DE69024949T2 - Akustische stosswellen aussendender katheter mit endkappe - Google Patents

Akustische stosswellen aussendender katheter mit endkappe

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Description

    ERFINDUNGSGEBIET
  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein Gerät zum Zertrümmern fester Ablagerungen im Körper, und insbesondere ein Gerät zur Übertragung von Energie an die Endkappe einer elastischen Führung, die einen Hochgeschwindigkeitsimpuls an eine Zielablagerung anlegt, wodurch sie zertrümmert wird.
  • HINTERGRUND DER ERFINDUNG
  • Kalkhaltige und ähnliche Ablagerungen treten in Körperflüssigkeitsdurchlässen (Körperfluiddurchlässen) verschiedenen Typs auf. Von besonderem Interesse sind Nieren- und Gallensteine sowie Arterienverkalkung.
  • Strahlungen unterschiedlichster Form wurden verwendet, um solche Ablagerungen aus den inneren Durchlässen des Körpers zu zerstören oder zu entfernen. In einer Form von Lasertherapie wird die Strahlung auf eine Licht-aufnehmende Fläche eines wärmeerzeugenden Elements gerichtet. Das Element wird dann mit der Zielablagerung in Verbindung gesetzt, wodurch sie schmilzt. Dieser Ansatz weist mehrere Nachteile auf, die folgendes umfassen:
  • 1. Thermoschäden an dem umliegenden Gewebe;
  • 2. nur fetthaltige Ablagerungen schmelzen sofort;
  • 3. weiter fortgeschrittene Faser- und Kalkablagerungen bilden Verhohlungen und Trümmer; und
  • 4. das heiße Element klebt an dem Gewebe und zerreißt es, wenn das Element entfernt wird.
  • In einem anderen Ansatz wird die Laserstrahlung unmittelbar an die Zielablagerung angelegt, um sie abzutragen oder Stoßwellen zu erzeugen, die die Zertrümmerung auslösen. Unmittelbare Lasertripsie weist mehrere Nachteile auf. Laserenergie beschädigt oftmals durch unmittelbare Absorption oder durch das Wirken als allgemeiner Kühlkörper für das Hochtemperaturplasma gesundes Gewebe, das die Zielablagerung umgibt. Einige Ablagerungen absorbieren nur geringfügig die Strahlung, wodurch eine verstärkte Strahlungsaussetzung und ein größerer Strahlenschaden einhergehen. Eine scharfe Laser- Abgabefaser kann Schaden verursachen, wenn sie versehentlich in gesundes Gewebe gestoßen wird.
  • US-A-4 605 003 offenbart einen Lithotriptor, der zum Zertrümmern eines Steins in einem Organ eines lebenden Körpers verwendet wird. Die Vorrichtung umfaßt einen Kolben zum zertrümmernden Eingreifen mit dem Stein, der durch die Verbrennung einer explosiven Schicht innerhalb des Kolbenzylinders betätigt wird. Die explosive Schicht wird innerhalb einer Zündung ausgestoßen, und die Vorrichtung kann nur einmal gezündet werden, bevor sie aus dem Körper entfernt wird.
  • US-A-3 785 382 offenbart eine Vorrichtung zur Zerstörung von Blasen- und Nierensteinen etc., die hydraulische Stoßwellen in einem Flüssigkeitsbehälter erzeugt, der sich in einem Gehäuse befindet, das außerhalb des Körpers bleibt. Diese Stoßwellen werden an einen Lithotriptor übertragen, der sich in den Körper erstreckt.
  • Die vorliegende Erfindung stellt ein Gerät bereit - wie in jedem der Ansprüche 1 oder 10 definiert - um wahlweise feste Ablagerungen in Flüssigkeits-enthaltenden Körperdurchlässen mit dem Aufschlag eines Hämmerchens von einer mit einer Kappe versehenen elastischen Führung zu zertrümmern, die durch den Körperdurchlaß an die Stelle einer zu zertrümmernden Ablagerung eingeführt wird.
