aufweist, dessen Dicke gleich 1/2 Wellenlänge der erzeugten Ultraschallwellen ist, wobei vorgesehen sein kann, daß ein Backing für den Piezo schwinger vorgesehen ist, das eine Dicke aufweist, die 1/2 Wel lenlänge der erzeugten Ultraschallwellen entspricht. Weiter kann vorgesehen sein, daß der Ultraschall-Leitkörper und das Backing aus dem gleichen Material bzw. Materialien gleicher akustischer Impedanz gebildet sind. Es handelt sich dann bei der piezoelektrischen Ultraschallquelle im Gegensatz zu dem beschriebenen elektromagnetischen System, das nur eine elek trische - keine mechanische - Resonanz aufweist, um ein in an sich bekannter Weise auch mechanisch resonanzfähiges System. Da sich die Vorder- und die Rückseite des Piezoschwingers gleich artig gegeneinander bewegen, unterstützt nämlich die Anregung der Rückseite die zweite Halbperiode der von der Vorderseite des Piezoschwingers in das Ultraschall-Leitstück laufenden Ultraschallwelle. Die Reflexion einer ersten von der Vorder seite des Piezoschwingers ausgehenden Halbwelle an der Rück seite des Piezoschwingers unterstützt die dritte Halbwelle der von der Vorderseite des Piezoschwingers in das Ultraschall- Leitstück laufenden Ultraschallwelle. Die Reflexion an der Rückseite des Backings unterstützt die vierte Halbwelle der in das Ultraschall-Leitstück laufenden Ultraschallwelle. Die be schriebenen Vorgänge überlagern einander bei der Erzeugung von Dauerschall fortlaufend, so daß jede in das Ultraschall-Leit stück laufende Halbwelle durch die Reflexionen früherer Halb wellen an der Rückseite des Piezoschwingers und des Backings unterstützt werden. Das beschriebene Resonanzverhalten, das in vorteilhafter Weise bei der Erzeugung von Dauerschall zu einer Erhöhung des erzeugten Schalldruckes führt, kommt übrigens nicht nur dann zum Tragen, wenn die Ultraschallquelle zur Er zeugung von Dauerschall kontinuierlich angeregt wird. Es wirkt sich auch bei impulsartiger elektrischer Anregung der Ultra schallquelle mit nur einer Halbperiode aus, und zwar in der Weise, daß sich eine Pulsverlängerung durch Nachschwingungen ergibt.Another variant of the invention provides that as Ultra sound source a piezoelectric ultrasound source is provided is, which has at least one piezo oscillator, the Thickness equal to 1/2 wavelength of the generated ultrasonic waves is, it can be provided that a backing for the piezo vibrator is provided, which has a thickness that is 1/2 Wel len length corresponds to the generated ultrasonic waves. Continue can be provided that the ultrasound guide and Backing from the same material or materials of the same acoustic impedance are formed. Then it is about the piezoelectric ultrasound source as opposed to that described electromagnetic system, which is only an elek trical - no mechanical - resonance to an in known mechanically resonant system. There the front and back of the piezo oscillator are the same well-behaved against each other, namely supports the suggestion the back half of the second half of the front of the piezo oscillator running into the ultrasonic guide Ultrasonic wave. The reflection of a first from the front side of the piezo oscillator outgoing half wave on the back side of the piezo oscillator supports the third half wave of the from the front of the piezo transducer into the ultrasonic Conductor running ultrasonic wave. The reflection on the Back of the backing supports the fourth half wave of the in the ultrasound guide running ultrasound wave. The be Written operations overlap each other in the generation of Continuous sound continuously, so that each in the ultrasound guide piece running half-wave through the reflections of earlier half waves on the back of the piezo oscillator and backing get supported. The resonance behavior described in advantageously in the generation of continuous sound Incidentally, the increase in the sound pressure generated leads not only to be used when the ultrasound source is used generation of continuous sound is continuously excited. It works even with impulsive electrical excitation of the Ultra sound source with only one half period, namely in the Way that there is a pulse extension due to ringing results.

Eine weitere Variante der Erfindung sieht vor, daß als Ultra schallquelle eine magnetostriktive Ultraschallquelle vorgesehen ist, welche wenigstens einen Körper aus magnetostriktivem Mate rial aufweist. Dieser ist gemäß einer Ausführungsform der Er findung zwischen dem Ultraschall-Leitstück und einem Tragkörper unter mechanischer Vorspannung aufgenommen, wobei das Ultra schall-Leitstück und der Tragkörper aus magnetisch leitfähigem Material lamelliert aufgebaut sind. Weiter kann vorgesehen sein, daß die Dicke des Tragkörpers wenigstens gleich einer halben Wellenlänge der erzeugten Ultraschallwellen ist und - in Wellenlängen gemessen - die Länge des Ultraschall-Leitstückes nicht wesentlich übersteigt. Ähnlich wie bei der beschriebenen piezoelektrischen Ultraschallquelle handelt es sich auch bei der magnetostruktiven Ultraschallquelle um ein auch mechanisch resonanzfähiges System. Die entsprechenden Erläuterungen im Zusammenhang mit der piezoelektrischen Ultraschallquelle gelten daher sinngemäß. Das Ultraschall-Leitstück und der Tragkörper müssen aus magnetisch leitfähigem Material aufgebaut sein, da mit der magnetische Kreis geschlossen werden kann. Der lamel lierte Aufbau ist erforderlich, um Wirbelströme und die damit verbundenen Verluste unterdrücken zu können. Eine magnetostrik tive Ultraschallquelle weist übrigens ebenso wie eine piezo elektrische Ultraschallquelle den Vorteil auf, daß sie nicht nur Druckimpulse positiver Polarität, sondern bei inverser Ansteuerung auch Druckimpulse negativer Polarität, also Zug impulse, erzeugen kann. Another variant of the invention provides that as Ultra sound source a magnetostrictive ultrasound source is provided which is at least one body made of magnetostrictive mate rial. According to one embodiment, this is the Er Finding between the ultrasonic guide and a support body recorded under mechanical preload, the Ultra sound guide and the support body made of magnetically conductive Laminated material are built. Next can be provided be that the thickness of the support body is at least equal to one half the wavelength of the generated ultrasonic waves and - in Wavelengths measured - the length of the ultrasound guide not significantly exceeds. Similar to that described Piezoelectric ultrasound source is also included the magnetostructive ultrasound source is also a mechanical one resonant system. The corresponding explanations in In connection with the piezoelectric ultrasound source apply therefore analogous. The ultrasonic guide and the supporting body must be made of magnetically conductive material, because with which the magnetic circuit can be closed. The lamel gated structure is required to reduce eddy currents and the suppress suppressed losses. A magnetostrica tive ultrasound source by the way shows just like a piezo electric ultrasound source has the advantage that it is not only pressure pulses of positive polarity, but with inverse Control of pressure pulses of negative polarity, i.e. train impulses that can generate.

Gemäß einer Variante der Erfindung ist vorgesehen, daß die Ul traschallquelle zur Abgabe von Dauerschall aktivierbar ist. Da bei sollen unter Dauerschall im Gegensatz zu einer periodischen Folge von Impulsen Ultraschallwellen in Form kontinuierlicher, insbesondere periodischer Schwingungen, z. B. Sinus- oder glei tender Sinus, verstanden werden. Außerdem kann vorgesehen sein, daß die Ultraschallquelle zur Erzeugung von akustischen Druck impulsen impulsartig ansteuerbar ist.According to a variant of the invention it is provided that the ul ultrasound source for emitting continuous sound can be activated. There at should under continuous sound as opposed to a periodic Sequence of pulses ultrasonic waves in the form of continuous, in particular periodic vibrations, e.g. B. sine or glei tender sine. It can also be provided that the ultrasound source for generating acoustic pressure impulses can be controlled in pulses.

Wenn vorstehend die Abmessungen von Bauteilen in Wellenlängen der erzeugten Ultraschallwellen angegeben sind, so sind diese Angaben so zu verstehen, daß man die Abmessungen des jeweiligen Bauteiles in mm erhält, indem man die Schallgeschwindigkeit, mit der sich die erzeugten Ultraschallwellen in dem Werkstoff des Bauteiles ausbreiten, durch die Frequenz der Grundschwin gung der erzeugten Ultraschallwellen dividiert, wobei als Ein heit der Schallgeschwindigkeit selbstverständlich mm/s zu wählen ist.If above the dimensions of components in wavelengths of the generated ultrasonic waves are given, these are Information to be understood so that the dimensions of each Component in mm by the speed of sound, with which the generated ultrasonic waves in the material of the component spread out by the frequency of the basic vibration divided the generated ultrasound waves, where as Ein speed of sound naturally goes to mm / s is to choose.

