DE937431C

DE937431C - Device for medical treatment in a high-frequency magnetic coil field

Info

Publication number: DE937431C
Application number: DES31502A
Authority: DE
Inventors: Werner Dr Kebbel; Johannes Dr Paetzold
Original assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Current assignee: Siemens Reiniger Werke AG
Priority date: 1952-12-14
Filing date: 1952-12-14
Publication date: 1956-01-05

Description

Einrichtung zur medizinischen Behandlung im hochfrequenten magnetischen Spulenfeld Bei der Kurzwellentherapie sind Behandlungen im Kondensatorfeld, im Strahlungsfeld und im Spulenfeld bekannt. Bei der Kondensatorfeldbehandlung tritt bei den gebräuchlichen Elektroden, die klein gegenüber dem Behandlungsobjekt sind, infolge der hohen Feldstärke in Elektrodennähe bei geringen Elektrodenhautabständen eine bevorzugte Erwärmung der elektrodennahen Schichten des Behandlungsobjektes auf. Mit zunehmendem Elek trodenhautabstand wird das Feld im Behandlungsobjekt und damit die Erwärmung zwar homogener, man müßte indessen zu für den Bau des Hochfrequenzapparates unwirtschaftlich großen Elektrodenhautabständen übergehen, wenn man wirklich eine weitgehend gleichmäßige Erwärmung des Behandlungsobj ektes erzielen wollte. Dabei ist noch zu berücksichtigen, daß es sich bei dem menschlichen Körper im wesentlichen um eine solche Schichtung von Fett- und Muskelgewebe handelt, bei der das weniger durchblutiete und damit schlecht wärmeleitende Fettgewebe dem gut leitenden Muskelgewebe in Richtung zur Behandlungs- einrichtung hin vorgeschaltet ist. Beim Strahlenfeld findet demgegenüber wegen der starken Absorption in der sehr wasserhaltigen Muskelschicht eine starke Erwärmung dieser Schicht statt, jedoch ist wegen der exponentiellen Energieabnahme des Strahlungsfeldes die Wärmeverteilung in der Muskelschicht nicht gleichmäßig. Für die Erwärmung des Behandlungsobjektes bei der Anwendung der Spulenfeldbehandlung ist an sich die Ausbildung von Wirbelströmen in den Schichten großer Leitfähigkeit, also im Muskelgewebe, maßgebend. Zur Durchführung einer solchen Spulenfeldbehandlung ist es bekannt, entweder zur allgemeinen Behandlung den gesamten Patienten oder zur Lokalbehandlung Teile von ihm in das Innere einer Zylinderspule einzubringen, oder dem Behandlungsobjekt Spulen aus einer oder mehreren in einer Ebene liegenden Windungen (Spiralspulen) anzunähern. Diese Spulenanordnungen sind indessen im Hinblick auf den gewünschten Erfolg einer bevorzugten Muskeierwärmung nicht ohne weiteres brauchbar, weil bei symmetrischer Speisung der Spulen durch ei.nen elektrischen Hochfrequenzgenerator die Windungsspannung und das Potential der Spule gegen Erde die Ausbildung eines elektrostatischen Feldes bewirken, das an der Oberfläche des Behandlungsobj ektes wirksam wird und eine beträchtliche, im allgemeinen unerwünschte Erwärmung der Fettschicht zur Folge hat. Diese unerwünschte Kondensatorfeldwirkung hat man bei der Anwendung der bekannten Spiralspule dadurch unteadrückt, daß man zwischen die Spule und die Oberfläche des Behandlungsobjektes eine geerdete elektrostatische Abschirmung einschaltete. Ein solcher Schirm erfordert jedoch einen zusätzlichen Aufwand und vergrößert die Herstellungskosten einer Behandlungseinrichtung.Facility for medical treatment in high frequency magnetic Coil field In short-wave therapy, treatments are in the condenser field, in the radiation field and known in the coil field. With the capacitor field treatment occurs with the usual Electrodes that are small compared to the object to be treated due to the high field strength a preferred heating in the vicinity of the electrodes with small distances between the electrodes the layers of the object to be treated close to the electrodes. With increasing elec The distance between the electrodes and the skin becomes the field in the treatment object and thus the warming more homogeneous, but one would have to be uneconomical for building the high-frequency apparatus large electrode skin gaps, if you really have a largely uniform Wanted to achieve heating of the treatment object. It should also be taken into account that the human body is essentially such a stratification is about fat and muscle tissue, which has less blood flow and thus poorly thermally conductive adipose tissue towards the well-conductive muscle tissue Treatment device is upstream. At the radiation field on the other hand, is found in the very water-containing muscle layer because of the strong absorption a strong heating of this layer takes place, however, because of the exponential Energy decrease of the radiation field does not affect the heat distribution in the muscle layer evenly. For heating the object to be treated when using the coil field treatment is in itself the formation of eddy currents in the layers of high conductivity, so in the muscle tissue, decisive. To carry out such a coil field treatment it is known either to treat the entire patient or general to bring parts of him into the interior of a cylinder coil for local treatment, or the treatment object coils made up of one or more coils lying in one plane Approximate turns (spiral coils). These coil arrangements, however, are in view on the desired success of a preferred heating of the muskets not without further ado useful because the coils are fed symmetrically by an electrical one High frequency generator the winding voltage and the potential of the coil to earth cause the formation of an electrostatic field on the surface of the Treatment obj ectes is effective and a considerable, generally undesirable The result is a warming of the fat layer. This undesirable capacitor field effect when using the known spiral coil, one has undead pressed that one between the coil and the surface of the object to be treated an earthed electrostatic Shielding switched on. However, such a screen requires an additional one Expenditure and increases the manufacturing costs of a treatment device.

