DE4115447C2 - Vorrichtung zur Kontrolle der Zerstörung von Konkrementen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Kontrolle der Zerstörung von Konkre­ menten im Körper von Lebewesen nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Konkremente wie Harn-, Gallen- oder Pankreassteine lassen sich mit der extrakorpo­ ralen Stoßwellenlithotripsie (ESWL) zerstören. Dazu werden bis zu einige 1000 Stoßwellen mit einer Schallquelle außerhalb des Körpers erzeugt und durch den Kör­ per auf das Konkrement fokussiert. Eine Beschreibung der ESWL findet man z. B. bei J. Benninger, H. Th. Schneider und Ch. Ell: "Extra- und Intrakorp. Lithotripsie", Medtechh 1 (1) September 1990, S. 14-18. Die Vorteile der ESWL im Vergleich zur Chirurgie liegen u. a. in einer geringeren Belastung der Patienten und einer kürzeren Verweildauer in den Kliniken.

ESWL-Geräte müssen mit Einrichtungen zur "Steinortung" und zur Kontrolle der "Steinzertrümmerung" ausgerüstet sein.

Zur Steinortung können Röntgengeräte dienen. Die EP-OS 03 72 119 beschreibt z. B. einen Lithotriptor, bei dem das Röntgensystem in bezug auf die Schallquelle derart angeordnet ist, daß die Röntgenstrahlen in etwa zentrisch durch die Schallquelle laufen. Da jedoch bei der Röntgenortung die Strahlenbelastung der Patienten zu hoch oder das Konkrement im Röntgenbild für eine genaue Lokalisierung zu kontrast­ schwach sein kann, wird die Ultraschallortung bevorzugt. Z. B. aus der EP-PS 02 21 592 sind auf die Erfordernisse bei der ESWL ausgelegte Ultraschall-Ortungsgeräte bekannt. Auch die Ultraschallortung hat Probleme: Bei der Ortung eines Nieren­ steins kann z. B. der Schallstrahl Lungengewebe treffen, wodurch die Ortung unge­ nau wird. Um die Genauigkeit zu erhöhen, können die von der Schallquelle erzeugten Wellen zur Steinortung verwendet werden, wie u. a. in der EP-OS 03 55 177 be­ schrieben wird. Es ist auch bekannt, mit der Schallquelle wahlweise Wellen mit ho­ her Intensität zur Konkrementzertrümmerung und niedriger Intensität für die Ortung zu erzeugen: Die vom Konkrement reflektierten Wellen mit niedriger Intensität wer­ den mit Sensoren außerhalb des Körpers registriert und dienen zum Steuern des Lithotriptors.

Aus DE-OS 39 19 592 ist eine Methode zur Steinzerstörung bekannt, bei dem die mit einem Drucksensor versehene Spitze einer Einstichkanüle in die Nähe des Konkre­ ments geschoben wird. Bei dem Fokussieren wird der Schalldruck an der Spitze der Kanüle gemessen, da man davon ausgeht, daß dann auch der Schall in der Nähe des Konkrements auftrifft. Es wird also auf die Spitze der Kanüle fokussiert. Eine Wanderung des Konkrements während der Behandlung beeinflußt die Fokuseinstellung jedoch kaum, da der Fokus auf die Spitze der Kanüle eingestellt ist. Eine echte Kontrolle des Konkrements während der Behandlung findet damit praktisch nicht statt.

Die Rest-Unsicherheit der Steinortung erfordert eine in-situ Kontrolle der Behand­ lung. Dazu können die vom Konkrement ausgehenden Reflexe der Stoßwellen dienen wie z. B. bei der sog. "in-Line Technik": Hier sind Sensoren axial in der Schallquelle angebracht vgl. die Firmenschrift "Dornier Lithotripter MPL 9000", HV 9/88-2000-D, der Fa. Dornier Medizintechnik GmbH in D 8043 Germering. Aus der Amplitude oder dem Zeitpunkt des Eintreffens des reflektierten Signals wird ermittelt, ob sich im Fokus der Stoßwelle ein Konkrement befindet. Jedoch kann ein starker Reflex auch dann auftreten, wenn das Konkrement sich nur teilweise im Fokus oder ein großes Konkrement sich nur nahe dem Fokus befindet - die Stoßwellen können also "daneben­ gehen" und gesundes Gewebe zerstören.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der sich während der Behandlung die Fokussierung der Stoßwellen im Körper und die Zertrümmerung des Konkrementes kontrollieren läßt. Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 beschriebene Vorrichtung gelöst.

Die erfindungsmäßige Lösung besteht darin, durch einen an sich bekannten Katheter ein Einführungsteil in den Körper einzuführen und am Konkrement mindestens einen Schallwellenleiter anzubringen, mit dem die Schwingungen oder Erschütterungen des Konkrements beim Bruch oder Auftreffen der Stoßwellen erfaßt werden oder der Zu­ stand des Konkrements überprüft wird.