Ausführungsbeispiele der Erfindunq sind in den beigefügten Zeichnungen am Beispiel von Vorrichtungen zum Entfernen von implantierten Hüftgelenkprothesen dargestellt. Es zeigen:Embodiments of the invention are in the accompanying Drawings using the example of devices for removing implanted hip prostheses. Show it:

Fig. 1 in schematischer Darstellung eine in einen Ober schenkelknochen implantierte Hüftgelenkprothese, an welche eine schematisch dargestellte Vorrichtung zum Entfernen der Gelenkprothese akustisch angekoppelt ist, Fig. 1 shows a schematic representation of a thigh bone in an upper implanted hip joint prosthesis, to which an apparatus schematically shown is coupled acoustically to the removal of the joint prosthesis,

Fig. 2 bis 4 in schematischer Darstellung Längsschnitte durch erfindungsgemäße Vorrichtungen, FIGS. 2 to 4 is a schematic representation of longitudinal sections through devices of the invention,

Fig. 5 einen Schnitt gemäß Linie V-V in Fig. 4, und Fig. 5 shows a section along line VV in Fig. 4, and

Fig. 6 bis 9 in grob schematischer Darstellung Längsschnitte durch erfindungsgemäße Vorrichtungen. Fig. 6 to 9 schematically in outline are longitudinal sections through devices of the invention.

In Fig. 1 ist das operativ freigelegte beckenseitige Ende eines Oberschenkelknochens 1 dargestellt. Die Gelenkkugel ist ent fernt und durch eine Hüftgelenkprothese 2 ersetzt. Diese weist als Gelenkteil eine Gelenkkugel 3 auf, an die sich ein Prothe senschaft 4 anschließt. Letzterer ist mit Knochenzement 5 in eine in den von corticalem Knochen 6 umgebenen spongösen Kno chen 7 eingebrachte konische Bohrung 8 einzementiert. An die Gelenkkugel 3 ist mittels eines Ultraschall-Leitstückes 9 eine Ultraschallquelle 10 akustisch angekuppelt. Zu diesem Zweck weist das mit der Ultraschallquelle 10 akustisch gekoppelte Ultraschall-Leitstück 9 an seinem von der Ultraschallquelle entfernten Ende einen Koppelbereich in Form einer in ihrem Durchmesser dem der Gelenkkugel 3 angepaßten höchsten halb kugeligen Vertiefung 11 auf.In Fig. 1, the operative exposed beck-side end of a femur 1 is shown. The joint ball is removed and replaced by a hip prosthesis 2 . This has as a joint part a joint ball 3 , to which a Prothe shaft 4 connects. The latter is of bone cement 5 in a spongösen in the space surrounded by cortical bone bone density 6 7 introduced conical bore 8 cemented. An ultrasound source 10 is acoustically coupled to the joint ball 3 by means of an ultrasound guide piece 9 . For this purpose, the ultrasound guide piece 9 acoustically coupled to the ultrasound source 10 has at its end remote from the ultrasound source a coupling area in the form of a diameter of the highest hemispherical depression 11 adapted to the joint ball 3 .

Um beim Übergang der Ultraschallwellen von dem Ultraschall- Leitstück 9 in die Gelenkkugel 3 schädliche Reflexionen an der Grenzfläche zwischen den beiden Teilen zu vermeiden, besteht das Ultraschall-Leitstück 9 aus einem Material, dessen akusti sche Impedanz der des Prothesenmaterials wenigstens im wesent lichen entspricht. Gewöhnlich wird als Material für Gelenkpro thesen Kobald-Chrom-Molybdän-Guß verwendet. Dieser Werkstoff besitzt eine akustische Impedanz in der Größenordnung von 50×10⁶ kg/sm². Als Material für das Ultraschall-Leitstück 9 ist daher im Falle des beschriebenen Ausführungsbeispieles Stahl mit einer akustischen Impedanz von etwa 47×10⁶ kg/sm² vorgesehen. Als weitere Materialien für das Überleitstück kom men beispielsweise Messing mit einer akustischen Impedanz von etwa 38×10⁶ kg/ms², Neusilber mit einer akustischen Impedanz von etwa 40×10⁶ kg/sm², Kupfer mit einer akustischen Impedanz von etwa 42×10⁶ kg/sm² und Nickel mit einer akustischen Impe danz von etwa 49×10⁶ kg/sm² in Frage. Außerdem besteht die Möglichkeit, das Ultraschall-Leitstück 9 aus dem gleichen Material wie die Prothese herzustellen.In order to avoid harmful reflections at the interface between the two parts during the transition of the ultrasound waves from the ultrasound guide piece 9 into the joint ball 3 , the ultrasound guide piece 9 is made of a material whose acoustic impedance corresponds to that of the prosthetic material at least essentially. Usually cobalt chrome molybdenum casting is used as a material for joint prostheses. This material has an acoustic impedance of the order of 50 × 10 ⁶ kg / sm ² . In the case of the exemplary embodiment described, steel with an acoustic impedance of approximately 47 × 10 ⁶ kg / sm ² is therefore provided as the material for the ultrasound guide piece 9 . Other materials for the transfer piece are, for example, brass with an acoustic impedance of approximately 38 × 10 ⁶ kg / ms ² , nickel silver with an acoustic impedance of approximately 40 × 10 ⁶ kg / sm ² , copper with an acoustic impedance of approximately 42 × 10 ⁶ kg / sm ² and nickel with an acoustic impedance of about 49 × 10 ⁶ kg / sm ² in question. There is also the possibility of producing the ultrasound guide piece 9 from the same material as the prosthesis.

Um nachteilige Einflüsse auf die akustische Koppelung zwischen dem Ultraschall-Leitstück 9 und der Hüftgelenkprothese 2 durch zwischen der Vertiefung 11 und der Gelenkkugel 3 infolge von geringfügigen Maßabweichungen vorliegenden Lufteinschlüssen zu vermeiden, ist in nicht dargestellter Weise zwischen den ge nannten Teilen eine dünne Schicht eines geeigneten akustischen Koppelmediums, z. B. eines Gels, wie es bei medizinischen Ultra schalluntersuchungen zur akustischen Koppellung des Ultra schallkopfes mit dem Patientenkörper verwendet wird, vorge sehen. Derartige Gele besitzen gewöhnlich eine akustische Impe danz in der Größenordnung von 1,5×10⁶ kg/sm². Diese ist damit um ca. vier Zehnerpotenzen höher als die von Luft (4,3×10² kg/sm²).In order to avoid adverse influences on the acoustic coupling between the ultrasound guide 9 and the hip joint prosthesis 2 due to air inclusions present between the recess 11 and the joint ball 3 due to slight dimensional deviations, a thin layer of a suitable is between the parts mentioned in a manner not shown acoustic coupling medium, e.g. B. a gel, as it is used in medical ultrasound examinations for acoustic coupling of the ultrasound head with the patient's body, see easily. Such gels usually have an acoustic impedance in the order of 1.5 × 10 ⁶ kg / sm ² . This is about four orders of magnitude higher than that of air (4.3 × 10 ² kg / sm ² ).

Der Querschnitt des zu der Mittelachse M der Anordnung rota tionssymmetrischen Ultraschall-Leitstückes 9 verjüngt sich über der Länge des Ultraschall-Leitstückes 9 linear. Das konische Ultraschall-Leitstück 9 wirkt daher in der bereits beschriebe nen Weise als akustischer Transformator zur Erhöhung des in die Gelenkkugel 3 eingeleiteten Schalldruckes.The cross section of the ultrasound guide piece 9, which is rotationally symmetrical to the central axis M of the arrangement, tapers linearly over the length of the ultrasound guide piece 9 . The conical ultrasonic guide piece 9 therefore acts in the manner already described as an acoustic transformer to increase the sound pressure introduced into the joint ball 3 .

Bei der nicht näher dargestellten Ultraschallquelle 10, die eine in ihrem Durchmesser dem ultraschallquellenseitigen Durch messer des Ultraschall-Leitstückes 9 etwa entsprechende kreis förmige Abstrahlfläche für Ultraschallwellen aufweist, kann beispielsweise als piezoelektrische, magnetostriktive, oder elektrodynamische Ultraschallquelle ausgebildet sein. Sie kann jedoch auch als elektromagnetische Druckimpulsquelle ausgebil det sein.In the ultrasound source 10 (not shown in detail), which has a diameter of the ultrasound guide piece 9 that corresponds approximately in diameter to the ultrasound source-side diameter of the ultrasound guide piece, it can be designed, for example, as a piezoelectric, magnetostrictive, or electrodynamic ultrasound source. However, it can also be configured as an electromagnetic pressure pulse source.