  • Bei der Verwirklichung der Erfindung wird eine elastische Drahtführung, die mit einer festen Masse oder Endkappe endet, für die Einführung durch einen Flüssigkeits-enthaltenden Körperdurchlaß bereitgestellt. Eine Energiequelle und ein Abgabesystem in der elastischen Führung sorgen für einen Energieimpuls in der Nähe der Kappe, um eine schnelle Dampfausbreitung zu erzeugen, die bewirkt, daß die Endkappe einer Impuls-ähnlichen Bewegung unterzogen wird, wenn sich der Dampf gegen das flüssige Medium des Durchlasses ausbreitet, um einen Hochgeschwindigkeitsimpuls auf die Zielablagerung zu beaufschlagenauszulösen. Ein Mittel zum Flüssigkeitsaustausch zwischen dem Inneren und Äußeren des Geräts wird im Endkappenbereich bereitgestellt, um die Anwesenheit von Flüssigkeit sicherzustellen, damit der direkte Impuls gegen die Kappe erhöht wird.
  • In einer ersten Ausführungsform der Erfindung ist die Energiequelle ein gepulster Laser und das Abgabesystem eine Lichtleitfaser, die durch die Führung gelangt, um angrenzend an einer Endkappe aus Metall zu enden. Die Laserenergie bewirkt die Verdampfung eines kleinen Abschnitts der Endkappe, um die Dampfausbreitung zu bewirken, die die Endkappe gegen die Flüssigkeitsträgheit nach vorne treibt.
  • In einer zweiten Ausführungsform ist die Energiequelle eine gepulste Spannungsquelle und ein Leiterpaar, von denen eines die Drahtführung sein kann, das das Abgabesystem umfaßt. Die Leiter enden in einer Funkenstrecke, die an der Endkappe angrenzt. Ein Funkenimpuls bewirkt die Flüssigkeitsverdampfung an der Endkappe angrenzend, wodurch sie als Reaktion nach vorne getrieben wird.
  • Ein Vorteil der Erfindung besteht in dem Endkappenschutz des umgebenden gesunden Gewebes vor unmittelbarer Laserbestrahlung und Wärmestrahlung des Laser-erzeugten Plasmas der Dampfausbreitung ein, das sich gegen die Innenfläche der Endkappe ausbildet. Ein weiterer Vorteil der Erfindung ist die Beseitigung eines versehentlichen Einstichs in gesundes Gewebe durch eine spitze Laser-Abgabefaser.
  • In der Laserausführungform wird die Endkappe hergestellt, um eine gute Laserabsorption zu stellen, die für eine verläßliche, wiedererzeugbare Dampfausbreitung unabhängig von den Absorptionseigenschaften der Zielablagerung sorgt.
  • BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
  • Die Erfindung ist in Zusammenhang mit der folgenden, nur beispielhaften detaillierten Beschreibung besser verständlich, die in Verbindung mit den begleitenden Zeichnungen ausgeführt ist, in denen:
  • Fig. 1 ein Diagramm einer Ausführungsform der Erfindung ist, die eine Laser-erzeugte Dampfausbreitung verwendet, um eine feste Masse derart anzutreiben, daß sie eine Zielablagerung berührt und zertrummert;
  • Fig. 2 ein Diagramm einer zweiten Ausführungsform der Erfindung ist, die eine elektrisch erzeugte Funkenentladung verwendet, die eine Dampfausbreitung erzeugt, um eine feste Masse derart anzutreiben, daß sie eine Zielablagerung berührt und zertrümmert;
  • Fig. 3 ein Diagramm einer Variante der Erfindung aus Fig. 2 ist, die ein elektrisch erzeugtes Plasma von einem Zwei- Drähte-Mittelleiter verwendet, um eine intern begrenzte gefederte Endkappe derart anzutreiben, daß eine Zielablagerung zertrümmert wird;
  • Fig. 4 ein Diagramm einer weiteren Variante der Erfindung aus Fig. 2 ist, die ein elektrisch erzeugtes Plasma von einem Zwei-Drähte-Mittelleiter verwendet, um eine intern begrenzte Endkappe aus rostfreiem Stahl mit Bewässerungsöffnungen derart zu steuern, daß eine Zielablagerung berührt und zertrümmert wird;
  • Fig. 5 ein Diagramm des Zertrümmerungssystems der Erfindung innerhalb eines Körperdurchlasses mit zertrümmerten Zielablagerungen an seinem distalen Ende und einem Positionier- Fluoroskop ist; und
  • Fig. 6 ein Diagramm einer Endkappe der Erfindung ist, das das Impuls-ähnliche Vordringen der Endkappe mit der nachfolgenden Zertrümmerung der Zielablagerung zeigt.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
  • Die vorliegende Erfindung erwagt ein Verfahren und ein Gerät zum Steuern einer kleinen, festen Masse in einer zertrümmernden Hochgeschwindigkeitsberührung mit festen Ablagerungen in Flüssigkeits-enthaltenden Körperdurchlässen.
