DE4102447C1 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen akustischen Druckimpulsgenerator zur Erzeugung fokussierter Druckimpulse.

Derartige Druckimpulsgeneratoren leiten in ein akustisches Aus­ breitungsmedium akustische Druckimpulse ein, die dann für die unterschiedlichsten Zwecke in ein zu beschallendes Objekt ein­ gekoppelt werden können. Zum Beispiel werden in der Medizin Druckimpulsgeneratoren dazu verwendet, um im Körper eines Pati­ enten befindliche Konkremente nichtinvasiv zu zertrümmern oder pathologische Gewebeveränderungen ebenfalls nichtinvasiv zu be­ handeln, wobei im ersten Fall positive (Überdruck) und im zwei­ ten Fall vorzugsweise negative (Unterdruck) Druckimpulse ver­ wendet werden. Außerdem können akustische Druckimpulsgenera­ toren in der Werkstoffprüfung eingesetzt werden, um Material­ proben mit Druckimpulsen zu beaufschlagen. Der Druckimpuls­ generator wird stets in derartiger Ausrichtung relativ zu dem beschallenden Objekt mit diesem gekoppelt, daß sich der zu be­ schallende Bereich des Objektes in dem Fokus der Druckimpulse befindet. Ein Druckimpulsgenerator der eingangs genannten Art ist beispielsweise in der US-PS 46 74 505 beschrieben.

In jüngerer Zeit durchgeführte Versuche haben gezeigt, daß die Heilung von Knochenbrüchen beschleunigt werden kann, wenn die Bruchstelle mit akustischen Druckimpulsen behandelt wird. Dabei kann es sich bei den Druckimpulsen sowohl um negative als auch um positive Druckimpulse, in letzterem Fall insbesondere Stoß­ wellen, handeln. Unter akustischen Stoßwellen sind positive Druckimpulse zu verstehen, die ein Medium mit nichtlinearen Kompressionseigenschaften durchlaufen haben und deshalb eine extrem steile Anstiegsfront aufweisen. Die Behandlung von Kno­ chenbrüchen unter Zuhilfenahme von bekannten, normalerweise zur Zertrümmerung von Konkrementen verwendeten Druckimpuls­ quellen ist zwar möglich, jedoch umständlich. Die bekannten Druckimpulsquellen weisen nämlich einen näherungsweise punkt­ förmigen oder geradlinigen Fokus auf, so daß die Druckimpuls­ quelle relativ zu dem zu behandelnden Knochenbruch derart be­ wegt werden muß, daß an allen Stellen der Bruchspalte eine gleichmäßige Dosierung akustischer Energie erreicht wird. Dies gestaltet sich insbesondere bei Extremitäten aufwendig, da dann der Druckimpulsgenerator in einer Art Scanbewegung um die Extremität herumgeführt werden muß, wozu ein aufwendiger und teurer Scanmechanismus erforderlich ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Druckimpuls­ generator der eingangs genannten Art so auszubilden, daß auf kostengünstige und konstruktiv einfache Weise die Behandlung von Knochenbrüchen, insbesondere Knochenbrüchen der Extremi­ täten, in kurzer Zeit und bei gleichmäßiger Dosierung der aku­ stischen Energie in der Bruchspalte möglich ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Dabei handelt es sich bei dem Fokus vorzugsweise um einen Fokus in Gestalt einer wenigstens im wesentlichen endlosen Linie. Er kann aber gemäß einer Variante der Erfindung auch aus einer Anzahl von Fokusabschnitten zu­ sammengesetzt sein. Gemäß Varianten der Erfindung liegt der Fokus wenigstens im wesentlichen in einer Ebene bzw. ist wenigstens im wesentlichen von kreislinienförmiger Gestalt. Da also im Falle des erfindungsgemäßen Druckimpulsgenerators der Fokus die Gestalt einer gekrümmten, vorzugsweise endlosen Linie besitzt, kann auf in jeder Hinsicht einfache und zeit­ sparende Weise ein Knochenbruch behandelt werden kann, indem der akustische Druckimpulsgenerator relativ zu der Bruchstelle so ausgerichtet wird, daß sich der Fokus wenigstens im wesent­ lichen mit der Bruchspalte deckt. Dabei wirkt sich vorteilhaft aus, daß nur der sogenannte geometrische Fokus des Druckim­ pulsgenerators, der sich unter idealen Verhältnissen ausbilden würde, von linienförmiger Gestalt ist. In der Praxis bildet sich eine Fokuszone aus, die in senkrecht zur Richtung der Fokuslinie verlaufenden Ebenen betrachtet einen endlichen Querschnitt besitzt. Dabei wird als Querschnitt der Fokuszone in der Regel derjenige Bereich angesehen, der durch eine -6 dB-Isobare begrenzt ist, die einem Druckabfall von 50% gegenüber dem Maximaldruck in der Fokuszone entspricht. Es ist also selbst dann, wenn die Gestalt des Fokus mit der Bruch­ spalte des zu behandelnden Knochenbruches nicht völlig über­ einstimmt, eine im wesentlichen gleichmäßige Dosierung der akustischen Energie im Bereich der Bruchspalte gewährleistet. Infolge des Umstandes, daß der Druckimpulsgenerator mit einer Öffnung ausgeführt ist, gestaltet sich die Applikation des Druckimpulsgenerators an den den zu behandelnden Knochenbruch enthaltenden Körperbereich des Patienten, insbesondere eine einen Knochenbruch aufweisende Extremität, besonders einfach, da der zu behandelnde Körperbereich nur in die Öffnung des Druckimpulsgenerators eingeführt und in axialer Richtung aus­ gerichtet werden muß, um sicherzustellen, daß sich der zu be­ handelnde Knochenbruch im wesentlichen im Fokus befindet. In diesem Zusammenhang kann es zweckmäßig sein, wenn sich wenig­ stens die Projektion des Fokus in axialer Richtung der Öffnung betrachtet innerhalb der Öffnung befindet. Ebenfalls zweck­ mäßig kann es sein, wenn der Druckimpulsgenerator wenigstens im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist, da auf diese Weise ein eine Öffnung aufweisender Druckimpulsgenerator leicht realisierbar ist.

Ein Druckimpulsgenerator mit einem die Gestalt einer gekrümm­ ten, insbesondere kreisförmigen Linie aufweisenden Fokus ist Gegenstand der prioritätsälteren, nicht vorveröffentlichten deutschen Patentanmeldung 39 32 967.4. Allerdings weist dieser Druckimpulsgenerator keine Öffnung zur Aufnahme eines zu be­ handelnden Körperteiles auf.

Aus der US 40 29 395 ist ein Verfahren zur Beeinflussung der lateralen Abmessung des Fokus von Ultraschallinsen bekannt, bei dem eine Ultraschallinse in drei Teile zerteilt wird und nur zwei der Teile derart wieder zusammengesetzt werden, daß ein aus einer Anzahl von Fokusabschnitten, nämlich zwei Fokus­ abschnitte, zusammengesetzter Fokus entsteht.

Außerdem ist aus der DE 35 01 838 A1 ein Druckimpulsgenerator bekannt, dessen Abstrahlfläche - in die Mittelachse der Ab­ strahlfläche enthaltenden Ebenen gesehen - einen konkav ge­ krümmten Querschnitt aufweist. Dieser Druckimpulsgenerator erzeugt jedoch weder einen Fokus in Gestalt einer gekrümmten Linie noch weist er eine Öffnung zur Aufnahme eines zu be­ handelnden Körperteiles auf.

Ein gekrümmter bzw. die Form einer endlosen Linie aufweisender Fokus läßt sich auf konstruktiv einfache Weise erzielen, indem gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung vorge­ sehen wird, daß der Drückimpulsgenerator eine Druckimpuls­ quelle enthält, welche eine gekrümmte Abstrahlfläche für die Druckimpulse aufweist.

Ein eine Öffnung aufweisender ringförmiger Druckimpulsgene­ rator läßt sich gemäß einer besonders vorteilhaften Ausfüh­ rungsform der Erfindung auf einfache Weise realisieren, wenn die Abstrahlfläche wenigstens im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und sich die Druckimpulse von der Abstrahlfläche in Richtung auf die Mittelachse der Abstrahl­ fläche ausbreiten, wobei die Mittelachse der Abstrahlfläche vorzugsweise identisch mit der Mittelachse der Öffnung bzw. des Druckimpulsgenerators ist.