Unabhängig von der Art der verwendeten Ultraschallquelle 10 werden die erzeugten Ultraschallwellen über das Ultraschall- Leitstück 9 in die Prothese 2 eingeleitet, von wo sie in den Knochenzement 5 gelangen. Als Knochenzement wird übrigens meistens Polymethacrylatsäureester mit einer akustischen Impe danz von etwa 3×10⁶ kg/sm² verwendet. Die Ultraschallwellen führen zu einer mechanischen Zerrüttung des die Prothese 2 im Knochen befestigenden Knochenzementes, so daß es nach Zufuhr einer gewissen Dosis von Ultraschall leicht möglich ist, die Prothese 2 zu entfernen und die im Bereich der Bohrung 8 am Oberschenkelknochen 1 verbliebenen Reste des Knochenzementes 5 zu entfernen. Da sich aus den Ultraschallwellen, die sich in dem Ultraschall-Leitstück 9 als Longitudinalwellen ausbreiten, nach Einleitung in die Prothese 2 durch Modenwandel Oberflä chen- und Scherwellen bilden können, wird die Haftung zwischen dem Prothesenschaft 4 und dem Knochenzement 5 zerstört. Außer dem werden Mikrorisse in dem Knochenzement 5 bewirkt, die nicht nur die Entfernung der Prothese 2 sondern auch die Entfernung des Knochenzementes 5 selbst erleichtern.Regardless of the type of ultrasound source 10 used, the ultrasound waves generated are introduced via the ultrasound guide piece 9 into the prosthesis 2 , from where they reach the bone cement 5 . Incidentally, polymethacrylate acid esters with an acoustic impedance of approximately 3 × 10 ⁶ kg / sm ² are mostly used as bone cement. The ultrasonic waves lead to a mechanical disruption of the bone cement fixing the prosthesis 2 in the bone, so that after a certain dose of ultrasound has been supplied, it is easily possible to remove the prosthesis 2 and the remains of the bone cement 5 that remain in the area of the bore 8 on the femur 1 to remove. Since surface and shear waves can form from the ultrasound waves which propagate in the ultrasound guide piece 9 as longitudinal waves after introduction into the prosthesis 2 by mode change, the adhesion between the prosthesis socket 4 and the bone cement 5 is destroyed. In addition, microcracks are caused in the bone cement 5 , which not only facilitate the removal of the prosthesis 2 but also the removal of the bone cement 5 itself.

Die akustische Impedanz von cordicalem Knochen liegt übrigens in der Größenordnung von 6×10⁶ kg/sm². Die des den Oberschen kelknochen 1 umgebenden Gewebes G beträgt etwa 1,5×10⁶ kg/sm². Die akustische Impedanz von spongösem Knochen dürfte wenig oberhalb der des Gewebes G liegen.Incidentally, the acoustic impedance of cordical bone is of the order of 6 × 10 ⁶ kg / sm ² . The tissue G surrounding the thigh bone 1 is approximately 1.5 × 10 ⁶ kg / sm ² . The acoustic impedance of cancellous bone is likely to be slightly above that of tissue G.

Eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit einer als elektromagne tische Druckimpulsquelle ausgebildeten Ultraschallquelle 10 ist in Fig. 2 dargestellt. Derartige Druckimpulsquellen sind im Zu sammenhang mit der Stoßwellenlithotripsie an sich bekannt und beispielsweise in der EP-A-01 88 750 beschrieben. Die Druckim pulsquelle gemäß Fig. 2 weist eine als Flachspule 12 mit spi ralförmig angeordneten Windunqen, eine davon ist mit 13 be zeichnet, ausgeführte Spulenanordnung auf. Die Flachspule 12 ist an einem Spulenträger 14 angebracht, der aus einem kerami schen Werkstoff hoher akustischer Impedanz (je nach Zusammen setzung zwischen 15 und 30×10⁶ kg/sm²) oder Eisen (akustische Impedanz etwa 46×10⁶ kg/sm²) gebildet ist. Falls der Spulen träger 14 aus Eisen besteht, muß dieses zur Vermeidung von Wir belströmen in nicht dargestellter Weise lamelliert sein. Außer dem muß dann eine Isolierfolie 15, z. B. eine 0,1 mm dicke Kap ton-Folie, zwischen der Flachspule 12 und dem Spulenträger 14 angeordnet sein. Falls der Spulenträger 14 aus Keramik besteht, kann die Isolierfolie 15 entfallen, da Keramik selbst gute Isoliereigenschaften aufweist. Die Flachspule 12 weist einen Durchmesser D von etwa 150 mm auf. A device according to the invention with an ultrasound source 10 designed as an electromagnetic pressure pulse source is shown in FIG. 2. Such pressure pulse sources are known per se in connection with shock wave lithotripsy and are described, for example, in EP-A-01 88 750. The Druckim pulse source according to Fig. 2 has a flat coil 12 as with spi ralförmig arranged Windunqen, one of which is labeled 13 be, coil assembly running on. The flat coil 12 is attached to a coil support 14 , the ceramic acoustic material high acoustic impedance (depending on the composition between 15 and 30 × 10 ⁶ kg / sm ² ) or iron (acoustic impedance about 46 × 10 ⁶ kg / sm ² ) is formed. If the coil carrier 14 consists of iron, this must be laminated to avoid We belström in a manner not shown. In addition to an insulating film 15 , z. B. a 0.1 mm thick Kap clay film, between the flat coil 12 and the coil support 14 may be arranged. If the coil carrier 14 is made of ceramic, the insulating film 15 can be omitted, since ceramic itself has good insulating properties. The flat coil 12 has a diameter D of approximately 150 mm.

Der Flachspule 12 gegenüberliegend und von dieser durch eine Isolierfolie 16 - es kann sich hier beispielsweise wieder um eine 0,1 mm dicke Kapton-Folie handeln - getrennt ist die Stirnfläche des Ultraschall-Leitstückes 9 angeordnet. Diese ist für den Fall, daß das Ultraschall-Leitstück 9 aus Stahl be steht, mit einer strichliert angedeuteten, 0,5 mm dicken Sil berschicht 17 versehen. Falls das Ultraschall-Leitstück 9 aus einem elektrisch gut leitenden Werkstoff, beispielsweise Kupfer, besteht, kann die Silberschicht 17 auch entfallen. Das Ultraschall-Leitstück 9 und der Spulenträger 14 sind mit Hilfe von Schrauben, es sind nur die Mittellinien zweier Schrauben angedeutet, derart zusammengepreßt, daß die gegebenenfalls mit der Silberschicht 17 versehene Stirnfläche des Ultraschall- Leitstückes 9 unter Zwischenfügung der Isolierfolie 16 satt an der Flachspule 12 anliegt. Die Zwischenräume zwischen den Win dungen 13 der Flachspule 12 sind übrigens in nicht dargestell ter Weise mit einem elektrisch isolierenden Gießharz ausge füllt.The end face of the ultrasound guide piece 9 is arranged opposite the flat coil 12 and from it by an insulating film 16 - this can again be a 0.1 mm thick Kapton film, for example. This is in the event that the ultrasonic guide piece 9 is made of steel, with a dashed line, 0.5 mm thick Sil overlay 17 is provided. If the ultrasound guide piece 9 consists of an electrically highly conductive material, for example copper, the silver layer 17 can also be omitted. The ultrasound guide piece 9 and the coil support 14 are screwed together, only the center lines of two screws are indicated, pressed together in such a way that the end face of the ultrasound guide piece 9 , optionally provided with the silver layer 17 , with the interposition of the insulating film 16 is well fed to the flat coil 12 is present. The spaces between the Win applications 13 of the flat coil 12 are incidentally filled out in a manner not shown ter with an electrically insulating resin.

Die Silberschicht 17 ist vorzugsweise durch Plattieren oder einen ähnlichen Verfahrensschritt flächenhaft mit dem Ultra schall-Leitstück 9 verbunden. Es besteht jedoch auch die Mög lichkeit, die Silberschicht getrennt von dem Ultraschall-Leit stück 9 auszuführen und zwischen dem Ultraschall-Leitstück 9 und der Flachspule 12 zusammen mit der Isolierfolie 16 einzu pressen. Dabei ergibt sich infolge der Verformbarkeit von Silber eine gute flächenhafte Anlage der Silberschicht 17 an dem Ultraschall-Leitstück 9.The silver layer 17 is preferably areally connected to the ultrasound guide piece 9 by plating or a similar method step. However, there is also the Mög friendliness, the silver layer separated piece 9 and execute press einzu between the ultrasonic tracking guide 9 and the flat coil 12, together with the insulating film 16 of the ultrasonic Leit. As a result of the deformability of silver, the silver layer 17 lies well against the ultrasound guide piece 9 .