  • Eine erste Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 1 veranschaulicht. Eine elastische Drahtführung 10, die gewöhnlicherweise eine im Handel erhältliche schraubenförmige gewundene French Nr. 3 Führung (0,85 - 1,00m Durchmesser) umfaßt, weist eine Endkappe 12 auf, wobei die Kappe und die Führung gewöhnlicherweise aus rostfreiem Stahl oder anderen Materialien bestehen, die als Reaktion auf Laserstrahlung in einer schnellen Dampfausbreitung verdampfen. Eine Lichtleitfaser 14 (gewöhnlicherweise ein 200 Mikron Kern) wird durch die Drahtführung 10 mit Spannung versorgt und endet an einem Punkt 16, in geringem Abstand vor der Endkappe 12. Die Laserstrahlung, die aus dem Ende 16 herausstrahlt, trifft auf die Endkappe auf und wird durch das Metall der Endkappe 12 absorbiert, wodurch die Verdampfung eines kleinen Metallabschnitts bewirkt wird. Bei der eigentlichen Verwendung werden die schraubenförmigen Windungen der Führung 10 in einem Endabschnitt 18 geöffnet, indem beispielsweise die letzten paar Spulen ausgespannt werden, um den Eintritt der Flüssigkeit durch die Körperdurchlässe, in denen die Führung eingesetzt ist, in den Endbereich 16 zu erleichtern. Die schnelle Dampfausbreitung, die gewöhnlicherweise stoßwellenartig ist, erzeugt einen Vorwärtsdruckimpuls in Form eines kleinen Hämmerchens auf der Kappe 12.
  • Dort, wo die Kappe 12 in einen Körperdurchlaß eingeführt worden ist - gewöhnlicherweise handelt es sich um die Harnröhre in bezug auf einen Nierenstein - ist sie in der Lage, Stücke des Nierensteins, wie beispielsweise den Stein 20, zu zertrümmern, mit dem sie in Berührung tritt. Die Anwesenheit der Körperflüssigkeit erzeugt eine Masse innerhalb des Endbereichs 16, wo die Dampfausbreitung stattfindet, der die Ausbreitung begrenzt, und es ermöglicht, daß eine große Energiemenge der Dampfausbreitung gegen die Endkappe 12 geführt wird, wodurch ein kurzer Hochgeschwindigkeits-Vorwärtsimpuls erzeugt wird.
  • Die an die Faser 14 angelegte Strahlungsquelle ist ein Lasersystem 22. Das Lasersystem 22 ist gewöhnlicherweise ein gepulster Farblaser. Der Laser wird im Modus zur Erzeugung von Impulsen von annähernd 1 Mikrosekunde Dauer und einem Energieniveau von annähernd 50 Millijoule betrieben. Andere gepulste Lasersysteme, die in der Lage sind, sofort ein Plasmastrahl gegen die Kappe einzuleiten, und die mit der Lichtleitfaserübertragung kompatibel sind, wären ebenfalls annehmbare Energiequellen. Dazu wurden beispielsweise Festkörper-Lasersysteme wie der Alexandrit-Laser gehören. Ein gepulster Ausgabestrahl 24 aus dem Laser 22 wird an ein Lichtkopplungssystem 26 angelegt, das wiederum die gepulste Strahlung an Strahl 24 auf der Lichtleitfaser 14 anlegt. Die Faser 14 tritt durch eine Klemme 28, die mit der Führung 10 verbunden ist und zum Halten des Faserendes 16 in einem vorbestimmten Abstand von der Kappe 12 betrieben wird. Ein Pottingbestandteil nahe am Ende kann verwendet werden, um das Faserende zu sichern.