Die Ausbildung eines kreislinienförmigen Fokus kann dadurch er­ reicht werden, daß die Abstrahlfläche - in die Mittelachse der Abstrahlfläche enthaltenden Ebenen gesehen - einen konkav ge­ krümmten Querschnitt aufweist, wobei gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen ist, daß die Abstrahlfläche durch Rotation eines gekrümmten Linienabschnittes um die Mittelachse der Ab­ strahlfläche erzeugt ist, wobei die Krümmungsradien der Ab­ strahlfläche die Mittelachse der Abstrahlfläche - wieder in die Mittelachse der Abstrahlfläche enthaltenden Ebenen gesehen - nicht schneiden. Hierdurch wird erreicht, daß sich die von einander diametral gegenüberliegenden Bereichen der Abstrahl­ fläche ausgehenden Anteile eines Druckimpulses nicht durchdrin­ gen, was zu schädlichen Interferenzerscheinungen führen könnte. Eine besonders gute Fokussierungswirkung wird erreicht, wenn gemäß einer bevorzugten Variante der Erfindung der Linienab­ schnitt kreisförmig gekrümmt ist. Es kann aber auch vorgesehen sein, daß die Abstrahlfläche durch Rotation des Abschnittes einer Geraden um die Mittelachse der Abstrahlfläche erzeugt ist. Um dann einen Abstand zu erhalten, der wenigstens im wesentlichen die Gestalt einer endlosen Linie aufweist, sieht eine weitere bevorzugte Variante der Erfindung vor, daß zwi­ schen der Abstrahlfläche und dem Fokus wenigstens eine akusti­ sche Sammellinse angeordnet ist, die vorzugsweise als einfach herstellbare, in bezug auf die Mittelachse der Abstrahlfläche rotationssymmetrische Ringlinse ausgeführt ist. Die Sammellinse kann auch für den Fall, daß die Abstrahlfläche durch Rotation eines gekrümmten Linienabschnittes erzeugt ist, vorgesehen sein, wobei sie dann eine zusätzliche Fokussierung bewirkt, die sich im Sinne einer schärferen Fokussierung oder einer Defokus­ sierung auswirken kann.

Insbesondere im Falle durch die Rotation des Abschnittes einer Geraden erzeugten Abstrahlflächen kann gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen sein, daß die akustische Sammellinse durch eine Zylinderlinse oder eine Anzahl von Linsensegmenten gebil­ det ist, welche als Zylinderlinsen ausgebildet sind. Wenn deren Krümmungsachsen in die Mittelachse der Abstrahlfläche schnei­ denden Ebenen liegen, wobei vorzugsweise die Krümmungsachsen sämtlicher Zylinderlinsen in einer gemeinsamen, die Mittelachse der Abstrahlfläche vorzugsweise unter einem Winkel von 90° schneidenden Ebene liegen, bewirken die Zylinderlinsen, daß der der Abstrahlfläche an sich zugeordnete, mit der Mittelachse der Abstrahlfläche zusammenfallende Strichfokus, der sich ohne die Zylinderlinsen ergeben würde, in eine Anzahl von jeweils den Zylinderlinsen zugeordneten gekrümmten Fokusabschnitten umge­ wandelt wird, die parallel zur Krümmung der jeweiligen Zylin­ derlinse gekrümmt sind. Von kurzen Unterbrechungen abgesehen ergänzen sich die Fokusabschnitte zu einer im wesentlichen end­ losen Fokuslinie.

Eine weitere bevorzugte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß die Abstrahlfläche der Druckimpulsquelle als Reflek­ torfläche ausgebildet ist, die die Druckimpulse in die Fokus­ zone lenkt, und daß die Druckimpulsquelle eine wenigstens im wesentlichen ebene und ringförmige zweite Abstrahlfläche auf­ weist, welche die Druckimpulse abstrahlt, die zu der Reflek­ torfläche gelangen. Dabei ist vorzugsweise die Reflektorfläche durch die Rotation eines Parabelabschnittes um die Mittelachse der Reflektorfläche erzeugt und die zweite Abstrahlfläche ring­ förmig ausgebildet, wobei die Mittelachse der Reflektorfläche mit der Mittelachse der zweiten Abstrahlfläche identisch ist. Durch diese Maßnahmen kann eine Druckimpulsquelle mit einer ebenen Abstrahlfläche die Druckimpulse erzeugen, was im Hin­ blick auf den mit der Herstellung der Druckimpulsquelle ver­ bundenen Herstellungsaufwand vorteilhaft ist.

Eine Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß in Richtung der Längsachse des Druckimpulsgenerators betrachtet der Fokus näher bei dem einen als bei dem anderen Ende des Druckimpuls­ generators liegt. Diese Maßnahme bietet den Vorteil, daß sich bei der medizinischen Behandlung von Knochenbrüchen der Extre­ mitäten in der Nähe des Körperstammes der Druckimpulsgenerator leichter applizieren läßt, wenn dasjenige Ende des Druckimpuls­ generators, dem der Fokus näher liegt, dem Körperstamm des Patienten zugewandt ist. Außerdem wird durch diese Maßnahme, insbesondere dann, wenn der Fokus nicht zwischen den Enden des Druckimpulsgenerators, sondern außerhalb liegt, auch bei an das zu behandelnde Körperteil angekoppeltem Druckimpulsgenerator Ortungsmaßnahmen durchzuführen.

Eine besonders vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung sieht vor, daß der Druckimpulsgenerator zwei identische Druckimpuls­ quellen enthält, die derart angeordnet sind, daß ihre Fokusse wenigstens im wesentlichen zusammenfallen, wobei die Druckim­ pulsquellen durch einen Spalt voneinander getrennt sind und wo­ bei sich die Fokusse innerhalb des Spaltes befinden. Diese Maß­ nahme gestattet es auf einfache Weise, mittels einer geeigneten Ortungseinrichtung den Druckimpulsgenerator relativ zu dem je­ weils zu beschallenden Bereich auszurichten, indem entweder der Ultraschallkopf einer Ultraschall-Ortungseinrichtung in den Spalt zwischen den vorzugsweise identisch ausgebildeten Druck­ impulsquellen einführbar ist oder indem der Spalt röntgenstrah­ lendurchlässig ausgeführt ist, so daß er mittels einer geeigne­ ten Röntgen-Ortungseinrichtung durchstrahlbar ist.

Um die akustische Ankoppelung des Druckimpulsgenerators an ein zu behandelndes Objekt auf einfache Weise zu ermöglichen, ist gemäß einer Variante der Erfindung vorgesehen, daß der Ab­ strahlfläche ein im wesentlichen ringförmiges Volumen eines flüssigen akustischen Ausbreitungsmediums vorgelagert ist, welches wenigstens durch die Abstrahlfläche und einen wenig­ stens im wesentlichen ringförmigen Ankoppelbalg begrenzt ist. Es ist dann möglich, den Druckimpulsgenerator an Objekte unter­ schiedlichen Durchmessers akustisch anzukoppeln, indem die Men­ ge des in dem Volumen befindlichen akustischen Ausbreitungs­ mediums und damit die Größe des Volumens verändert wird. Um auch eine exzentrische Ankoppelung zu ermöglichen, ist gemäß einer Ausführungsform der Erfindung vorgesehen, daß der Kop­ pelbalg in Umfangsrichtung in mehrere voneinander unabhängige Kammern unterteilt ist, die unterschiedlich stark mit dem Aus­ breitungsmedium befüllbar sind. Eine exzentrische Ankoppelung ist außerdem möglich, wenn die Druckimpulsquelle und der Kop­ pelbalg in Umfangsrichtung in mehrere Segmente unterteilt sind, da das ringförmige Volumen dann ebenfalls in mehrere Kammern unterteilt ist, die unterschiedlich stark mit dem Ausbreitungs­ medium befüllbar sind.

Zweckmäßigerweise enthält der Druckimpulsgenerator wenigstens eine elektromagnetische Druckimpulsquelle. Der prinzipielle Aufbau und die Funktionsweise einer derartigen Druckimpuls­ quelle sind in der US-PS 46 74 505 beschrieben. Es können aber auch andere, z. B. piezoelektrische, Druckimpulsquellen Ver­ wendung finden.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den beigefügten schematischen Zeichnungen am Beispiel von zur Behandlung von Knochenbrüchen im Bereich der Extremitäten vorgesehenen Druck­ impulsgeneratoren erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen erfindungsgemäßen Druckimpulsgenerator im Längs­ schnitt,

Fig. 2 eine Stirnansicht des Druckimpulsgenerators nach Fig. 1,

Fig. 3 einen Längsschnitt durch einen weiteren erfindungsge­ mäßen Druckimpulsgenerator,

Fig. 4 eine Stirnansicht des Druckimpulsgenerators nach Fig. 3,

Fig. 5 und 6 erfindungsgemäße Druckimpulsgeneratoren im Längs­ schnitt,

Fig. 7 eine teilweise Stirnansicht des Druckimpulsgenerators gemäß Fig. 6,

Fig. 8 einen erfindungsgemäßen Druckimpulsgenerator in grob schematischer teilweiser Darstellung im Längsschnitt,

Fig. 9 in teilweiser Darstellung den Druckimpulsgenerator gemäß Fig. 8 im Querschnitt,

Fig. 10 einen weiteren erfindungsgemäßen Druckimpulsgenerator in grob schematischer Darstellung im Längsschnitt.