Der Erfindung, die eine Einrichtung für die Spuienfeidbehandlung betrifft, liegt nun die Erkenntnis zugrunde, daß es mittels einer das Behandlungsobjekt nicht umschließenden, dem Behandlungsobj ekt angenäherten, von einem elektrisdhen Hochfrequenzgenerator gespeisten Spule mit mehreren in zueinander parallelen Ebenen liegenden Windungen auch ohne Verwendung einer elektrostatischen Abschirmung zwischen Spule und Behandlungsobjekt möglich ist, eine gegenüber der Erwärmung der unter der Hautoberfläche des Behandlungsobjektes liegenden Fettschicht bevorzugte Erwärmung des darunterliegenden Muskelgewebes zu erzielen. The invention, a device for the treatment of Spuienfeid concerns, is now based on the knowledge that it is the object of treatment by means of a non-enclosing, the object of treatment approximated by an electric High-frequency generator-fed coil with several parallel planes lying turns even without the use of an electrostatic shield between Coil and treatment object is possible, one opposite the heating of the under the fat layer lying on the skin surface of the object to be treated, preferred heating of the underlying muscle tissue.

Gemäß der Erfindung ist bei einer durch Hochfrequenzstromzuführungen überbrückten Trennung von Hochfrequenzgenerator und Behandlungsspule die Anordnung der Zylinderspule in der Weise getroffen, daß von ihrem magnetischen Feld ausschließlich der außerhalb der Spule liegende Feldbereich für die Behandlung wirksam ist, indem. die Zylinderspule entweder mit ihrer Längsachse parallel zur Oberfläche des Behandlungsobjektes oder mit ihren Windungsflächen in verschiedenen, in Richtung zum Behandlungsobjekt hintereinanderliegenden Ebenen angeordnet ist. According to the invention is in one by high frequency power supplies bridged separation of high frequency generator and treatment coil the arrangement the solenoid is hit in such a way that exclusively from its magnetic field the field area lying outside the coil is effective for the treatment by. the solenoid either with its longitudinal axis parallel to the surface of the object to be treated or with their winding surfaces in different directions, in the direction of the object to be treated is arranged one behind the other levels.

Das Wesentliche am Aufbau der neuen Spulenanordnungen wird nachfolgend an Hand von Ausführungsbeispielen erläutert. The essentials in the construction of the new coil arrangements are described below explained on the basis of exemplary embodiments.

In der Fig. I ist der bekannte Aufbau einer Einrichtung zur medizinischen Behandlung im hochfrequenten Spulenfeld, bestehend aus dem in das Gehäuse I eingebauten Generator für hochfrequente elektrische Schwingungen und der an dem Tragarm 2 angebrachten, die Behandlungsspule enthaltenden Gehäuse 3 veranschaulicht. Mit 4 sind die Spulenanschlußkabel bezeichnet. Das Gehäuse 3 enthält erfindungsgemäß Spulen mit mehreren in zueinander parallelen Ebenen liegenden Windungen (Zylinderspulen). Ausführungsformen solcher Zylinderspulen sind in den Fig. 2 bis 6 dargestellt. In Fig. I is the known structure of a device for medical Treatment in the high-frequency coil field, consisting of the one built into the housing I. Generator for high-frequency electrical vibrations and the one attached to the support arm 2, the treatment coil containing housing 3 illustrates. With 4 are the coil connection cables designated. According to the invention, the housing 3 contains coils with several in relation to one another windings lying in parallel planes (cylinder coils). Embodiments of such Solenoid coils are shown in FIGS.