  • Eine zweite Ausführungsform der Erfindung wird in Fig. 2 veranschaulicht. Wie dort gezeigt wird, endet eine Drahtführung 40, die der Führung 10 in Fig. 1 ähnlich sein kann und gewöhnlicherweise eine der French Nr. 3 entsprechende Größe aufweist, in einer Endkappe 42 an einem distalen Ende 44 der Drahtführung 40. Die Drahtführung ist, wie vorher beschrieben, gewöhnlicherweise spiralförmig gewunden, und das Ende 44 weist spiralförmige, zunehmend beabstandete Drähte auf, indem sie beispielsweise gespannt werden, um es zu ermöglichen, daß der Flüssigkeitsfluß durch einen Innenabschnitt fließt.
  • Ein Drahtleiter 46 wird durch die Drahtführung 40 eingeführt, beabstandet und von den spiralförmig gewundenen Drähten der Führung 40 isoliert. Der innere Leiter 46 endet an einem Punkt 48 an der Kappe 42 angrenzend. Der Draht kann durch eine Einstellklemme 50 vor Ort gehalten oder mit einem Kleber - wie oben in bezug auf Fig. 1 beschrieben - gepottet werden.
  • Ein Funkengenerator 52, der ein Wolfe 2137,50 oder Northgate Research SD1 sein kann, und der im technischen Gebiet verfügbar ist, weist die Ausgabe hierzu auf, die an Leiter 54 und 56 angelegt ist, wobei die Leiter mit dem inneren Leiter 46 der Führung 40 und den äusßeren spiralförmigen Windungen der Führung 40 verbunden sind. Der Funkengenerator 52 erzeugt einen Ausgabeimpuls von bis zu mehreren Mikrosekunden mit mehreren KV und bis zu 1KA Strom. Der zwischen dem Ende 48 des inneren Leiters 46 und der Endkappe 42 erzeugte Funken, bewirkt eine Dampfausbreitung der Flüssigkeit, die in den spitzen Abschnitt 44 und/oder das Metall der Kappe 42 eindringt und eine Hämmerchenschlag-ähnliche Stoßimpulsbewegung der Endappe 42 erzeugt, so daß sie kalkhaltige Ablagerungen, die sie berührt, zertrümmern kann.
  • Eine unterschiedliche Version der in Fig. 2 veranschaulichten Ausführungsform wird in bezug auf Fig. 3 veranschaulicht. Eine Drahtführung 60, die gewöhnlicherweise dem oben veranschaulichten Typ angehört, obwohl sie nicht unbedingt eine leitende Ummantelung aufweist, hat ein Ende 62, das ein offener spiralförmiger Abschnitt der Drahtführung der vorhergehenden Ausführungsformen sein kann. Eine Endkappe 64 wird an das distale Ende des Führungsdrahts 60 angelegt. Eine Zweileitungs-Übertragungsleitung 66 gelangt durch die Mitte der Drahtführung 60, wobei sie an einem Punkt 68 angrenzend an der Kappe 64 endet. Die Übertragungsleitung 66 enthält erste und zweite Leiter 70 und 72, die enden, um eine Funkenstrecke am Ende 68 bereitzustellen. Die Strecke wird gewählt, um als Reaktion auf die Erregung von einem Funkengenerator 74 des oben in Fig. 2 veranschaulichten Typs eine Verdampfung der Flüssigkeit innerhalb des Endabschnitts 62 hervorzurufen, wobei eine Impulsbewegung der Kappe 64 erzeugt wird. Eine Übertragungsleitung des Typs, der mit dem oben-gekennzeichneten Versorger des Funkengenerators ausgestattet ist, und der für die unabhängige Einführung in die Körperdurchlässe vorgesehen ist, ist für die Einführung innerhalb der Führung 60 geeignet.