Der Spulenträger 14 weist eine Dicke L auf, die wenigstens 1/4 Wellenlänge (λ/4) und höchstens der Länge 1 des wie auch die Druckimpulsquelle wenigstens im wesentlichen rotations symmetrisch zur Mittelachse M der Vorrichtung ausgebildeten Ultraschall-Leitstückes 9 entspricht. Die Länge 1 beträgt im Falle des dargestellten Ausführungsbeispieles etwa 100 mm oder mehr und wird von der der Druckimpulsquelle zugewandten Stirn seite des Ultraschall-Leitstückes 9 bis zum tiefsten Punkt der am anderen Ende des Ultraschall-Leitstückes 9 vorgesehenen Vertiefung 11 gemessen.The coil carrier 14 has a thickness L which corresponds to at least 1/4 wavelength (λ / 4) and at most the length 1 of the ultrasound guide piece 9 , which is at least essentially rotationally symmetrical to the central axis M of the device, and also the pressure pulse source. The length is 1 in the case of the embodiment illustrated about 100 mm or more and is from the side facing the pressure pulse source end side of the ultrasonic Leitstückes 9 to the lowest point of the provided the ultrasonic Leitstückes 9 at the other end recess 11 measured.

Zur Erzeugung eines akustischen Druckimpulses wird der einer seits mit einer Ladestromquelle 18 und andererseits mit der innersten und der äußersten Windung der Flachspule 12 verbun dene Hochspannungskondensator 19, der auf Spannungen im kV-Be reich aufladbar ist, durch Schließen des Hochspannungsschalters 20 in die Flachspule 12 entladen. Die hierbei auftretenden grundlegenden physikalischen Vorgänge wurden bereits beschrie ben. Bei dem die Flachspule 12 beaufschlaqenden Stromimpuls handelt es sich infolge des Umstandes, daß dieser durch eine Kondensatorentladung erzeugt wird, um eine stark gedämpfte Sinusschwingung. Dabei wird außer während der ersten Viertel welle der stark gedämpften Sinusschwingung auch während jeder Halbwelle ein Druckimpuls in das Ultraschall-Leitstück 9 ein geleitet, wobei sämtliche Druckimpulse die gleiche Polarität besitzen, nämlich die positive. Druckimpulse negativer Polari tät, also Zugwellen, können nicht direkt in das Ultraschall- Leitstück 9 eingeleitet werden. Allerdings werden die in den Spulenträger 14 eingeleiteten Druckimpulse unter Vorzeichenum kehr an dessen Rückseite reflektiert und treten dann als Zug impulse in das Ultraschall-Leitstück 9 ein, wenn der Spulen träger 14 und die Flachspule 12 sowie die Flachspule 12 und das Ultraschall-Leitstück 9 wie im vorliegenden Fall akustisch mit einander gekoppelt sind. Wenn die Dicke L des Spulenträgers 14 gerade 1/4 Wellenlänge der erzeugten Druckimpulse entspricht, bedeutet dies, daß sich die durch Reflexion an der Rückseite des Spulenträgers 14 entstehenden Zugimpulse mit den während der einzelnen Halbwellen der gedämpften Sinusschwingung in dem Ultraschall-Leitstück 9 erzeugten Druckimpulsen überlagern und diese zumindest teilweise auslöschen, so daß sich sehr kurze Druckimpulse erzeugen lassen, die praktisch nur aus dem durch die erste Viertelwelle der gedämpften Sinusschwingung erzeugten Druckimpuls bestehen. Die Frequenz der Sinusschwingung ent spricht übrigens der Eigenfrequenz des durch den Hochspannungs kondensator 19 und die Flachspule 12 gebildeten Schwingkrei ses. To generate an acoustic pressure pulse, the one with a charging current source 18 and on the other hand with the innermost and outermost turn of the flat coil 12 connected high voltage capacitor 19 , which can be charged to voltages in the kV range, by closing the high voltage switch 20 in the flat coil 12 unload. The basic physical processes occurring here have already been described. Due to the fact that it is generated by a capacitor discharge, the current pulse that strikes the flat coil 12 is a strongly damped sinusoidal oscillation. In addition to the strongly damped sine wave during the first quarter wave, a pressure pulse is passed into the ultrasound guide piece 9 during each half-wave, all pressure pulses having the same polarity, namely the positive one. Pressure pulses of negative polarity, that is, draft waves, cannot be introduced directly into the ultrasonic guide piece 9 . However, the pressure pulses introduced into the coil carrier 14 are reflected at the reverse of the sign and then occur as train pulses in the ultrasound guide piece 9 when the coil carrier 14 and the flat coil 12 and the flat coil 12 and the ultrasound guide piece 9 as are acoustically coupled to one another in the present case. If the thickness L of the coil carrier 14 corresponds to just 1/4 wavelength of the pressure pulses generated, this means that the tensile pulses generated by reflection on the back of the coil carrier 14 with the pressure pulses generated in the ultrasound guide piece 9 during the individual half-waves of the damped sine oscillation superimpose and at least partially extinguish them, so that very short pressure pulses can be generated, which practically consist only of the pressure pulse generated by the first quarter wave of the damped sine wave. Incidentally, the frequency of the sine wave ent speaks to the natural frequency of the oscillating circuit formed by the high-voltage capacitor 19 and the flat coil 12 .

Da die an der Rückseite des Spulenträgers 14 als Zugimpulse reflektierten Druckimpulse zur Ablösung der Flachspule 12 von dem Spulenträger 14 führen können, mit der Folge, daß dann die zur Ableitung der beim Betrieb der Druckimpulsquelle entstehen den Verlustwärme ausreichende thermische Koppelung zwischen beiden fehlt, kann es zweckmäßig sein, die Rückseite des Spu lenträgers 14 in der strichliert angedeuteten Weise mit wenig stens einer beispielsweise konischen Vertiefung 21 zu versehen, deren Tiefe T wenigstens gleich 1/2 Wellenlänge ist, mit der Folge, daß die Druckimpulse "diffus" reflektiert werden und keine schädliche Wirkung mehr entfalten können.Since the pressure pulses reflected on the back of the coil carrier 14 as tensile pulses can lead to the detachment of the flat coil 12 from the coil carrier 14 , with the result that the heat loss sufficient to dissipate the heat generated during operation of the pressure pulse source is then missing between the two, it can be expedient to provide the back of the spu lenträger 14 in the manner indicated by the dashed line with little least, for example, a conical recess 21 , whose depth T is at least equal to 1/2 wavelength, with the result that the pressure pulses are "diffusely" reflected and none harmful effects can develop more.

Es versteht sich, daß anstelle des Hochspannungskondensators 19 mit Ladestromquelle 18 und Hochspannungsschalter 20 auch andere Generatoren zur Erzeugung von Stromimpulsen verwendet werden können.It goes without saying that, instead of the high-voltage capacitor 19 with charging current source 18 and high-voltage switch 20 , other generators can also be used to generate current pulses.

Die Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der als Ultraschallquelle 10 eine piezoelektrische Ultraschallquelle vorgesehen ist. Diese weist in an sich bekannter Weise einen beispielsweise kreisscheibenförmigen, insgesamt mit 25 bezeich neten piezoelektrischen Schwinger auf. Dessen piezoelektrisches Element kann entweder als einstückige Scheibe 26 oder, wie in Fig. 3 strichliert angedeutet, aus einer Vielzahl von mosaik artig zusammengesetzten Schwingerelementen 26a gebildet sein. Als Material für das piezoelektrische Element kommt beispiels weise Bariumtitanat in Frage. Die beiden Stirnflächen des pie zoelektrischen Elementes 26 verlaufen planparallel zueinander und sind jeweils mit einer dünnen Elektrode 31 bzw. 32, die vorzugsweise aus einem weichen Metall besteht, versehen. An die Vorderseite des Piezoschwingers 25, dessen Dicke 1/2 Wellenlän ge entspricht, ist ein zur Mittelachse M der Anordnung rota tionssymmetrisches Ultraschall-Leitstück 27 akustisch angekop pelt. Dieses verjüngt sich ausgehend von seinem dem Schwinger 25 benachbarten Ende in Richtung auf sein mit der zur Ankoppe lung an die zu lösende Prothese dienenden sphärischen Vertie fung 28 versehenes Ende exponentiell, beispielsweise nach der Funktion Fig. 3 shows a device according to the invention is provided with the ultrasound source 10 as a piezoelectric ultrasound source. In a manner known per se, this has, for example, a circular disk-shaped piezoelectric oscillator, designated in total by 25 . Its piezoelectric element can either be formed as a one-piece disk 26 or, as indicated by the broken line in FIG. 3, from a large number of mosaic-like oscillating elements 26 a. As a material for the piezoelectric element, example, barium titanate comes into question. The two end faces of the piezoelectric element 26 run plane-parallel to one another and are each provided with a thin electrode 31 or 32 , which preferably consists of a soft metal. At the front of the piezo oscillator 25 , the thickness of which corresponds to 1/2 wavelength, a rotation-symmetrical ultrasound guide piece 27 is acoustically coupled to the central axis M of the arrangement. This tapers starting from its end adjacent to the oscillator 25 in the direction of its end provided with the spherical recess 28 used for coupling to the prosthesis to be detached exponentially, for example according to the function