Der in den Fig. 1 und 2 dargestellte erfindungsgemäße Druckim­ pulsgenerator enthält als wesentlichen Bestandteil eine insge­ samt mit 1 bezeichnete elektromagnetische Stoßwellenquelle. Im Gegensatz zu bekannten Stoßwellenquellen mit ebener oder kugel­ kalottenförmiger Gestalt (US-PS 46 74 505 und EP 01 62 959 A1) ist die Stoßwellenquelle 1 ringförmig und in bezug auf ihre Mittelachse M im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet. Die Stoßwellenquelle 1 weist in an sich bekannter Weise eine auf einem elektrisch isolierenden Spulenträger 2 angeordnete Spulenanordnung 3 auf, deren von dem Spulenträger 2 abgewandten Seite gegenüberliegend eine Membran 4 aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Aluminium, angeordnet ist. Die Membran 4 liegt unter Zwischenfügung einer Isolierfolie 5, die bei­ spielsweise aus Mylar oder Capton bestehen kann, statt an der Spulenanordnung 3 an. Der aus einem elektrisch isolierenden Werkstoff, z. B. Keramik oder Hartgewebe, gebildete Spulenträger 2, die Spulenanordnung 3, die Isolierfolie 5 und die Membran 4 sind mit Hilfe zweier Montageringe 6, 7 gegeneinander ver­ spannt. Die ringförmige Stoßwellenquelle 1 ist mit Hilfe der Montageringe 6 und 7 und einer Anzahl von Schrauben, wobei in Fig. 1 die Mittellinien nur einiger Schrauben strichpunktiert eingetragen sind, mit einem Tragring 8 verbunden, der den äußeren Umfang der Stoßwellenquelle 1 umgibt.

Die die Auflagefläche 25 für die Spulenanordnung 3 bildende innere Mantelfläche des ringförmigen Spulenträgers 2 ist durch Rotation eines in Fig. 1 strichpunktiert eingetragenen Kreisab­ schnittes K um die Mittelachse M der Stoßwellenquelle 1 er­ zeugt. Dabei ist der Radius R des Kreisabschnittes K mit bei­ spielsweise R = 80 mm so gewählt, daß er kleiner als der halbe minimale Innendurchmesser D der Auflagefläche 25 ist. Ein ge­ eigneter Wert für den minimalen Innendurchmesser ist z. B. D = 200 mm. Außerdem verläuft die Winkelhalbierende W des zu dem Kreisabschnitt K gehörigen Kreissegmentes rechtwinklig zu der Mittelachse M der Stoßwellenquelle 1. Auf die wie beschrie­ ben erzeugte Auflagefläche 25, deren Höhe h beispielsweise 80 bis 120 mm beträgt, ist die Spulenanordnung 3 schraubenförmig gewickelt. Die einzelnen Windungen der Spulenanordnung 3 ver­ laufen also von einer geringfügigen Steigung abgesehen in Um­ fangsrichtung der Auflagefläche 25. Die Drahtdicke der Spulen­ anordnung 3, die Dicke der Isolierfolie 5 und die Dicke der Membran 4, diese Maße sind der Übersichtlichkeit halber in Fig. 1 übertrieben dargestellt, sind konstant. Daher weist auch die von der Spulenanordnung 3 abgewandte Seite der Membran 4, mit der diese an ein flüssiges akustisches Ausbreitungsmedium, bei­ spielsweise Wasser, angrenzt, eine der der Auflagefläche 25 des Spulenträgers 2 entsprechende Form auf, mit dem Unterschied, daß der in Fig. 1 nicht dargestellte erzeugende Kreisabschnitt einen Radius aufweist, der um die Summe der Drahtdicke der Spu­ lenanordnung 3 und der Dicken der Isolierfolie 5 und der Mem­ bran 4 geringer ist als der Radius R des die Auflagefläche 25 erzeugenden Kreisabschnittes K.

Das akustische Ausbreitungsmedium ist in einem etwa ringförmi­ gen Koppelkissen 10 aufgenommen, das die Stoßwellenquelle 1 praktisch vollständig umgibt. Das beispielsweise aus EPDM-Gummi gebildete Koppelkissen 10 weist eine innere und eine äußere je­ weils etwa zylindrische Wand 11 bzw. 12 auf. Die Wände 11 und 12 sind durch zwei Stirnwände 13, 14 etwa kreisscheibenförmiger Gestalt flüssigkeitsdicht miteinander verbunden. Während die Wände 11 und 12 aus einem zwar flexiblen, aber wenig dehnbaren EPDM-Gummi gebildet sind, ist der EPDM-Gummi der Stirnwände 13 hochelastisch und damit stark dehnbar. Auf diese Weise kann durch Verändern der in dem Koppelkissen 10 enthaltenden Wasser­ menge der Innendurchmesser I der durch die Wand 11 des Koppel­ kissens 10 begrenzten Öffnungen B des Druckimpulsgenerators zwi­ schen z. B. I = 120 bis 180 mm verändert werden, um den Druckim­ pulsgenerator in der in Fig. 1 strichliert angedeuteten Weise an eine einen Knochenbruch aufweisende Extremität eines Patien­ ten, beispielsweise dessen Oberarm 16 mit dem Oberarmknochen 17, akustisch ankoppeln zu können. Eine einwandfreie akustische Ankoppelung liegt übrigens dann vor, wenn die Wand 11 des Kop­ pelkissens 10 satt und ohne Einschluß von Luftblasen satt am Oberarm 16 anliegt. Die akustische Ankoppelung kann verbessert werden, indem der Oberarm 16 vor der Ankoppelung des Druckim­ pulsgenerators mit einem sogenannten Ultraschall-Gel, wie es auch bei der Durchführung von medizinischen Ultraschall-Unter­ suchungen verwendet wird, eingestrichen wird. Um die in dem Koppelkissen 10 enthaltene Wassermenge verändern zu können, ist übrigens ein Schlauchanschlußstutzen 18 vorgesehen, über den der Innenraum des Koppelkissens 10, so wie dies in Fig. 1 sche­ matisch angedeutet ist, unter Zwischenfügung einer Pumpe 19 mit umkehrbarer Förderrichtung an einen Vorratsbehälter 20 ange­ schlossen ist, aus dem erforderlichenfalls Wasser entnommen bzw. in den erforderlichenfalls Wasser zurückgefördert werden kann.

Die beiden Enden der Spulenanordnung 3 stehen in in Fig. 1 schematisch angedeuteter Weise mit einem Hochspannungs-Im­ pulsgenerator 21 in Verbindung. Das hierfür erforderliche, in Fig. 1 nur schematisch angedeutete Hochspannungskabel verläuft durch eine flüssigkeitsdichte Hochspannungsdurchführung 22. Wird die Spulenanordnung 3 mit einem Hochspannungsimpuls be­ aufschlagt, baut die Spulenanordnung 3 infolge des dabei fließenden impulsartigen Stromes ein Magnetfeld auf. Gleich­ zeitig werden in die Membran 4 Ströme induziert, die dem in der Spulenanordnung 3 fließenden Strom entgegengerichtet sind. Dem­ entsprechend ist auch das hierbei entstehende Maqnetfeld dem zu der Spulenanordnung 3 gehörigen Magnetfeld entgegengerichtet. Infolge der somit zwischen der Spulenanordnung 3 und der Mem­ bran 4 wirksamen Abstoßungskräfte wird die Membran 4 schlag­ artig von der Spulenanordnung 3 wegbewegt. Hierbei wird ein von der an das als akustisches Ausbreitungsmedium vorgesehene Was­ ser angrenzenden und als Abstrahlfläche AF wirksamen Seite der Membran 4 ausgehender Druckimpuls in das Wasser eingeleitet. Infolge der beschriebenen Formgebung der Auflagefläche 25 des Spulenträgers 2 und der Membran 4 handelt es sich bei den er­ zeugten Druckimpulsen um fokussierte Druckimpulse, die in der in Fig. 1 durch die strichpunktierten Randstrahlen RS ange­ deuteten Weise in die Mittelachse M des Druckimpulsgenerators enthaltenden Schnittebenen gesehen jeweils auf den Kreismittel­ punkt F des Kreisabschnittes K fokussiert sind. Infolge der ringförmigen Ausbildung des Druckimpulsgenerators und der Stoß­ wellenquelle 1 erhält man eine kreisförmige Fokuslinie FL mit einem Radius r von ca. 20 mm, die bei idealen Verhältnissen den Ort des maximalen Druckes beschreibt. In der Praxis bildet sich eine dreidimensionale ringförmige Fokuszone FZ aus, so wie dies in Fig. 1 angedeutet ist. Dabei entspricht die in Fig. 1 einge­ tragene Querschnittsfläche der Fokuszone FZ der durch die -6 dB-Isobare begrenzten Fläche. Die Querschnittsfläche der Fokuszone FZ liegt jedenfalls innerhalb des Innendurchmessers I des Koppelkissens 10. Da die Winkelhalbierende W des zu dem Kreisabschnitt K gehörigen Kreissegmentes rechtwinklig zu der Mittelachse M der Stoßwellenquelle 1 verläuft, liegt die Fokus­ linie FL in Richtung der Mittelachse M betrachtet etwa in der Mitte zwischen den beiden Enden des Druckimpulsgenerators.