  • Fig. 4 veranschaulicht eine weitere Version der Ausführungsform aus Fig. 2. Ein Funkengenerator 80 wird bereitgestellt, und eine Zweileitungs-Übertragungsleitung 82 leitet die Ausgabe des Funkengenerators durch eine Führung 84 in eine Endkappe 86 aus rostfreiem Stahl. Die Endkappe 86 ist gewöhnlicherweise am distalen Ende 88 der Drahtführung 84 mit Kleber befestigt. Öffnungen 90 sind in der Endkappe 86 bereitgestellt, um es den Körperdurchlaßflüssigkeiten zu erlauben, an einem Punkt 92 in das Innere der Endkappe 86 einzudringen, wo die Leiter im Übertragungskabel 92 in einer Funkenstrecke enden. Die Endabschnitte der Endkappen 86- Drahtführung 84, wo sie mit der Endkappe 86 verbunden ist, sind gewöhnlicherweise ausreichend elastisch, um es den durch den Funken vom Funkenstreckenende 92 erzeugten Impulsen zu gestatten, die Endkappe 86 hämmerchenschlagartig nach vorne zu steuern, um das Zertrümmern fester Ablagerungen, zu denen sie geführt wird, zu erlauben.
  • Bei der eigentlichen Verwendung, und wie in Fig. 5 veranschaulicht, wird eine Drahtführung 100 nach der vorliegenden Erfindung durch einen Körperdurchlaß 102 wie beispielsweise die Harnröhre zur Nierensteinzertrümmerung, wie beispielsweise der Gallengang zur Gallensteinzertrümmerung und wie beispielsweise eine Arterie für die Arterienverstopfung- Auflösung geführt. Die Endspitze 104 der Drahtführung 100 wird durch die Fluoroskopie geführt. Eine X-Strahl-Quelle 106 und eine Sichtanzeige 108 gestatten dem Ende der Drahtführung 100, an der festen Ablagerung 110 angrenzend positioniert zu werden, die wie veranschaulicht zertrümmert wird.
  • Fig. 6 ist eine Darstellung der Dynamik, durch die eine Endkappe 120 mittels eines durch die Entladung in einer Funkenstrecke 126 erzeugten Funkens in eine feste Ablagerung 122 mit Hämmerchenschlägen oder Stoß-getrieben nach vorne gesteuert wird.
  • Es können Impulsabgabesysteme verwendet werden, die nicht aus Laser oder Funken, sondern beispielsweise aus einer chemischen Reaktion bestehen, die durch Signale, die von einer Führung zugeführt werden, durch Fernsteuerung ausgelöst werden.
  • Es wird angenommen, daß alle hierin beschriebenen oder in den begleitenden Zeichnungen gezeigten Darstellungen nur eine erläuternde Funktion inne haben, und nicht als Einschränkung der Erfindung, die in den folgenden Ansprüchen ausgeführt wird.
  • Wenn technische Merkmale in den Ansprüchen mit Bezugszeichen versehen sind, so sind diese Bezugszeichen lediglich zum besseren Verständnis der Ansprüche vorhanden. Dementsprechend stellen solche Bezugszeichen keine Einschränkungen des Umfangs solcher Elemente dar, die beispielsweise durch solche Bezugs-zeichen gekennzeichnet sind.

Claims (12)

1. Ein Gerät zum Zertrümmern von festen Ablagerungen im Körper, das umfaßt:
eine Führüng (10; 40; 60), die zum Einsetzen durch einen Körperdruchlaß (102) ausgebildet ist, der eine Körperflüssigkeit enthält, wobei die Führung einen Endabschnitt (18; 44; 62) aufweist, der einen Innenraum definiert, wobei sich der Endabschnitt innerhalb des Körperdurchlasses befindet, wenn die Führung in Betriebsstellung ist,
eine Endkappe (12; 42; 64), die verschiebbar am Endabschnitt befestigt ist, so daß sich die Endkappe zwischen einer ersten Stellung, die an den Endabschnitt angrenzt, und einer zweiten Stellung, die von der ersten Stellung getrennt ist, bewegen kann; und
eine Energiequelle (22; 52; 74) zur Erzeugung eines Energieimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß
die Führung eine elastische Führung ist, wobei der Endabschnitt der Führung dafür ausgebildet ist, um Körperflüssigkeit aus dem Körperdurchlaß aufzunehmen; und dadurch, daß
die Energie des Impulses, das durch die Energiequelle erzeugt wird, eine schnelle Verdampfung der Körperflüssigkeit bewirkt, die sich innerhalb des Endabschnitts befindet, um die Endkappe von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu bewegen, wodurch die Endkappe eine Reihe von Bewegungen zwischen der ersten und der zweiten Stellung durchführt.