wobei r den Radius des Ultraschall-Leitstückes 27 als Funktion der in Richtung der Mittelachse des Ultraschall-Leitstückes 27 ausgehend von dem Koordinatenursprung 0 gezählten Koordinate z, D den dem Durchmesser des Schwingers 25 entsprechenden Anfangs durchmessers des Ultraschall-Leitstückes 27, e die Euler′sche Zahl, z die laufende Koordinate z und z₀ eine Bezugslänge be deuten, die etwa der Länge e entspricht. An die Rückseite des Schwingers 25 ist ein Backing 29 akustisch angekoppelt, dessen Länge L wenigstens gleich einer halben Wellenlänge der erzeug ten Ultraschallwellen und höchstens gleich der Länge 1 des Ul traschall-Leitstückes 27 ist, die beispielsweise 150 mm betra gen kann. Der Durchmesser D des Schwingers 25 kann ebenfalls 150 mm betragen.where r is the radius of the ultrasound guide piece 27 as a function of the coordinate z, D counted in the direction of the central axis of the ultrasound guide piece 27 starting from the coordinate origin 0, D the initial diameter of the ultrasound guide piece 27 corresponding to the diameter of the vibrator 25 , e the Euler ′ cal number, z the current coordinate z and z ₀ mean a reference length which corresponds approximately to the length e. On the back of the vibrator 25 , a backing 29 is acoustically coupled, the length L of which is at least equal to half a wavelength of the generated ultrasonic waves and at most equal to the length 1 of the ultrasound guide piece 27 , which can be 150 mm, for example. The diameter D of the vibrator 25 can also be 150 mm.

Um Verluste durch Reflexionen zu vermeiden, sollten die Elek troden 31 und 32, das Ultraschall-Leitstück 27 und das Backing 29 aus Werkstoffen bestehen, deren akustische Impedanzen sich von der des verwendeten piezoelektrischen Materials nicht wesentlich unterscheidet. Die akustische Impedanz von gängigen piezoelektrischen Werkstoffen, z. B. Bariumtitanat, liegt in der Größenordnung von 30×10⁶ kg/sm². Als Werkstoff für die Elek troden eignen sich dann beispielsweise Blei (akustische Impe danz 25×10⁶ kg/sm²), Kupfer (akustische Impedanz 42×10⁶ kg/sm²) oder Silber (akustisches 38×10⁶ kg/sm²). Als Materialien für das Ultraschall-Leitstück 27 kommen beispiels weise Stahl (akustische Impedanz 47×10⁶ kg/sm²) oder Messing (akustische Impedanz 36×10⁶ kg/sm²). Als Werkstoff für das Backing 29 eignet sich außer Stahl und Messing auch Keramik, die je nach Zusammensetzung eine akustische Impedanz in der Größenordnung von 15 bis 30×10⁶ kg/sm² aufweist. Die zur Er höhung des erzeugten Schalldruckes durchaus erwünschten und be reits erläuterten Resonanzerscheinungen treten in besonders starkem Maße dann auf, wenn das Ultraschall-Leitstück 27 und das Backing 29 aus dem gleichen Werkstoff oder Werkstoffen gleicher akustischer Impedanz und vorzugsweise geringer Eigen dämpfung bestehen und/oder das Backing eine Dicke aufweist, die 1/2 Wellenlänge der erzeugten Ultraschallwellen entspricht. An die Elektroden ist übrigens ein elektrischer Schwingungsgene rator 30 für beispielsweise sinusförmige Schwingungen ange schlossen, der den Schwinger 25 mit einer Frequenz ansteuert, die so gewählt ist, daß die Dicke des Schwingers 25 wie erwähnt 1/2 Wellenlänge der erzeugten Ultraschallwellen entspricht. Geeignete Frequenzen - der Schwinger 25 ist entsprechend zu dimensionieren, liegen beispielsweise im Bereich von 50 bis 500 kHz.In order to avoid losses due to reflections, the electrodes 31 and 32 , the ultrasonic guide piece 27 and the backing 29 should consist of materials whose acoustic impedances do not differ significantly from that of the piezoelectric material used. The acoustic impedance of common piezoelectric materials, e.g. B. barium titanate, is on the order of 30 × 10 ⁶ kg / sm ² . Lead (acoustic impedance 25 × 10 ⁶ kg / sm ² ), copper (acoustic impedance 42 × 10 ⁶ kg / sm ² ) or silver (acoustic 38 × 10 ⁶ kg / sm ² ) are suitable materials for the electrodes ). As materials for the ultrasonic guide piece 27 come, for example, steel (acoustic impedance 47 × 10 ⁶ kg / sm ² ) or brass (acoustic impedance 36 × 10 ⁶ kg / sm ² ). In addition to steel and brass, ceramic is also suitable as the material for the backing 29 , which, depending on the composition, has an acoustic impedance of the order of 15 to 30 × 10 ⁶ kg / sm ² . The resonance phenomena which are quite desirable and already explained for increasing the generated sound pressure occur particularly when the ultrasound guide piece 27 and the backing 29 consist of the same material or materials of the same acoustic impedance and preferably low self-damping and / or the backing has a thickness that corresponds to 1/2 wavelength of the generated ultrasonic waves. Incidentally, an electric Schwingungsgene generator 30 is connected to the electrodes for, for example, sinusoidal vibrations, which drives the vibrator 25 at a frequency which is chosen so that the thickness of the vibrator 25 corresponds to 1/2 wavelength of the generated ultrasonic waves as mentioned. Suitable frequencies - the vibrator 25 must be dimensioned accordingly, for example in the range from 50 to 500 kHz.

Um eine gute akustische Koppelung des Schwingers 25 mit dem Ultraschall-Leitstück 27 und dem Backing 29 zu erreichen, ist der Schwinger 25 mit Hilfe von Schrauben, es sind nur die Mit tellinien zweier Schrauben dargestellt, zwischen dem zu diesem Zweck mit einem ringförmigen Flansch versehenen Ultraschall- Leitstück 27 und dem Backing 29 eingespannt, wobei sich infolge der leichten Verformbarkeit des Materials der Elektroden eine satte, einer guten akustischen Koppelung förderliche Anlage zwischen dem Schwinger 25 und dem Ultraschall-Leitstück 27 bzw. dem Backing 29 ergibt. Zusätzlich kann zur Verbesserung der akustischen Koppelung zwischen dem Schwinger 25 und dem Ultra schall-Leitstück 27 bzw. dem Backing 29 ein Ölfilm vorgesehen sein.In order to achieve a good acoustic coupling of the vibrator 25 with the ultrasonic guide piece 27 and the backing 29 , the vibrator 25 is by means of screws, only the lines with two screws are shown, between the one provided for this purpose with an annular flange Ultrasound guide piece 27 and the backing 29 clamped, the result of the easy deformability of the material of the electrodes being a rich system that promotes good acoustic coupling between the vibrator 25 and the ultrasound guide piece 27 or the backing 29 . In addition, an oil film can be provided to improve the acoustic coupling between the vibrator 25 and the ultrasound guide piece 27 or the backing 29 .