Die von der Abstrahlfläche AF der Membran 4 ausgehenden Druck­ impulse steilen sich übrigens auf ihrem Weg durch das in dem Druckimpulsgenerator enthaltene Wasser und das Gewebe des Ober­ armes 16 infolge der nichtlinearen Kompressionseigenschaften dieser Medien zu Stoßwellen auf.

Bei der Behandlung eines Knochenbruches wird derart vorgegan­ gen, daß zunächst mittels einer nicht dargestellten Ortungs­ einrichtung, diese kann auf Röntgen- und/oder Ultraschall-Basis arbeiten, der akustisch an das zu behandelnde Körperteil 15 an­ gekoppelte Druckimpulsgenerator derart ausgerichtet wird, daß ein zu behandelnder Bereich, beispielsweise ein schlecht ver­ heilter Bruch, des in dem zu behandelnden Körperteil 16 ent­ haltenen Knochens 17 wenigstens im wesentlichen in der Fokus­ zone FZ zu liegen kommt. Anschließend wird eine den jeweiligen Bedürfnissen entsprechend gewählte Anzahl von Stoßwellen er­ zeugt, die eine Desintegration des Knochens 17 im Bereich des schlecht verheilten Bruches bewirkt. Wenn dies erreicht ist, wird der Druckimpulsgenerator von dem zu behandelnden Körper­ teil 16 abgekoppelt. Der Knochenbruch kann nun erforderlichen­ falls neu eingerichtet werden. Im Anschluß an die Behandlung wird das behandelte Körperteil 16 im Normalfall ruhiggestellt, beispielsweise durch Anlegen eines Gipsverbandes.

Um auch in dem jeweils zu behandelnden Körperteil außermittig liegende Knochen behandeln zu können, kann eine auf konven­ tionelle Weise eine räumliche Verstellung des Druckimpulsgene­ rators ermöglichende Tragvorrichtung für den Druckimpulsgene­ rator, die nicht dargestellt ist, Fixierungselemente für das zu behandelnde Körperteil 16 aufweisen. Es ist dann nach Fixierung des zu behandelnden Körperteiles 16 in gewissen Grenzen mög­ lich, den Druckimpulsgenerator in der erforderlichen Weise exzentrisch relativ zu dem behandelnden Körperteil 16 auszu­ richten. Allerdings ist bei instabilen Knochenbrüchen Vorsicht geboten. Um auch in diesen Fällen sowie im Falle stark exzen­ trisch innerhalb eines zu behandelnden Körperteiles liegender Knochen eine einwandfreie Ausrichtung des Druckimpulsgenerators relativ zu dem zu behandelnden Bereich des Knochens zu ermög­ lichen, kann in in Fig. 2 strichliert angedeuteter Weise vor­ gesehen sein, daß der Druckimpulsgenerator in eine Anzahl, bei­ spielsweise sechs, Segmente 23a bis 23f unterteilt ist, von denen jedes sein eigenes, von den anderen unabhängiges Koppel­ kissensegment 24a bis 24f aufweist. Da die Koppelkissensegmente 24a bis 24f voneinander unabhängig sind, können sie zur Erzie­ lung einer exzentrischen Ankoppelung des Druckimpulsgenerators an ein zu behandelndes Körperteil unterschiedlich stark mit Wasser gefüllt werden, wozu jedem Segment 23a bis 23f in nicht dargestellter Weise sein eigener Schlauchanschlußstutzen und seine eigene Pumpe zugeordnet ist. Es versteht sich, daß im Falle einer Segmentierung des Druckimpulsgenerators die schrau­ benförmig gewickelte Spulenanordnung 3 durch eine Anzahl von den einzelnen Segmenten 23a bis 23f zugeordneten Spulenanord­ nungen zu ersetzen ist, die dann beispielsweise jeweils eine spiralartig gewickelte Spulenanordnung aufweisen. Im Normalfall werden alle Segmente 23a bis 23f gleichzeitig betrieben. Es be­ steht jedoch auch die Möglichkeit, in besonderen Fällen nicht sämtliche Segmente 23a bis 23f gleichzeitig zu betreiben, so daß die Fokuszone eine Unterbrechung aufweist bzw. aus mehreren Fokuszonenabschnitten zusammengesetzt ist.

Der in den Fig. 3 und 4 dargestellte erfindungsgemäße Druckim­ pulsgenerator unterscheidet sich von dem zuvor beschriebenen zunächst dadurch, daß er eine Stoßwellenquelle 30 aufweist, bei der die Auflagefläche 31 des Spulenträgers 32 und die Abstrahl­ fläche AF der Membran 33 durch Rotation eines parallel zu der Mittelachse M des Druckimpulsgenerators verlaufenden, in Fig. 3 für die Auflagefläche 31 strichpunktiert eingetragenen Ab­ schnittes einer Geraden G erzeugt sind. Da sich bei dieser An­ ordnung ein auf der Mittelachse M des Druckimpulsgenerators liegender, geradliniger Strichfokus ergeben würde, ist eine als Ringlinse 34 ausgebildete akustische Sammellinse vor der Ab­ strahlfläche AF vorgesehen. Die Ringlinse 34 wird mit Hilfe der Montageringe 35 und 36 gehaltert, die außerdem wieder dazu dienen, den Spulenträger 32, die Spulenanordnung 37, die die Spulenanordnung 37 von der Membran 33 trennende Isolierfolie 38 und die Membran 33 miteinander zu verspannen. Die Montageringe 35 und 36 sind mit Schrauben, es sind nur die Mittellinien einiger Schrauben strichliert angedeutet, zur Halterung der Stoßwellenquelle 30 an einem Tragring 39 befestigt. Um den Zutritt des als akustisches Ausbreitungsmedium vorgesehenen Wassers in den von der Ringlinse 34 und der Abstrahlfläche AF begrenzten Raum zu ermöglichen, ist die Ringlinse mit einer Anzahl von Nuten 40 versehen, die in den genannten Raum münden. Die Ringlinse 34 ist aus einem Werkstoff, beispielsweise Polystyrol, gebildet, in dem die Schallgeschwindigkeit größer als in der als Ausbreitungsmedium für die Druckimpulse vorge­ sehenen Flüssigkeit, beispielsweise Wasser, ist. Demzufolge weist die zur Mittelachse M des Druckimpulsgenerators rota­ tionssymmetrisch ausgebildete Ringlinse 34 in die Mittelachse M des Druckimpulsgenerators enthaltenden Schnittebenen gesehen einen bikonkaven Querschnitt auf. Die Ringlinse 34 ist derart ausgebildet, daß sie die von der Abstrahlfläche AF ausgehenden Druckimpulse in der durch die Randstrahlen RS angedeuteten Wei­ se auf eine ringförmige Fokuszone FZ fokussiert. Dabei ist die Form der Ringlinse 34 so gewählt, daß die Winkelhalbierende W des zwischen den Randstrahlen RS eingeschlossenen Winkels die Mittelachse M des Druckimpulsgenerators rechtwinklig schneidet, mit der Folge, daß die Fokuslinie FL in Richtung der Mittel­ achse M betrachtet etwa in der Mitte zwischen den beiden Enden des Druckimpulsgenerators liegt. In Fig. 3 ist wieder die -6 dB-Isobare der Fokuszone FZ eingetragen. Die das Zentrum der Fokuszone FZ beschreibende kreisförmige Fokuslinie FL weist wieder einen Radius r von etwa 20 mm auf. Die Maße I und h wei­ sen die im Zusammenhang mit der vorgeschriebenen Ausführungs­ form genannten Werte auf. Der dem Maß D im Falle des zuvor be­ schriebenen Ausführungsbeispieles entsprechende minimale Durch­ messer DL der Ringlinse 34 liegt etwa bei DL = 200 mm. Die Durchmesser der Abstrahlfläche AF und der Auflagefläche 31 sind den Abmessungen der Ringlinse 34 entsprechend gewählt. Prinzi­ piell ist auch eine z. B. direkt an der Membran 33 anliegende, ringförmige plankonkave Flüssigkeitslinse verwendbar, die eine Linsenflüssigkeit enthält, in der die Schallausbreitungsge­ schwindigkeit geringer als in dem Ausbreitungsmedium ist.

Zur Ankoppelung des Druckimpulsgenerators an ein zu behandeln­ des Körperteil ist wieder ein etwa ringförmiges Koppelkissen 41 vorgesehen, das eine innere, die Bohrung B des Druckimpulsgene­ rators begrenzende und eine äußere jeweils etwa zylindrische Wand 42 bzw. 43 aufweist. Diese sind durch zwei Stirnwände 44, 45 etwa kreisringförmiger Gestalt flüssigkeitsdicht miteinander verbunden, wobei die Stirnwände 44 und 45 nach der Art gewell­ ter Membranen ausgebildet sind. Es ist so möglich, den Innen­ durchmesser I des Koppelkissens zu verändern, indem in bereits beschriebener Weise über den Schlauchanschlußstutzen 46 die in dem Druckimpulsgenerator enthaltene Wassermenge verändert wird. Zur Verbindung der Spulenanordnung 37 mit einem Hochspannungs­ impulsgenerator ist wieder eine Hochspannungsdurchführung 47 vorgesehen.