Es ist erforderlich, daß der Kontakt des Schallwellenleiters mit dem Konkrement möglichst direkt, insbesondere mechanisch durch Berühren erfolgt, weil nur dann zuverlässig ermittelt werden kann, ob die Stoßwellen das Konkrement tatsächlich treffen bzw. wie weit seine Zertrümmerung fortgeschritten ist. Zur Verbesserung der Kontaktwirkung - d. h. des Schallübergangs zwischen Konkrement und dem Schall­ wellenleiter - kann das Einführungsteil als Zange ausgebildet sein, die den Schallwellenleiter auf das Konkrement preßt. Katheter, deren distales Ende mit ei­ ner Zange ausgerüstet sind, sind an sich bekannt. Der Schallwellenleiter ist vor­ zugsweise in einem Schenkel der Zange angeordnet und kann durch die Zangenbewegung leicht an das Konkrement angepreßt werden. Zur Verbesserung der Kontaktwirkung kann der Katheter am distalen Ende statt einer Zange auch einen bei Kathetern an sich bekannten Saugmechanismus enthalten, der den Schallwellenleiter an das Kon­ krement heransaugt. Verwendbare Zangen- oder Saugvorrichtungen sind in der Medi­ zintechnik bekannt.

Die Ableitung des Ultraschalls vom Konkrement erfolgt durch einen Schallwellenlei­ ter (SWL), durch welchen die Schallwellen zu bzw. von Wandlern außerhalb des Kör­ pers übertragen werden. Diese Geräte sind elektrisch sicher, resistent gegenüber Störeinstrahlung und ermöglichen kompakte und sehr feste Einführungsteile, die sich einfach sterilisieren lassen und auch durch die hohe mechanische Belastung im Fokus der Stoßwellen oder durch Konkrementsplitter kaum zerstört werden. Die Ge­ staltung geeigneter SWL ist z. B. in der DE 41 03 145 A1 beschrieben. Es empfiehlt sich, derartige SWL zu verwenden, weil diese die Schallimpulse ver­ zerrungsfrei und mit geringen Verlusten übertragen.

Schallwellenleiter aus Glas werden bevorzugt, weil Glas medizinisch unbedenklich und nichtleitend ist. Es ist bekannt, sehr feste flexible Glasfasern mit hoher Präzision und kleinem Querschnitt herzustellen. Der SWL aus Glas kann im Prinzip eine aus der optischen Nachrichtentechnik bekannte optische Faser sein. Der SWL kann auch ein Glasfaserbündel sein, dann ist allerdings mit einer stärkeren Dämp­ fung der Schallwellen zu rechnen.

Zur Verbesserung des Schallübergangs zwischen Konkrement und Schallwellenleiter wird es bevorzugt, das distale Ende des SWL mit einer Beschichtung zu versehen. Die Dimensionierung und Herstellung solcher Übergangsschichten ist z. B. aus der GB-OS 22 25 426 bekannt. Sie bestehen bei einfacher Ausführungen aus einem Materi­ al, dessen Ultraschallimpedanz das geometrische Mittel der entsprechenden Werte für das Körpergewebe und Fasermaterial darstellt, und dessen Dicke mindestens ein Viertel der Schallwellenlänge beträgt. Geeignet sind z. B. Glasschichten. Es empfiehlt sich ferner, das distale Ende des SWL abzurunden, z. B. indem das Ende der Faser erhitzt und zu einer "Perle" aufgeschmolzen wird, da durch die Verrun­ dung eine gleichmäßigere Empfangs- oder Abstrahlcharakteristik erreicht wird.

Die Vorrichtung kann passiv, im Empfangsmodus, betrieben werden. Dann werden nur die Eigenschwingungen der Erschütterungen des Konkrements bei seinem Bruch oder beim Auftreffen der Stoßwellen erfaßt. Es zeigt sich, daß das Frequenzspektrum der Schwingungen im wesentlichen um eine Frequenz zentriert ist, die der Anregungsfre­ quenz der Schallquelle oder der Frequenz einer Eigenschwingung des Konkrements entspricht. Es ist von Vorteil, den oder die SWL auf den bevorzugten Empfang die­ ser Frequenz auszulegen, weil dadurch die Empfindlichkeit gegen akustische Stör­ strahlung vermindert wird.