Die in den Fig. 4 und 5 dargestellte erfindungsgemäße Vorrich tung weist als Ultraschallquelle 10 eine ihrem Wirkungsprinzip nach an sich bekannte magnetostriktive Ultraschallquelle auf. Diese weist insgesamt zwölf zylinderstabförmige Körper aus magnetostriktivem Werkstoff, beispielsweise Nickel oder der Legierung Terfenol, auf, die jeweils die gleiche Länge aufwei sen. Auf jeden der Körper 35 ist eine schematisch angedeutete, mit 36 bezeichnete elektrische Wicklung aufgebracht. Die gemäß Fig. 4 in einem Karomuster angeordneten Körper 35 sind mit Hilfe von insgesamt fünf Schrauben 37 mit ihren Stirnflächen unter mechanischer Vorspannung zwischen einem kegeligen Ultra schall-Leitstück 38 und einem Tragkörper 39 unter mechanischer Vorspannung aufgenommen. Die Wicklungen sind in nicht darge stellter Weise mit einem elektrischen Generator derart ver bunden, daß die Magnetisierungsrichtung für einander unmittel bar benachbarte Körper 35 in der in Fig. 5 durch Pfeile ange deuteten Weise jeweils entgegengesetzt ist. Auf diese Weise entstehen im Hinblick auf geringe Verluste vorteilhafte kurze magnetische Kreise. Da die durch den Magnetostriktionseffekt hervorgerufene Längenänderung ihrem Vorzeichen nach unabhängig von der Polarität des wirkenden Magnetfeldes ist, beaufschlagt der Generator die Wicklungen 36 mit einem beispielsweise sinus förmigen Wechselstrom, der einem Vormagnetisierungs-Gleichstrom überlagert ist, der wenigstens gleich der halben Amplitude des Wechselstromes ist. Hierdurch wird erreicht, daß die magneto striktive Ultraschallquelle mit einer Frequenz schwingt, die gleich der Frequenz des Wechselstromes (z. B. in der Größenord nung von 5 bis 50 kHz) ist. Um in analoqer Weise zu der zuvor beschriebenen piezoelektrischen Ultraschallquelle zur Erhöhung des erzeugten Schalldruckes Resonanzerscheinungen ausnutzen zu können, ist es zweckmäßig, wenn sowohl die Länge s der Körper 35 als auch die Dicke L des Tragkörpers 39 gleich 1/2 Wellen länge der erzeugten Ultraschallwellen ist. Die Dicke des Trag körpers 39 kann jedoch auch größer sein und maximal der Länge 1 des Ultraschall-Leitstückes 38 entsprechen, wenn die im Zusam menhang mit der piezoelektrischen Ultraschallquelle erläuterten Resonanzeffekte nicht oder nur teilweise ausgenutzt werden sol len. Aus den im Zusammenhang mit dem Ultraschall-Leitstück 27 und dem Backing 29 bei der piezoelektrischen Ultraschallquelle erläuterten Gründen ist es auch im Falle der magnetostriktiven Ultraschallquelle zweckmäßig, wenn das Ultraschall-Leitstück 38 und der Tragkörper 39 aus dem gleichen Werkstoff oder aus Werk stoffen gleicher akustischer Impedanz bestehen. Dabei sollten die akustischen Impedanzen des Ultraschall-Leitstückes 38 und des Tragkörpers 39 mit der der Körper 35 möglichst überein stimmen, um Verluste durch Reflexionen an den Grenzflächen zu vermeiden. Bei Verwendung von Nickel als Material für die Kör per 35 kommt vor allem Stahl mit einer akustischen Impedanz von ca. 47×10⁶ kg/sm² in Frage.The device according to the invention shown in FIGS . 4 and 5 has as the ultrasound source 10 a magnetostrictive ultrasound source which is known per se in its operating principle. This has a total of twelve cylindrical rod-shaped bodies made of magnetostrictive material, for example nickel or the Terfenol alloy, each of which has the same length. On each of the bodies 35 , a schematically indicated electrical winding, designated 36, is applied. Which according to FIG. 4 in a checkered pattern arranged body 35 are received by means of five screws 37 with their end faces under mechanical pretension between a conical ultrasound-tracking guide 38 and a support body 39 under mechanical bias. The windings are connected in a manner not illustrated with an electric generator in such a way that the direction of magnetization for mutually immediate bar 35 is opposite in each case in the manner indicated by arrows in FIG. 5. In this way, advantageous short magnetic circuits are created with a view to low losses. Since the change in length caused by the magnetostriction effect is independent of the polarity of the acting magnetic field, the generator applies a, for example, sinusoidal alternating current to the windings 36 , which is superimposed on a premagnetizing direct current that is at least equal to half the amplitude of the alternating current. This ensures that the magneto-strictive ultrasonic source vibrates at a frequency that is equal to the frequency of the alternating current (z. B. in the order of 5 to 50 kHz). In order to be able to exploit resonance phenomena in an analogous manner to the previously described piezoelectric ultrasound source to increase the sound pressure generated, it is expedient if both the length s of the body 35 and the thickness L of the support body 39 are equal to 1/2 wavelength of the generated ultrasound waves . The thickness of the support body 39 can, however, also be greater and at most correspond to the length 1 of the ultrasound guide piece 38 if the resonance effects explained in connection with the piezoelectric ultrasound source are not to be exploited or are only being partially exploited. For the reasons explained in connection with the ultrasound guide piece 27 and the backing 29 in the piezoelectric ultrasound source, it is also expedient in the case of the magnetostrictive ultrasound source if the ultrasound guide piece 38 and the support body 39 are made of the same material or of the same acoustic material Impedance. The acoustic impedances of the ultrasound guide piece 38 and of the support body 39 should be as close as possible to that of the body 35 in order to avoid losses due to reflections at the interfaces. If nickel is used as the material for the body 35 , steel with an acoustic impedance of approx. 47 × 10 ⁶ kg / sm ² is particularly suitable.

Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung unterscheidet sich von dem zuvor beschrieben dadurch, daß sie eine Ultraschallquelle 10 aufweist, von welcher fokussierte Ultraschallwellen aus gehen, welche sich in einem mit der Ultraschallquelle 10 aku stisch gekoppelten Ultraschall-Leitstück ausbreiten. Bei der nur grob schematisch dargestellten Ultraschallquelle 10 kann es sich beispielsweise um eine piezoelektrische Ultraschallquelle (siehe z. B. DE-OS 34 25 992) oder eine elektromagnetische Druckimpulsquelle (siehe z. B. EP-A-01 62 959) handeln, die derart ausgebildet sind, daß sie eine sphärisch um den Fokus F der Ultraschallwellen gekrümmte, konkave Abstrahlfläche 46 für die Ultraschallwellen aufweist. Dabei ist der Krümmungsradius R der Abstrahlfläche 46 derart gewählt, daß der Fokus F im Mit telpunkt der Gelenkkugel 3 der Hüftgelenkprothese 2 liegt. Das Ultraschall-Leitstück 45 weist an seinem der Ultraschallquelle 10 zugewandten Ende eine sphärisch gekrümmte, konvexe Fläche 48 auf, deren Krümmungsradius dem Krümmungsradius der Abstrahlflä che 46 entspricht. An seinem anderen Ende weist das Ultra schall-Leitstück 45 wieder eine mit 47 bezeichnete sphärische Vertiefung auf, deren Krümmungsradius dem der Gelenkkugel 3 entspricht. Die akustische Koppelung zwischen der konkaven Ab strahlfläche 46 der Ultraschallquelle 10 und der entsprechenden konvexen Fläche des Ultraschall-Leitstückes 45 erfolgt wieder dadurch, daß die Ultraschallquelle 10 und das Ultraschall-Leit stück 46 mit Hilfe von Schrauben, die Mittellinien zweier Schauben sind angedeutet, gegeneinander gepreßt sind, wobei das Ultraschall-Leitstück im Bereich der Schrauben mit einem ge eignet geformten Flansch versehen ist.The device shown in Fig. 6 differs from that described above in that it has an ultrasound source 10 , from which focused ultrasound waves go out, which propagate in an ultrasound guide piece acoustically coupled to the ultrasound source 10 . The ultrasound source 10 shown only roughly schematically can be, for example, a piezoelectric ultrasound source (see, for example, DE-OS 34 25 992) or an electromagnetic pressure pulse source (see, for example, EP-A-01 62 959), which are designed such that they have a concave radiation surface 46 for the ultrasonic waves which is spherically curved around the focus F of the ultrasonic waves. The radius of curvature R of the radiating surface 46 is selected such that the focus F lies in the center point of the joint ball 3 of the hip joint prosthesis 2 . The ultrasound guide 45 has at its end facing the ultrasound source 10 a spherically curved, convex surface 48 , the radius of curvature of which corresponds to the radius of curvature of the radiation surface 46 . At its other end, the ultrasound guide piece 45 again has a spherical depression designated 47 , the radius of curvature of which corresponds to that of the joint ball 3 . The acoustic coupling between the concave beam surface 46 from the ultrasound source 10 and the corresponding convex surface of the ultrasound guide piece 45 takes place again in that the ultrasound source 10 and the ultrasound guide piece 46 by means of screws, the center lines of two screws are indicated, against each other are pressed, the ultrasonic guide piece being provided in the area of the screws with a suitably shaped flange.