Analog zu dem zuvor beschriebenen Ausführungsbeispiel besteht auch im Falle des Druckimpulsgenerators nach den Fig. 3 und 4 die Möglichkeit, diesen in der in Fig. 4 strichliert angedeute­ ten Weise in eine Anzahl von Segmente, beispielsweise sechs Segmente 48a bis 48f, zu unterteilen und jedem Segment sein eigenes unabhängiges Koppelkissensegment 49a bis 49f zuzuord­ nen. Es versteht sich, daß jedes Segment 48a bis 48f auch sein eigenes Ringlinsensegment 50a bis 50f aufweist.

Auch der Druckimpulsgenerator gemäß Fig. 5 weist eine zur Mit­ telachse M des Druckimpulsgenerators rotationssymmetrische, ringförmige Abstrahlfläche AF auf. Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsbeispielen handelt es sich bei der Ab­ strahlfläche AF jedoch nicht um eine aktive Abstrahlfläche, von der die akustischen Druckimpulse ursprünglich ausgehen, sondern um eine passive Abstrahlfläche, nämlich eine Reflektorfläche. Als aktive Abstrahlfläche ist eine zweite Abstrahlfläche AF2 vorgesehen, die durch diejenige Seite der Membran 55 einer elektromagnetischen Stoßwellenquelle 56 gebildet ist, die an als akustisches Ausbreitungsmedium vorgesehenes Wasser an­ grenzt. Die zweite Abstrahlfläche AF2 und die Membran 55 sind von ebener, kreisringförmiger Gestalt. Dementsprechend ist auch der Spulenträger 57 kreisringförmig ausgebildet. Er weist eine ebene kreisringförmige Auflagefläche 58 für eine kreisringför­ mige Spulenanordnung 59 auf, die als ebene Flachspule mit spi­ ralförmig angeordneten Windungen ausgebildet ist. Die Membran 55, eine diese von der Spulenanordnung 59 trennende Isolier­ folie 60 und der Spulenträger 57 mit der Spulenanordnung 59 sind wieder mittels zweier zweiteiliger Montageringe 61 und 62 und mit Hilfe von Schrauben, von denen jeweils nur die Mittel­ linien zweier Schrauben in Fig. 5 strichliert angedeutet sind, zusammengepreßt. Dabei dienen die dem Montagering 61 zugeordne­ ten Schrauben zugleich dazu, die Verbindung der Stoßwellenquel­ le 56 mit einem die Abstrahlfläche AF tragenden Reflektor 63 herzustellen, der im Bereich der Abstrahlfläche AF zur Erzeu­ gung positiver Druckimpulse beispielsweise aus Messing und zur Erzeugung negativer Druckimpulse beispielsweise aus geschlos­ senporigem Schaumstoff, dessen Poren gasgefüllt sind, bestehen kann. Mittels der dem Montagering 62 zugeordneten Schrauben ist zugleich die Verbindung der Stoßwellenquelle 56 mit einem Hal­ tering 64 hergestellt, der der Halterung eines Koppelkissens 65 dient. Dieses ist analog zu dem Koppelkissen 41 der zuvor be­ schriebenen Ausführungsform ausgebildet, mit der Ausnahme, daß die dort vorgesehene äußere zylindrische Wand fehlt. Diese ent­ fällt deshalb, weil im Falle der Fig. 5 die mit der inneren Wand 66 flüssigkeitsdicht verbundenen Stirnwände 67 und 68 jeweils entlang ihres äußeren Umfanges mit dem Haltering 64 bzw. dem Reflektor 63 beispielsweise durch Kleben flüssigkeits­ dicht verbunden sind.

Die als Abstrahlfläche AF wirkende Reflektorfläche des Reflek­ tors 63 ist durch Rotation des Abschnittes einer in Fig. 5 strichpunktiert dargestellten Parabel P um die Mittelachse M des Druckimpulsgenerators, die zugleich die Mittelachse der zweiten Abstrahlfläche AF2 ist, erzeugt. Dabei ist vorgesehen, daß die in Fig. 5 strichpunktiert eingetragene, den Scheitel S mit dem Brennpunkt F der Parabel P verbindende Gerade parallel zur Mittelachse M verläuft und - in die Mittelachse M enthal­ tenden Schnittebenen betrachtet - jeweils einen Abstand r von beispielsweise 20 mm von der Mittelachse M aufweist. Die Ab­ messungen der Abstrahlfläche AF und der zweiten Abstrahlfläche AF2 sind derart gewählt, daß die Parallelprojektion der zweiten Abstrahlfläche AF2 in Richtung der Mittelachse M vollständig auf die Abstrahlfläche AF fällt.

Infolge des Umstandes, daß von der zweiten Abstrahlfläche AF2 ein ebener Druckimpuls ausgeht, der sich in Richtung der Mit­ telachse M ausbreitet, wird dieser ebene Druckimpuls an der die Abstrahlfläche AF bildenden paraboloidförmigen Reflektorfläche derart reflektiert, daß er in der in Fig. 5 durch die strich­ punktierten Randstrahlen RS angedeuteten Weise - in die Mittel­ achse M enthaltenden Schnittebenen gesehen - jeweils auf den Brennpunkt F der Parabel P fokussiert ist. Infolge der ring­ förmigen Ausbildung des Druckimpulsgenerators erhält man eine kreisförmige Fokuslinie FL mit dem Radius r, die bei idealen Verhältnissen den Ort des maximalen Druckes beschreibt. In der Praxis bildet sich wieder eine dreidimensionale ringförmige Fokuszone FZ aus, deren -6 dB-Isobare dargestellt ist.

Auch im Falle des Druckimpulsgenerators gemäß Fig. 5 kann der Innendurchmesser des Koppelkissens I wieder zwischen 120 und 180 mm variiert werden, indem die in dem Druckimpulsgenerator enthaltene Wassermenge über den Schlauchanschlußstutzen 69 ver­ ändert wird. Der minimale Innendurchmesser DR des Reflektors 63 beträgt ebenso wie der minimale Innendurchmesser DS der Stoß­ wellenquelle 56 beispielsweise ca. 200 mm. Die in der Richtung der Mittelachse M gemessene Höhe des Reflektors h beträgt bei­ spielsweise 80 bis 120 mm. In Abhängigkeit von der Höhe h be­ trägt der Außendurchmesser AR der Abstrahlfläche AF ebenso wie der Außendurchmesser AS der zweiten Abstrahlfläche AF2 bei­ spielsweise ca. 400 bis 440 mm. Zum Anschluß der Spulenanord­ nung an einen nicht dargestellten Hochspannungsimpulsgenerator ist wieder eine Hochspannungsdurchführung 70 vorgesehen.

Ähnlich wie im Falle der zuvor beschriebenen Ausführungsbei­ spiele besteht in nicht dargestellter Weise die Möglichkeit, den Druckimpulsgenerator in voneinander unabhängige Segmente zu unterteilen, wobei dann jedes Segment ein Koppelkissensegment und ein Reflektorsegment enthält.

Der in den Fig. 6 und 7 dargestellte Druckimpulsgenerator stimmt mit den zuvor beschriebenen weitgehend überein, weshalb jeweils gleiche Teile die gleichen Bezugszeichen tragen. Ein erster Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Druckimpulsgene­ rator besteht darin, daß zwischen dem vorderen Ende des Halte­ ringes 64 und dem vorderen Ende des Reflektors 63 ein zylinder­ rohrförmiges Fenster 71 eingesetzt ist, das den mit Wasser als akustisches Ausbreitungsmedium gefüllten und von der Stoßwel­ lenquelle 56, dem Reflektor 63, dem Haltering 64 und dem Fen­ ster 71 selbst umgrenzten Raum flüssigkeitsdicht abschließt. Zur Vermeidung von Verlusten und Störungen infolge von Refle­ xionen an dem Fenster 71 ist dieses aus einem Werkstoff gebil­ det, dessen akustische Impedanz der des jeweils verwendeten akustischen Ausbreitungsmediums möglichst exakt angepaßt ist. Wird als akustisches Ausbreitungsmedium Wasser verwendet, eignet sich als Werkstoff für das Fenster 71 TPX (Polymethyl­ pentene).