2. Das Gerät gemäß Anspruch 1, worin die Energiequelle (22; 52; 74) ein Funkengenerator ist.
3. Das Gerät gemäß Anspruch 2, worin der Funkengenerator (52; 74) einen ersten elektrischen Leiter (46; 70) umfaßt, der sich durch die elastische Führung (10; 40; 60) erstreckt, um Funken an den Endabschnitt (18; 44; 62) anzulegen.
4. Das Gerät gemäß Anspruch 3, das weiterhin einen zweiten elektrischen Leiter (72) umfaßt, der sich durch die elastische Führung (10; 40; 60) erstreckt, worin sich eine Funkenstrecke (126) an einem Ende des ersten und zweiten elektrischen Leiters befindet.
5. Das Gerät gemäß Anspruch 1, worin die Energiequelle ein Laser (22) ist, der ausgebildet ist, um eine Reihe von Strahlungsenergieimpulsen zu erzeugen, wobei jeder Strahlungsenergieimpuls die schnelle Verdampfung der Flüssigkeit im Endabschnitt (18) erzeugt, um die Endkappe (12) von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu bewegen, so daß die Reihe von Strahlungsenergieimpulsen eine entsprechende Reihe von Bewegungen der Endkappe zwischen der ersten und zweiten Stellung bewirkt.
6. Das Gerät gemäß Anspruch 5, das weiterhin eine Lichtleitfaser (14) umfaßt, die sich durch die elastische Führung (10) erstreckt, um die Strahlungsenergieimpulse vom Laser (12) zum Endabschnitt (18) zu übertragen.
7. Das Gerät gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, worin die elastische Führung (10; 40; 60) einen Außendurchmesser von 0,85 bis 1,00 mm aufweist.
8. Das Gerät gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, worin der Endabschnitt (18; 44; 62) ein ausgeweitetes Ende der elastischen Führung (10; 40; 60) umfaßt, um einen Flüssigkeitszugang zum Inneren des Endabschnitts bereitzustellen.
9. Das Gerät gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, das weiterhin Mittel zur Rückführung der Endkappe (12; 42; 64) in die erste Stellung umfaßt, nachdem die Endkappe in die zweite Stellung bewegt wurde.
10. Ein Gerät zum Zertrümmern fester Ablagerungen im Körper, das umfaßt:
eine Führung (84), die zum Einsetzen durch einen Körperdurchlaß (102) ausgebildet ist, der eine Körperflüssigkeit enthält, wobei die Führung einen Endabschnitt (88) aufweist, der einen Innenraum definiert, wobei sich der Endabschnitt innerhalb des Körperdurchlasses befindet, wenn die Führung in einer Betriebsstellung ist;
eine Endkappe (86), die verschiebbar mit dem Endabschnitt gekoppelt ist, so daß sich die Endkappe zwischen einer ersten Stellung, die an den Endabschnitt angrenzt, und einer zweiten Stellung, die von der ersten Stellung getrennt ist, bewegen kann; und
eine Energiequelle (80) zur Erzeugung eines Energieimpulses, dadurch gekennzeichnet, daß
die Führung eine elastische Führung ist, wobei die Endkappe Öffnungen (90) umfaßt, um zu erlauben, daß die durch den Körperdurchlaß fließenden Flüssigkeiten in die Endkappe eindringen; und dadurch, daß
die Energie des durch die Energiequelle erzeugten Impulses eine schnelle Verdampfung der Körperflüssigkeit bewirkt, die sich innerhalb der Endkappe befindet, um die Endkappe von der ersten Stellung in die zweite Stellung zu bewegen, wodurch die Endkappe eine Reihe von Bewegungen zwischen der ersten und der zweiten Stellung durchführt.
11. Das Gerät gemäß Anspruch 10, worin die Energiequelle (80) einen Funkengenerator umfaßt, und worin eine zweiadrige Übertragungsleitung (82) die Ausgabe des Funkengenerators in die Endkappe (86) leitet.
12. Das Gerät gemäß Anspruch 11, worin die Leitung (82) in einer Funkenstrecke endet, die im Inneren der Endkappe (86) angelegt ist.
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