Die Ultraschallquelle 10 und das Ultraschall-Leitstück 45 sind rotationssymmetrisch zur Mittelachse M ausgebildet. Das Ultra schall-Leitstück 45 weist zwar ähnlich wie im Falle der Fig. 1, 2 und 4 eine kegelförmige Gestalt auf, jedoch dient diese Ge stalt nicht dazu, um die Wirkung eines akustischen Transforma tors zu erzielen, sondern stellt lediglich sicher, daß die Aus breitung der fokussierten Ultraschallwellen, deren "Randstrah len" sind in Fig. 5 strichliert eingetragen und mit S bezeich net, innerhalb des Ultraschall-Leitstückes 45 störungsfrei, d. h. ohne Reflexionen an der kegelförmigen Mantelfläche des Ultraschall-Leitstückes 45 erfolgen kann.The ultrasound source 10 and the ultrasound guide 45 are rotationally symmetrical to the central axis M. The ultrasound guide 45 has similar to the case of FIGS. 1, 2 and 4 in a conical shape, but this Ge does not serve to achieve the effect of an acoustic transformer, but only ensures that the From the spread of the focused ultrasonic waves, whose "Randstrahl len" are shown in dashed lines in Fig. 5 and denoted by S, net within the ultrasonic guide 45 without interference, ie without reflections on the conical surface of the ultrasonic guide 45 can take place.

Die Vorrichtungen gemäß den Fig. 7 und 8 unterscheiden sich von der gemäß Fig. 5 dadurch, daß die Fokussierung der Ultraschall wellen nicht durch eine entsprechende Formgebung der Abstrahl fläche der Ultraschallquelle 10, sondern durch Kombination einer Ultraschallquelle 10 mit einer ebenen Abstrahlfläche 50 und einer akustischen Sammellinse 51 bzw. 52 erzeugt wird. Die Sammellinse 51 gemäß Fig. 7 ist bikonkav ausgebildet, während die Sammellinse 52 gemäß Fig. 8 bikonvex gestaltet ist. Beide Sammellinsen 51 und 52 sind rotationssymmetrisch zur Mittel achse M der Anordnung ausgebildet. Ihre Grenzflächen sind ent weder kugelkalottenförmig oder, wenn Abbildungsfehler weitest gehend vermieden werden sollen, ellipsoidförmig (Sammellinse 51) und hyperboloidförmig (Sammellinse 52) ausgebildet. Der Raum zwischen der Abstrahlfläche 50 der Ultraschallquelle 10 und der dieser zugewandten Grenzfläche der Sammellinse 51 bzw. 52 ist durch einen Koppelkörper 53 bzw. 54 ausgefüllt, der der akustischen Koppelung der Ultraschallquelle 10 mit der Sammel linse 51 bzw. 52 dient. Mit der von der Ultraschallquelle 10 abgewandten Grenzfläche der Sammellinse 51 bzw. 52 ist jeweils ein Ultraschall-Leitstück 55 bzw. 56 akustisch gekoppelt, das rotationssymmetrisch, und zwar kegelförmig ausgebildet ist und an seinem von der Ultraschallquelle 10 entfernten Ende eine sphärische Vertiefung 57 bzw. 58 zur Ankoppelung an die Hüft gelenkprothese aufweist. Die an den Grenzflächen der Sammel linse 51 bzw. 52 anliegende Fläche des Koppelkörpers 53 bzw. 54 sowie die an der anderen Grenzfläche der Sammellinse 51 bzw. 52 anliegende Fläche des Ultraschall-Leitstückes 55 bzw. 56 sind den Grenzflächen der Sammellinse 51 bzw. 52 entsprechend ausge bildet, mit dem Unterschied, daß sie im Falle der Fig. 7 konvex und im Falle der Fig. 8 konkav ausgeführt sind. The devices according to FIGS. 7 and 8 differ from that according to FIG. 5 in that the focusing of the ultrasound waves is not by a corresponding shape of the radiation surface of the ultrasound source 10 , but by combining an ultrasound source 10 with a flat radiation surface 50 and one acoustic converging lens 51 and 52 is generated. The collecting lens 51 according to FIG. 7 is biconcave, while the collecting lens 52 according to FIG. 8 is biconvex. Both converging lenses 51 and 52 are rotationally symmetrical to the central axis M of the arrangement. Their interfaces are either spherical or, if imaging errors are to be largely avoided, ellipsoidal (converging lens 51 ) and hyperboloidal (converging lens 52 ). The space between the radiating surface 50 of the ultrasound source 10 and the interface of the converging lens 51 or 52 facing this is filled by a coupling body 53 or 54 , which is used for the acoustic coupling of the ultrasound source 10 to the collecting lens 51 or 52 . With the side facing away from the ultrasonic source 10 interface of the converging lens 51 and 52, an ultrasonic guide piece is in each case 55 and 56, respectively acoustically coupled to the rotationally symmetric, and is indeed conical and at its end remote from the ultrasonic source 10 end a spherical recess 57 and 58 for coupling to the hip prosthesis. Which are at the boundary surfaces of the converging lens 51 and 52 abutting surface of the coupling body 53 and 54 and the voltage applied to the other boundary surface of the collecting lens 51 or 52 surface of the ultrasonic Leitstückes 55 and 56, the boundary surfaces of the converging lens 51 and 52 forms accordingly, with the difference that they are convex in the case of FIG. 7 and concave in the case of FIG. 8.

Damit die Sammellinse 51 bzw. 52 tatsächlich die Wirkung von Sammellinsen aufweisen und die erzeugten Ultraschallwellen auf den jeweiliqen Fokus F fokussieren, müssen sie aus einem Werk stoff bestehen, in dem die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Ul traschallwellen größer bzw. kleiner als in dem jeweiligen Kop pelkörper 53 bzw. 54 und dem jeweiligen Ultraschall-Leitstück 55 bzw. 56 ist. Wird im Falle der Fig. 7 als Material für die Sammellinse 51 Stahl (Schallausbreitungsgeschwindigkeit unge fähr 6 000 m/s) verwendet, eignet sich als Material für den Koppelkörper 53 und das Ultraschall-Leitstück 55 Messing (Schallausbreitungsgeschwindigkeit ungefähr 4 400 m/s). Diese Materialien sind auch deshalb geeignet, weil sie sich hinsicht lich ihrer akustischen Impedanzen, die für Messing ungefähr 38×10⁶ kg/sm² und für Stahl ca. 47 kg/sm² beträgt, nicht wesentlich unterscheiden, so daß nur relativ geringe Verluste durch Reflexionen an den Grenzflächen auftreten. Im Falle der Vorrichtung gemäß Fig. 8 können die gleichen Werkstoffe ver wendet werden mit dem Unterschied, daß hier die Sammellinse 52 aus Messing und der Koppelkörper 54 sowie das Ultraschall- Leitstück 56 aus Stahl gebildet sind.So that the converging lens 51 and 52 actually have the effect of converging lenses and focus the generated ultrasonic waves on the respective focus F, they must consist of a material in which the propagation speed of the ultrasonic waves is greater or smaller than in the respective coupling body 53 or 54 and the respective ultrasound guide 55 or 56 . If steel is used in the case of FIG. 7 as material for the converging lens 51 (sound propagation speed approximately 6,000 m / s), brass is suitable as material for the coupling body 53 and the ultrasound guide piece 55 (sound propagation speed approximately 4,400 m / s). . These materials are also suitable because they do not differ significantly with regard to their acoustic impedances, which is approximately 38 × 10 ⁶ kg / sm ² for brass and approx. 47 kg / sm ² for steel, so that only relatively small losses due to reflections at the interfaces. In the case of the device according to FIG. 8, the same materials can be used with the difference that the converging lens 52 is made of brass and the coupling body 54 and the ultrasound guide piece 56 are made of steel.

Im Falle der Fig. 7 und 8 wird die akustische Koppelung zwi schen Ultraschallquelle 10, Koppelkörper 53 bzw. 54, Sammel linse 51 bzw. 52 und Ultraschall-Leitstück 55 bzw. 56 dadurch erreicht, daß die Ultraschallquelle 10 und das Ultraschall- Leitstück 55 bzw. 56 mit Hilfe von Schrauben, die Mittellinien zweier Schrauben sind in den Fig. 7 und 8 angedeutet, unter Zwischenfügung des Koppelkörpers 53 bzw. 54 und der Sammellinse 51 bzw. 52 gegeneinander verspannt sind, wobei das Ultraschall- Leitstück 55 bzw. 56 wieder mit einem Flansch versehen ist.In the case of Fig. 7 and 8, the acoustic coupling Zvi rule ultrasound source 10, the coupling body 53 and 54, converging lens 51 and 52, and ultrasonic tracking guide 55 and 56 achieved in that the ultrasound source 10 and the ultrasonic tracking guide 55 and 56 with the aid of screws, the center lines of two screws are indicated in FIGS . 7 and 8, with the coupling body 53 or 54 and the converging lens 51 or 52 interposed, the ultrasound guide 55 or 56 is again provided with a flange.