Ein weiterer Unterschied zu dem zuvor beschriebenen Ausfüh­ rungsbeispiel besteht darin, daß anstelle des Koppelkissens 65 drei Koppelkissensegmente 72a, 72b, 72c vorgesehen sind, die in ihrem Querschnitt dem Koppelkissen 65 entsprechen und zusätz­ lich zu den zylindrischen inneren Wandsegmenten 73a, 73b, 73c und den kreisring-segmentförmigen Stirnwandsegmenten 74a, 74b, 74c und 75a, 75b, 75c Seitenwandsegmente 76a, 76b, 76c und 77a, 77b, 77c aufweisen. Die Seitenwandsegmente 76a, 76b, 76c und 77a, 77b, 77c sind den Stirnwandsegmenten 74a, 74b, 74c und 75a, 75b, 75c entsprechend wellmembranartig ausgebildet. Das Stirnwandsegment 75c und die Seitenwandsegmente 76c und 77b sind in den Figuren nicht sichtbar. Die Koppelkissensegmente 72a, 72b, 72c sind jeweils flüssigkeitsdicht mit dem Reflektor 63, dem Haltering 64 und dem Fenster 71 verklebt und mit Wasser als akustisches Ausbreitungsmedium gefüllt. Die in den einzelnen Koppelkissensegmenten 72a, 72b, 72c vorhandene Wassermenge kann über drei nicht dargestellte Leitungen, von denen jede einem Koppelkissensegment 72a, 72b, 72c zugeordnet ist, in unabhängi­ ger Weise variiert werden, so daß bei unterschiedlicher Befül­ lung der Koppelkissensegmente 72a, 72b, 72c mit Wasser eine exzentrische Ankoppelung des Druckimpulsgenerators an ein zu behandelndes Körperteil leicht möglich ist.

Ein weiterer Unterschied des Druckimpulsgenerators gemäß den Fig. 6 und 7 gegenüber den zuvor beschriebenen Ausführungsbei­ spielen besteht darin, daß die Winkelhalbierende W des zwischen den Randstrahlen RS eingeschlossenen Winkels die Mittelachse M des Druckimpulsgenerators nicht rechtwinklig schneidet, mit der Folge, daß die Fokuslinie FL in Richtung der Mittelachse M be­ trachtet nicht in der Mitte zwischen den beiden Enden des Druckimpulsgenerators liegt. Vielmehr ist im Falle des Ausfüh­ rungsbeispieles gemäß den Fig. 6 und 7 ein Abschnitt einer sol­ chen Parabel P als erzeugende für die Abstrahlfläche AF ge­ wählt, daß die von der Stoßwellenquelle 56 entfernten Rand­ strahlen RS der an der Abstrahlfläche AF reflektierten Druck­ impulse in einer gemeinsamen, die Mittelachse M etwa rechtwink­ lig schneidenden Ebene liegen. Hierdurch wird erreicht, daß sich die Fokuszone FZ dicht bei dem von der Stoßwellenquelle 56 entfernten Ende des Druckimpulsgenerators befindet, was eine zu behandelnde Extremität im Bereich des Körperstammes ermöglicht. Weiter wird die Ankoppelung des Druckimpulsgenerators in den genannten Fällen dadurch erleichtert, daß wie auch im Falle der Ausführung gemäß Fig. 5 der durch die Außenseite des Reflektors 63 und die in Fig. 6 strichliert eingetragenen Linien L be­ grenzte Raum im Gegensatz zu den beiden zuerst beschriebenen Ausführungsbeispielen frei bleibt. Es kommt der Vorteil hinzu, daß auch bei an ein zu behandelndes Körperteil angekoppeltem Druckimpulsgenerator die im Fokus liegenden Bereiche des Kör­ perteiles zu Ortungszwecken, Ultraschallwellen oder Röntgen­ strahlen zugänglich sind. Diese Zugänglichkeit läßt sich noch­ mals verbessern, wenn ein Reflektor 63 mit einer Abstrahlfläche AF verwendet wird, die durch Rotation einer Parabel P erzeugt ist, deren Brennpunkt F nicht zwischen, sondern außerhalb der Enden des Druckimpulsgenerators liegt, da dann auch die Fokus­ linie FL und die Fokuszone FZ außerhalb der Enden des Druck­ impulsgenerators liegen.

In den Fig. 8 und 9 ist eine zylindersegmentförmige Stoßwellen­ quelle 85 der Übersichtlichkeit halber ohne Koppelkissen und flüssiges akustisches Ausbreitungsmedium dargestellt, die es gestattet, ringsegmentförmige oder vollständig ringförmige Druckimpulsgeneratoren aufzubauen, je nachdem, ob eine einzelne Stoßwellenquelle 85 verwendet wird oder mehrere segmentförmige Stoßwellenquellen 85 wie strichliert angedeutet kombiniert wer­ den. Während im Falle der zuvor beschriebenen unsegmentierten Ausführungsbeispiele die Windungen der Spulenanordnungen nähe­ rungsweise in Umfangsrichtung der Stoßwellenquelle verlaufen, ist im Falle der Fig. 8 und 9 die Spulenanordnung 86 derart auf den als Zylinderrohrsegment ausgeführten Spulenträger 87 aus Keramik oder dergleichen gewickelt, wie dies bei Ringkernen der Fall ist. Auf der Innen-und der Außenseite des einen etwa rechteckigen Querschnitt aufweisenden Spulenträgers 87 verlau­ fen die Windungsabschnitte also nahezu parallel zu der Mittel­ achse M der Stoßwellenquelle 85, während die im Bereich der Stirnflächen des Spulenträgers 87 befindlichen Windungsab­ schnitte in etwa radial verlaufen.

Der Innenseite der Spulenanordnung 86 vorgelagert und von die­ ser durch eine Isolierfolie 88 getrennt ist eine metallische Membran 89 angeordnet, die um die Mittelachse M der Stoßwellen­ quelle 85 zylindrisch gekrümmt ist. Dabei stellt die von der Spulenanordnung 86 abgewandte Seite der Membran 89 die an das in den Fig. 8 und 9 nicht dargestellte flüssige akustische Aus­ breitungsmedium angrenzende Abstrahlfläche AF der Stoßwellen­ quelle 85 dar, die selbstverständlich ebenfalls zylindrisch um die Mittelachse M gekrümmt ist. Der Spulenträger 87 mit der Spulenanordnung 86, die Isolierfolie 88 und die Membran 89 sind in einem Gehäuse 90 aufgenommen, das aus einem plastisch ver­ formbaren Werkstoff gebildet ist. Das Gehäuse 90 weist in sei­ nem Ausgangszustand einen etwa U-förmigen Querschnitt auf und ist an seinen Enden mit Seitenwänden 91, 92 versehen. Nach Einsetzen des Spulenträgers 87 mit der Spulenanordnung 86, der Isolierfolie 88 und der Membran 89 in das Gehäuse 90 wird die­ ses durch plastisches Verformen in der in den Fig. 9 und 10 dargestellten Weise zugebördelt so daß die genannten Bauteile im Inneren des Gehäuses 90 fixiert sind und die Membran 89 unter Zwischenfügung der Isolierfolie 88 satt an der Spulen­ anordnung 86 anliegt.

Wird die mit ihren beiden Enden in nicht dargestellter Weise mit einem Hochspannungsimpulsgenerator verbundene Spulenanord­ nung 86 mit Hochspannungsimpulsen beaufschlagt, gehen von der Abstrahlfläche AF der Membran 89 Druckimpulse aus, die, wenn keine weiteren Maßnahmen getroffen sind, auf einen Strichfokus fokussiert sind, der mit der Mittelachse M der Stoßwellenquelle 85 identisch ist. Um einen Fokus in Form einer gekrümmten Linie zu erhalten, ist der Abstrahlfläche AF jedoch eine plan-konkave Zylinderlinse 93 vorgelagert, deren Krümmungsachse KA in einer die Mittelachse M der Stoßwellenquelle 85 im wesentlichen rechtwinklig schneidenden Ebene liegt. Die erzeugten Druckim­ pulse werden dann auf eine um die Mittelachse M der Stoßwellen­ quelle 85 gekrümmte Fokuslinie FL fokussiert, die das Zentrum einer etwa bananenförmigen Fokuszone FZ darstellt. Falls ein Druckimpulsgenerator aus mehreren Stoßwellenquellen 85 zusam­ mengesetzt ist, ist es zweckmäßig, so wie dies in den Fig. 8 und 9 strichliert angedeutet ist, vorzusehen, daß die Krüm­ mungsachsen KA in einer gemeinsamen die Mittelachse M vorzugs­ weise rechtwinklig schneidenden Ebene liegen.

Grundsätzlich könnte anstelle der Zylinderlinse 93 auch eine sphärische Linse oder eine Zylinderlinse mit parallel zur Mit­ telachse M der Stoßwellenquelle 5 ausgerichtete Krümmungsachse verwendet werden. In diesem Falle würde sich jedoch keine um die Mittelachse M gekrümmte Fokuslinie FL ergeben. Vielmehr würde lediglich der ohne Sammellinse mit der Mittelachse M zu­ sammenfallende Strichfokus verschärft.

Außerdem besteht die Möglichkeit, eine unsegmentierte ring­ förmige Stoßwellenquelle in zu den Fig. 8 und 9 analoger Weise aufzubauen.

Wenn ein Druckimpulsgenerator aus mehreren segmentförmigen Stoßwellenquellen 85 zusammengesetzt ist, besteht die Möglich­ keit, die Spalte 95 zwischen den einzelnen Stoßwellenquellen 85 für Ortungszwecke zu nutzen, indem beispielsweise in der in Fig. 8 angedeuteten Weise der Ultraschallkopf 94 einer Ultra­ schall-Ortungseinrichtung in einem derartigen Spalt 95 angeord­ net wird, oder einander gegenüberliegende Spalte 95 genutzt werden, um ebenfalls zu Ortungszwecken Röntgenstrahlung durch ein zu behandelndes Körperteil eintreten zu lassen, was in Fig. 8 dadurch angedeutet ist, daß der strichliert angedeutete und mit Z bezeichnete Zentralstrahl eines Röntgenstrahlenbündels durch einen Spalt 95 verläuft.