Die Vorrichtung kann zusätzlich auch aktiv, im Sende- Empfangsmodus, betrieben werden und den Zustand des Konkrements durch Aussenden und Empfangen von Schall­ wellen überprüfen. Wenn dazu ein Impulsecho-Verfahren verwendet wird, kann zum Aussenden und Empfang von Schallwellen derselbe Wandler bzw. SWL dienen. Der Zu­ stand des Konkrements wird dann z. B. aus der Zeit bis zum Eintreffen von Reflexen aus dem Konkrement ermittelt. Das aktive Gerät kann auch kontinuierliche Wellen verwenden. Zum Aussenden oder Empfang von Schallwellen dienen dann bevorzugt ge­ trennte SWL. Der Bruch des Konkrementes wird z. B. dadurch festgestellt, daß die Schallübertragung durch das Konkrement unterbrochen wird. Hier ist es von Vorteil, wenn man den SWL auf den bevorzugten Empfang der Trägerfrequenz der eingekoppelten Schallwellen auslegt, um die Empfindlichkeit des Gerätes für akustische Störstrah­ lung zu vermindern.

Weil sich die Fokussierung der Stoßwellen im Körper erfindungsgemäß präziser kon­ trollieren läßt, ist es möglich, die Amplitude der Stoßwellen zu erhöhen. Das er­ laubt es, die Behandlungsdauer (Zahl der Impulse) zu verkürzen oder auch weichere Steine effektiv zu zertrümmern.

Die Vorrichtung ist zwar für die ESWL besonders geeignet, kann aber auch für die HF- und Laserlithotripsie verwendet werden. Bei der HF-Lithotripsie werden die Konkremente im Körper mit Hochfrequenzströmen zerstört, bei der Laserlithotripsie mit laserinduzierten Stoßwellen oder durch Ablation. Wird die erfindungsgemäße Vorrichtung am Einführungsteil dieser Lithotriptoren verwendet, läßt sich die Zer­ störung des Konkrements präzise kontrollieren.

Die Erfindung wird anhand der in der Abbildung schematisch dargestellten Ausfüh­ rungsbeispiele näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 einen Katheter 10 mit einer aus zwei Schenkeln 11 und 12 bestehenden Zan­ genvorrichtung, die ein Konkrement 13 im Körper fassen. Der Katheter ist mit zwei Schallwellenleitern 14 und 15 ausgerüstet, die an ihren distalen Ende 16 und 17 durch Aufschmelzen verrundet sind. Die Schallwellenleiter 14,15 sind an ihren pro­ ximalen Enden mit zwei Ultraschallwandlern 18 und 19 verbunden, die an eine elek­ tronische Auswerteapparatur 1 angeschlossen sind.

Fig. 2, 3 einen Katheter 20 mit einer Saugvorrichtung bestehend aus einer Kappe 21 am distalen Ende (in Aufsicht), welche über einen Schlauch 22 mit einer extrakor­ poralen Saugpumpe 23 verbunden ist und bei Anlegen eines Unterdruckes das Konkre­ ment 24 heransaugt. In die Kappe ragt das durch Aufschmelzen verrundete Ende 25 des Schallwellenleiters 26. Bei Ansaugen des Konkrements 24 kommt das Ende 25 des Schallwellenleiters 26 in engen Kontakt mit dem Konkrement 24, so daß eine gute akustische Ankopplung des Konkrements erfolgt. Fig. 3 zeigt in vergrößerter Dar­ stellung die Sicht in die Kappe 21, wobei man die Öffnung 27 des Saugschlauchs 22 und das verrundete Ende 25 des Schallwellenleiters 26 erkennt. Das proximale Ende des Schallwellenleiters ist mit einem Schallwandler 28 verbunden, der die Schall­ wellen in elektrische Schwingungen umsetzt, die von einer nicht dargestellten Aus­ werteelektronik dargestellt und ausgewertet werden.

Claims (6)

1. Vorrichtung zur Kontrolle der Zerstörung von Konkrementen im Körper durch extrakorporale Stoßwellenlithotripsie, dadurch gekennzeichnet, daß ein in Kontakt mit dem Konkrement stehender mit einem außerhalb des Körpers befindlicher Schallwandler verbundener Schallwellenleiter, der aus wenigstens einer Glasfaser besteht, mit den bei der Zerstörung des Konkrements entstehenden und/oder von dem Konkrement ausgehenden Schallwellen beaufschlagbar ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallwellenleiter zusätzlich mit Ultraschallschwingungen zur aktiven Kontrolle der Zertrümmerungswirkung beaufschlagbar ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Konkrement durch mindestens einen weiteren Schallwellenleiter mit Ultraschallschwingungen zur aktiven Kontrolle der Zertrümmerungs­ wirkung beaufschlagbar ist.

4. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt mit dem Konkrement durch eine den Schallwellenleiter enthaltende an sich bekannte zangenförmige Vorrichtung herstellbar ist.

5. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Kontakt mit dem Konkrement durch eine den Schallwellenleiter enthaltende an sich bekannte Saugvorrichtung herstellbar ist.

6. Vorrichtung nach wenigstens einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Schallwellenleiter an seinem in Kontakt mit dem Konkrement stehenden Ende mit einer Beschichtung zur Verbesserung des Schallüber­ gangs versehen ist.