Wenn sich wie im Falle von Stahl und Messing die Schallausbrei tungsgeschwindigkeiten nur vergleichsweise geringfügig unter scheiden, kann es zweckmäßig sein, die Vorrichtungen gemäß den Fig. 7 und 8 in der Weise zu kombinieren, daß sich ein "zwei linsiger" Aufbau ergibt, so wie dies in Fig. 9 dargestellt ist. Demnach werden die mittels der Ultraschallquelle 10 erzeugten und von deren Abstrahlfläche 50 abgestrahlten Ultraschallwellen über einen aus Messing gebildeten Koppelkörper 59 in eine aus Stahl gebildete bikonkave Sammellinse 60, von dieser in eine aus Messing gebildete bikonvexe Sammellinse 61 und von dieser in das Ultraschall-Leitstück 62 geleitet, wobei letzteres aus Stahl gebildet ist. Das Ultraschall-Leitstück 62 weist wieder eine Vertiefung 63 zur Aufnahme der Gelenkkugel 3 auf.If, as in the case of steel and brass, the speed of sound propagation differs only comparatively slightly, it may be appropriate to combine the devices according to FIGS. 7 and 8 in such a way that a "two-lens" structure results, such as this is shown in Fig. 9. Accordingly, the ultrasound waves generated by means of the ultrasound source 10 and emitted from their radiation surface 50 are transferred via a coupling body 59 made of brass into a biconcave converging lens 60 made of steel, from there into a biconvex converging lens 61 made of brass and from there into the ultrasound guide 62 passed, the latter being formed from steel. The ultrasound guide piece 62 again has a recess 63 for receiving the joint ball 3 .

Die im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen beschriebenen Ausführungsformen der Ultraschallquelle sind nur beispielhaft zu verstehen. Es können auch andere Ultraschallquellen Verwen dung finden. Beispielsweise besteht die Möglichkeit, eine schallharte Platte, beispielsweise eine Metallplatte, von z. B. 1/4 bis 1/2 Wellenlänge Dicke unter der Wirkung einer sich schlagartig entspannenden Feder auf ein Ultraschall-Leitstück prallen zu lassen, um starke akustische Druckimpulse zu er zeugen.The described in connection with the embodiments Embodiments of the ultrasound source are only exemplary to understand. Other ultrasound sources can also be used find. For example, there is a possibility reverberant plate, for example a metal plate, e.g. B. 1/4 to 1/2 wavelength thickness under the effect of yourself abruptly relaxing spring on an ultrasonic guide to bounce to generate strong acoustic pressure impulses testify.

Weiter besteht die Möglichkeit, auch andere als die im Zusam menhang mit den Ausführungsbeispielen ausschließlich erwähnten Hüftgelenkprothesen mit Hilfe erfindungsgemäßer Vorrichtungen zu entfernen, wobei erforderlichenfalls lediglich eine Anpas sung des Koppelbereiches des Ultraschall-Leitstückes an die jeweiligen Gegebenheiten zu erfolgen hat.There is also the possibility of other than that together menhang with the embodiments mentioned only Hip prostheses with the help of devices according to the invention to remove, if necessary only an adjustment solution of the coupling area of the ultrasonic guide to the the respective circumstances.

Claims

1. Device for removing implanted joint prostheses ( 2 ), comprising an ultrasound source ( 10 ) for generating ultrasound waves and an ultrasound guide piece ( 9 , 27 , 38 , 45 , 55 , 56 ), one of the joint part ( 3 ) of the joint prosthesis ( 2 ) geometrically adapted coupling area ( 11 , 28 , 41 , 47 , 57 , 58 ), the ultrasound guide piece ( 9 , 27 , 38 , 45 , 55 , 56 ) being acoustically coupled to the ultrasound source ( 10 ) and for Purposes of introducing the generated ultrasonic waves into the joint prosthesis ( 2 ) with its joint part ( 3 ) by means of the coupling area ( 11 , 28 , 41 , 47 , 57 , 58 ) can be acoustically coupled.

2. Device according to claim 1, characterized in that the ultrasonic guide piece ( 9 , 27 , 38 , 45 , 55 , 56 ) is formed from a material whose acoustic impedance at least substantially corresponds to that of the Prothe senmaterials.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the ultrasonic guide piece ( 9 , 27 , 38 ) has a cross-section starting from the ultrasonic source ( 10 ) in the direction of the coupling region ( 11 , 28 , 41 ) reducing cross section .

4. The device according to claim 3, characterized in that the cross section of the ultrasonic guide piece ( 9 , 22 , 38 ) linearly or exponentially reduced over its length.

5. Device according to one of claims 1 to 4, characterized in that from the ultra sound source ( 10 ) focused ultrasonic waves emanate, which che propagate in the ultrasonic guide ( 45, 55, 56 ) and their focus zone (F) in Area of the coupling area ( 47 , 57 , 58 ), preferably outside the ultrasonic guide piece ( 45 , 55 , 56 ) and inside the joint prosthesis ( 2 ).

6. The device according to claim 5, characterized in that between the ultrasonic source ( 10 ) and the ultrasonic guide piece ( 55 , 56 ) at least one acoustic lens ( 51 , 52 ) is provided as a focusing device.

7. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a pressure pulse source is provided as the ultra sound source ( 10 ), which generates acoustic pressure pulses.

8. The device according to claim 7, characterized in that the pressure pulse source is designed as an electromagnetic pressure pulse source, which has a Spulenan arrangement ( 12 ) and this upstream membrane ( 17 , 9 ) made of an electrically conductive material, the membrane ( 17 , 9 ), preferably over a large area, on which the ultrasonic guide piece ( 9 ) rests or is connected to it or forms part of the same.

9. The device according to claim 8, characterized in that the coil arrangement ( 12 ) on a Spu lträger ( 14 ) is arranged, the thickness of which is at least equal to 1/4 wavelength of the fundamental wave of an acoustic pressure pulse generated by the pressure pulse source and - in waves measured lengths - the length of the ultrasonic guide piece ( 9 ) does not significantly exceed.

10. The device according to claim 9, characterized in that the back of the coil support ( 14 ) is formed non-parallel with respect to the coil assembly ( 12 ) carrying the front.

11. Device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the ultrasound guide piece ( 9 ) is formed from an electrically conductive material and its adjacent coil arrangement ( 10 ) serves as a membrane.

12. Device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a piezoelectric ultrasound source is provided as the ultrasound source ( 10 ), which has at least one piezo oscillator ( 25 ).

13. The apparatus according to claim 12, characterized in that the thickness of the piezoelectric oscillator ( 25 ) is equal to 1/2 wavelength of the ultrasonic waves generated.

14. The apparatus of claim 12 or 13, characterized in that a backing ( 29 ) for the piezoelectric oscillator ( 25 ) is provided which has a thickness which corresponds to 1/2 wavelength of the ultrasonic waves generated.

15. The device according to one of claims 1 to 6, characterized in that a magnetostrictive ultrasound source is seen as an ultrasound source ( 10 ), which has at least one body ( 35 ) made of magneto-strictive material.

16. The apparatus according to claim 15, characterized in that the length of the body ( 35 ) made of magnetostrictive material corresponds to 1/2 wavelength of the generated ultrasonic waves.

17. The apparatus according to claim 15 or 16, characterized in that the body ( 35 ) made of magnetic tostrictive material between the ultrasonic guide piece ( 38 ) and a support body ( 39 ) is received, the ultrasonic guide piece ( 38 ) and Support body ( 39 ) made of laminated magnetically conductive material.

18. The apparatus according to claim 17, characterized in that the thickness of the support body ( 39 ) is at least equal to 1/2 wavelength of the generated ultrasound and - measured in wavelengths - does not significantly exceed the length of the ultrasound guide piece ( 38 ).

19. Device according to one of claims 1 to 6 or 12 to 18, characterized in that the ultrasound source ( 10 ) can be activated to emit continuous sound.

20. Device according to one of claims 1 to 18, characterized in that the ultra sound source ( 10 ) for generating acoustic pressure pulses positive and / or negative polarity can be controlled in a pulsed manner.