Auch im Falle des Druckimpulsgenerators gemäß Fig. 10, bei dem ebenso wie im Falle der Fig. 8 und 9 auf die Darstellung des akustischen Ausbreitungsmediums und der Koppelkissen verzichtet wurde, sind besonders gute Voraussetzungen für Ortungsmaßnahmen gegeben. Der Druckimpulsgenerator gemäß Fig. 10 besteht nämlich aus zwei identischen ringförmigen Stoßwellenquellen 100a und 100b, die durch einen Spalt 101 voneinander getrennt sind, in­ dem in der in Fig. 10 dargestellten Weise der Ultraschallkopf 102 einer Ultraschall-Ortungseinrichtung angeordnet ist bzw. durch den ein zu Ortungszwecken dienendes Röntgenstrahlenbündel tritt, dessen Zentralstrahl Z in Fig. 10 strichliert darge­ stellt ist. Die Stoßwellenquellen 100a und 100b sind relativ zueinander derart angeordnet, daß die die Zentren ihrer Fokus­ zonen FZ bildenden kreisförmigen Fokuslinien FL zusammenfallen. Außerdem sind die Stoßwellenquellen 100a und 100b derart ausge­ bildet, daß die Fokuszonen FZ in dem die Stoßwellenquellen 100a und 100b trennenden Spalt 101 liegen. Bei den Stoßwellenquellen 100a und 100b handelt es sich, wie in Fig. 10 anhand der Stoß­ wellenquelle 100a ersichtlich ist, um elektromagnetische Stoß­ wellenquellen. Ähnlich wie im Falle der Stoßwellenquelle 30 ge­ mäß den Fig. 3 und 4 sind die Auflagefläche 103 des Spulenträ­ gers 104 für die Spulenanordnung 105 und die Abstrahlfläche AF der Membran 106 durch Rotation des Abschnittes einer Geraden G um die Mittelachse M des Druckimpulsgenerators erzeugt, wobei allerdings die Gerade G die Mittelachse M schneidet. Die Auf­ lagefläche 103 und die Abstrahlfläche AF sind also von kegel­ stumpfmantelförmiger Gestalt. Der Abstrahlfläche AF der von der Spulenanordnung 105 durch eine Isolierfolie 107 getrennten Mem­ bran 106 ist eine als Ringlinse 108 ausgebildete Sammellinse vorgelagert, die einen plan-konkaven Querschnitt besitzt und zur Fokussierung der von der Abstrahlfläche AF ausgehenden Druckimpulse dient.

In zu der Ausführungsform gemäß Fig. 10 analoger Weise kann auch im Falle der Ausführungsbeispiele gemäß den Fig. 1 und 2 bzw. 3 und 4 vorgesehen sein, daß die Stoßwellenquelle 1 bzw. die Stoßwellenquelle 30 samt Ringlinse 34 in zwei vorzugsweise identische Stoßwellenquellenhälften unterteilt sind, deren Fokusse vorzugsweise innerhalb des Spaltes liegen. Für den Fall, daß die Druckimpulsgeneratoren gemäß den Ausführungsbei­ spielen nach den Fig. 1 und 2, den Fig. 3 oder 4 oder der Fig. 5 in Segmente unterteilt sind, kann vorgesehen sein, daß zwi­ schen einander benachbarten Segmenten Spalte für Ortungszwecke vorgesehen sind.

Es besteht auch die Möglichkeit, einen Druckimpulsgenerator zu realisieren, der nur eine gemäß der Fig. 10 aufgebaute Druck­ impulsquelle 100a oder 100b enthält. Ein solcher Druckimpuls­ generator bietet, da die Fokuslinie FL und die Fokuszone FZ außerhalb der Enden des Druckimpulsgenerators liegen, bei der Ortung die im Zusammenhang mit den Fig. 6 und 7 erläuterten Vorteile.

Anders als in den Figuren dargestellt besteht in Anwendungs­ fällen, bei denen dies hygienisch zumutbar ist, z. B. im Bereich der Extremitäten, auch die Möglichkeit, die Druckimpulsgenera­ toren ohne Ankoppelkissen in einem offenen Wasserbad zu betrei­ ben. Dies kann z. B. geschehen, indem der Druckimpulsgenerator in ein geeignetes Gefäß zur Aufnahme des als akustisches Aus­ breitungsmedium erforderlichen Wassers eingebaut wird oder selbst so ausgebildet wird, daß er ein Wasservolumen der er­ forderlichen Abmessungen aufnehmen kann. Es ist dann kein be­ sonderes Gefäß mehr erforderlich. Zur Behandlung sitzt (Bein) bzw. liegt (Arm) der Patient oberhalb des Wasservolumens, in das die jeweils zu behandelnde Extremität von oben eingeführt wird.

Im Falle eines derart ohne Koppelkissen ausgeführten Druckim­ pulsgenerators ergibt sich eine Reihe von Vorteilen:

• - Die akustische Ankoppelung an die jeweils zu behandelnde Extremität erfolgt ohne die Gefahr von Lufteinschlüssen, ohne ein besonderes Koppelmittel wie z. B. Ultraschallgel und ohne daß das Koppelkissen im Anschluß an die Behandlung unter anderem zur Entfernung des Koppelmittels gereinigt werden muß, sowie verlustfrei.
• - Eventuell vorhandene akustische Linsen können gegen Linsen anderer Brennweite ausgewechselt werden.
• - Es besteht die Möglichkeit, eine eventuell vorhandene akusti­ sche Linse so relativ zu der Stoßwellenquelle zu verschieben, daß die Fokuslinie exzentrisch zur Mittelachse des Druckim­ pulsgenerators liegt, was insbesondere bei asymmetrischer Lage der zu behandelnden Bereiche einer Extremität vorteil­ haft ist.
• - Zur Darstellung des zu behandelnden Bereiches können ein Ultraschallkopf oder mehrere Ultraschallköpfe verwendet werden, die mit der Stoßwellenquelle oder der akustischen Linse fest verbunden oder längs deren Umfang verfahrbar sein können, so daß die zu behandelnde Extremität aus verschiede­ nen Richtungen betrachtet werden kann. Hierdurch werden Probleme, die bei der Ultraschallortung durch ein Koppel­ kissen hindurch auftreten können, vermieden.

Zur Herstellung der Stoßwellenguellen 1 und 30 der Ausführungs­ formen gemäß den Fig. 1 und 2 bzw. den Fig. 3 und 4 wird zweck­ mäßigerweise anders als dies im Falle ebener Stoßwellenquellen üblich ist, verfahren. Während ebene elektromagnetische Stoß­ wellenquellen üblicherweise so hergestellt werden, daß auf einen Spulenträger zunächst die Flachspule und die Isolation aufgebracht werden und dann die Membran mittels einer Halterung oder dergleichen mit dem Spulenträger samt Flachspule verspannt wird, wird, obwohl das beschriebene Verfahren, wenn auch unter Schwierigkeiten, auch für ringförmige Stoßwellenquellen brauch­ bar wäre, bei diesem im wesentlichen umgekehrt, nämlich nicht von außen nach innen, sondern von innen nach außen vorgegangen.

Auf die Membran, die während des Herstellungsvorganges durch einen geeigneten Kern gestützt werden kann, wird zunächst ein- oder mehrlagig die Isolation aufgebracht. Dann wird die Spule gewickelt und schließlich die so erhaltene Anordnung in einen Tragring, der aus Kunststoff oder Metall bestehen kann, einge­ bracht und im Bereich ihrer gesamten äußeren Mantelfläche mit­ tels eines elektrisch isolierenden Gießharzes vergossen. Nach­ dem das den Zwischenraum zwischen den Windungen der Spulenan­ ordnung vollständig ausfüllende Gießharz ausgehärtet ist, kann der die Membran stützende Kern entfernt werden, da die Stoßwel­ lenquelle nun eine selbsttragende und steife Struktur dar­ stellt. Die dünnwandig ausgeführte Membran, die typischerweise eine Wandstärke zwischen 0,1 und 1 mm aufweist, kann entweder durch Abdrehen eines ursprünglich dickwandigen Metallrohres (z. B. Aluminium) auf die gewünschte Stärke hergestellt werden oder dadurch, daß ein Metallband eines geeigneten Materials, z. B. hochleitende Bronze, auf die erforderliche Länge zuge­ schnitten und an den Enden durch Schweißen und/oder Löten mechanisch und elektrisch zu einem Ring verbunden wird, der erforderlichenfalls durch plastische Umformung in die ge­ wünschte Form gebracht wird.

In aus der EP 01 88 750 A1 an sich bekannter und in den Figuren nicht dargestellter Weise kann vorgesehen sein, daß der Raum zwischen der Membran und der Spulenanordnung mit Unterdruck be­ aufschlagt ist, wobei für diesen Zweck eine Unterdruckleitung in den genannten Raum zu führen ist. Um die Membran mechanisch haltern zu können und für die zur Aufrechterhaltung des Unter­ druckes erforderliche Abdichtung sorgen zu können, ist die Membran in der in den einschlägigen Figuren dargestellten Weise jeweils mit einem über die Spulenanordnung hinausragenden Rand versehen, der mit einem entsprechenden ringförmigen Rand des Spulenträgers zusammenwirkt. Die Spulenanordnungen der be­ schriebenen Druckimpulsgeneratoren können übrigens in an sich bekannter, nicht dargestellter Weise mehrere parallel geschal­ tete Wicklungen aufweisen, deren Windungen parallel zueinander verlaufen.

Im Falle sämtlicher Ausführungsbeispiele sind die Membranen 4, 33, 55, 89, 106 im Bereich ihrer Abstrahlfläche AF übrigens jeweils mit einer dünnen Schutzschicht GS eines kavitations­ festen Werkstoffes, beispielsweise EPDM-Gummi, versehen, um den Membranwerkstoff vor Kavitationsschäden zu schützen.

In bestimmten Fällen kann bei der Behandlung eine Beschallung bestimmter Bereiche unerwünscht sein. In diesen Fällen besteht in nicht dargestellter Weise die Möglichkeit, durch Einbringen von schallabsorbierenden oder -reflektierenden Materialien, z. B. Körpern aus Schaumstoff, zwischen die Stoßwellenquelle und den Fokus die Beaufschlagung bestimmter Bereiche mit Druck­ impulsen zu unterbinden. Im Falle von Druckimpulsgeneratoren, die aus mehreren Segmenten zusammengesetzt sind, besteht außer­ dem die Möglichkeit, bestimmte Bereiche von der Behandlung aus­ zunehmen, indem einzelne Segmente abgeschaltet werden.

Im Falle der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele wird der erfindungsgemäße Druckimpulsgenerator ausschließlich zur Behandlung von Knochenleiden verwendet. Er kann jedoch auch für andere medizinische und nicht-medizinische Zwecke eingesetzt werden.

Claims (31)

1. Akustischer Druckimpulsgenerator, welcher eine Öffnung (B) zur Aufnahme eines mit Druckimpulsen zu beaufschlagenden Kör­ perteiles (16) aufweist und in einem wenigstens im wesent­ lichen die Gestalt einer gekrümmten Linie aufweisenden Fokus (FL, FZ) zusammenlaufende akustische Druckimpulse erzeugt.

2. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus (FL, FZ) die Ge­ stalt einer wenigstens im wesentlichen endlosen Linie auf­ weist.

3. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 1 oder 2, da­ durch gekennzeichnet, daß der Fokus (FL, FZ) aus einer Anzahl von Fokusabschnitten zusammengesetzt ist.

4. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus (FL, FZ) wenigstens im wesentlichen in einer Ebene liegt.

5. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Fokus (FL, FZ) wenigstens im wesentlichen kreislinienförmig gekrümmt ist.

6. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß sich wenigstens die Projektion des Fokus (FL, FZ) in Achsrichtung der Öffnung (B) betrachtet innerhalb der Öffnung (B) befindet.

7. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ impulsgenerator wenigstens im wesentlichen ringförmig ausge­ bildet ist.

8. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ impulsgenerator eine Druckimpulsquelle (1, 30, 56, 85, 100a, 100b) enthält, welche eine gekrümmte Abstrahlfläche (AF) für die Druckimpulse aufweist.

9. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ strahlfläche (AF) wenigstens im wesentlichen ringförmig aus­ gebildet ist und daß sich die Druckimpulse von der Abstrahl­ fläche (AF) in Richtung auf die Mittelachse (M) der Abstrahl­ fläche (AF) ausbreiten.

10. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ strahlfläche (AF) - in die Mittelachse (M) der Abstrahlfläche (AF) enthaltenden Ebenen gesehen - einen konkav gekrümmten Querschnitt aufweist.

11. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstrahlfläche (AF) durch Rotation eines gekrümmten Linienabschnittes (K, P) um die Mittelachse (M) der Abstrahlfläche (AF) erzeugt ist.

12. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Linienabschnitt (K) kreisförmig gekrümmt ist und sein Mittelpunkt (F) - in die Mittelachse (M) der Abstrahlfläche (AF) enthaltenden Ebenen gesehen - zwischen der Abstrahlfläche (AF) und deren Mittelachse (M) liegt.

13. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ strahlfläche (AF) durch Rotation des Abschnittes einer Geraden (G) um die Mittelachse (M) der Abstrahlfläche (AF) erzeugt ist.

14. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Abstrahlfläche (AF) und dem Fokus (FL, FZ) wenigstens eine akustische Sammellinse (34, 93, 108) angeordnet ist.

15. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die Sammellinse als rota­ tionssymmetrische Ringlinse (34, 108) ausgeführt ist.

16. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 13 und 14, da­ durch gekennzeichnet, daß die akustische Sammellinse durch eine Zylinderlinse (93) oder eine Anzahl von Zylinderlinsen (93) gebildet ist.

17. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Krümmungsachse(n) (KA) der Zylinderlinse(n) in die Mittelachse (M) der Abstrahlfläche (AF) schneidenden Ebenen liegt (liegen).

18. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 17 mit mehreren Zylin­ derlinsen (93), dadurch gekennzeich­ net, daß die Krümmungsachsen (KA) der Zylinderlinsen (93) in einer gemeinsamen, die Mittelachse (M) der Abstrahlfläche (AF) unter einem Winkel von wenigstens im wesentlichen 90° schneidenden Ebene liegen.

19. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Ab­ strahlfläche (AF) der Druckimpulsquelle (56) als Reflektorflä­ che ausgebildet ist, die die Druckimpulse in den Fokus (FL, FZ) lenkt, und daß die Druckimpulsquelle (56) eine wenigstens im wesentlichen ebene zweite Abstrahlfläche (AF2) aufweist, welche die Druckimpulse abstrahlt, die zu der Reflektorfläche gelangen.

20. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, daß die Reflektorfläche durch die Rotation eines Parabelabschnittes (P) um die Mittelachse (M) der Reflektorfläche erzeugt ist.

21. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 19 oder 20, da­ durch gekennzeichnet, daß die zweite Ab­ strahlfläche (AF2) ringförmig ausgebildet ist und daß die Mit­ telachse (M) der Reflektorfläche mit der Mittelachse (M) der zweiten Abstrahlfläche (AF2) identisch ist.

22. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, daß - in Rich­ ung der Längsachse des Druckimpulsgenerators betrachtet - der Fokus (FL, FZ) näher bei dem einen als bei dem anderen Ende des Druckimpulsgenerators liegt.

23. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ impulsgenerator einen Spalt (95, 101) aufweist, in den der Ultraschallkopf (94, 102) einer Ultraschall-Ortungseinrichtung einführbar ist.

24. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 23, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ impulsgenerator wenigstens einen Spalt (95, 101) aufweist, der röntgenstrahlendurchlässig ausgeführt ist.

25. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 24, dadurch gekennzeichnet, daß der Druck­ impulsgenerator zwei Druckimpulsquellen (100a, 100b) enthält, die derart angeordnet sind, daß ihre Fokusse (FL, FZ) wenig­ stens im wesentlichen zusammenfallen, wobei die Druckimpuls­ quellen durch einen Spalt (101) voneinander getrennt sind und wobei sich die Fokusse (FL, FZ) innerhalb des Spaltes (101) befinden.

26. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckimpulsquellen 100a, 100b) identisch ausgebildet sind.

27. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß der Ab­ strahlfläche (AF) ein Volumen eines flüssigen akustischen Ausbreitungsmediums vorgelagert ist, welches wenigstens durch die Abstrahlfläche (AF) und Koppelkissen (10, 41, 65) begrenzt ist.

28. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 27, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelkissen (10, 41, 65) wenigstens im wesentlichen ringförmig ausgebildet ist und ein wenigstens im wesentlichen ringförmiges Volumen des Aus­ breitungsmediums begrenzt.

29. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß das Koppelkissen in Um­ fangsrichtung in mehrere voneinander unabhängige Kammern (65) unterteilt ist, die unterschiedlich stark mit dem Ausbreitungsmedium befüllbar sind.

30. Druckimpulsgenerator nach Anspruch 28, dadurch gekennzeichnet, daß die Druckimpulsquelle und das Koppelkissen (10, 41) in Umfangsrichtung in mehrere unab­ hängige Segmente (23a bis 23g und 24a bis 24g bzw. 48a bis 48g, 49a bis 49g, 50a bis 50g) unterteilt sind.

31. Druckimpulsgenerator nach einem der Ansprüche 1 bis 30, dadurch gekennzeichnet, daß er wenig­ tens eine elektromagnetische Druckimpulsquelle (1, 30, 56, 85, 100a, 100b) enthält.