Gemäß den Fig. 2, 5 und 6 sind in dem Gehäuse 3 Zylinderspulen 5 mit kreisförmigem Windungsquerschnitt so angeordnet, daß ihre Windungsflächen in verschiedenen, in Richtung zum Behandlungsobj ekt hintereinanderliegenden parallelen Ebenen liegen. Bei der Anordnung nach der Fig. 2 nimmt der Windungsdurchmesser zum Behandlungsobj ekt hin ab, bei der Anordnung nach Fig. 5 liegt die Windung mit größtem Durdhmesser zwischen Windungen mit kleinerem Durchmesser, wobei die Windung kleinsten Durchmessers den größten Abstand vom Behandlungsobjekt hat, und gemäß der Fig. 6 ist eine Spule mit gleichbleibendem Windungsdurchmesser vorgesehen.-Die Fig. 3 und 4 veranschaulichen Anordnungen, bei denen die Zylinderspulen mit ihrer Längsachse parallel zur vorderen Gehäuseabschlußfläche liegen. According to FIGS. 2, 5 and 6, there are 3 solenoid coils 5 in the housing arranged with circular winding cross-section so that their winding surfaces in different parallel ones lying one behind the other in the direction of the treatment object Laying levels. In the arrangement according to FIG. 2, the winding diameter increases Treatment object down, in the arrangement according to FIG. 5, the winding is with the largest Diameter between turns with a smaller diameter, the turn being the smallest Diameter has the greatest distance from the object to be treated, and according to FIG. 6 a coil with constant winding diameter is provided.-Figs. 3 and 4 illustrate arrangements in which the solenoid with its longitudinal axis lie parallel to the front housing end surface.

Gemäß der Fig. 3 sind die einzelnen Windungen im Sinne einer Vergrößerung der dem Behandlungsobjekt angenäherten Mantelfläche der Spulen verformt, der Windungsquerschnitt ist etwa rechteckförmig. Die Spule nach Fig. 4 hat einen kreisförmigen Windungsquerschnitt.According to FIG. 3, the individual turns are in the sense of an enlargement deforms the circumferential surface of the coils approximated to the object to be treated, the winding cross-section is roughly rectangular. The coil according to FIG. 4 has a circular winding cross section.

Nachstehend werden die durch die Erfindung erzielen Verbesserungen an Hand der unterschiedlichen Wirkungen bei der Anwendung einerseits der bekannten Spiralspulen und andererseits der erfindungsgemäßen Zylinderspulen bei der medizinischen Behandlung aufgezeigt. Bei den Versuchen wurden an einem entsprechend dem menschlichen Gewebe aus Fett und Muskelgewebe geschichteten Phantom die durch die Spulenfeldbehandlung erzielten Erwärmungen quer zur Schichtung gemessen. Hierbei ergab sich bei der Behandlung des Phantoms mit der bekannten Spiralspule ohne elektrostatischen Schirm im Muskelgewebe ein sattelförmiger Kurvenverlauf der Temperaturquerverteilung, der in der Mitte, also an der der Spulenmitte gegenüberliegenden Stelle des Behandlungsobjektes, sein Minimum aufweist, während die Temperaturmaxima jeweils an den den äußeren Spulenrändern gegenüberliegenden Stellen im Behandlungsobjekt auftreten; die Kurve des Temperaturverlaufs in der Fettschicht hat dagegen einen glockenförmigen Verlauf mit einem etwa der maximalen Muskelerwärmung entsprechenden Maximum an der der Spulenmittel zugewandten Stelle des Behandlungsobjektes. Im Hin- blick auf die bei der Spulenfeldbehandlung gewünschte bevorzugte Erwärmung des Muskelgewebes gilt es, die maximale Fetterwärmung erheblich zu verringern, ohne einen elektrostatischen Schirm zwischen Spule und Behandlungsobjekt einschalten zu müssen. The following are the improvements achieved by the invention on the basis of the different effects of the application on the one hand the known Spiral coils and, on the other hand, the cylinder coils according to the invention in medical Treatment indicated. The experiments were carried out on a human Fat tissue and phantom muscle tissue layered by the coil field treatment The heat generated measured across the stratification. This resulted in the treatment the phantom with the well-known spiral coil without an electrostatic screen in the muscle tissue a saddle-shaped curve of the lateral temperature distribution, which in the middle, i.e. at the point on the object to be treated opposite the center of the coil Has minimum, while the temperature maxima each at the outer coil edges opposite points occur in the object to be treated; the curve of the temperature profile in the fat layer, on the other hand, has a bell-shaped course with about the maximum muscle heating corresponding maximum at that of the coil means facing Location of the object to be treated. In the outward view of the coil field treatment The preferred heating of the muscle tissue is the maximum heating of fat significantly without an electrostatic screen between the coil and To have to switch on the treatment object.

Die Temperaturkurven bei Behandlung des Phantoms mit den erfindungsgemäß ausgebildeten Zylinderspulen gemäß Fig. 2, 5 und 6 haben zwar prinzipiell den gleichen charakteristischen Verlauf wie die oben angeführten Kurven, das Maximum der Fetterwärmung im Behandlungsobjekt vor der Spulenmitte ist jedoch erheblich niedriger. The temperature curves when the phantom is treated with those according to the invention formed solenoid coils according to FIGS. 2, 5 and 6 have in principle the same characteristic course like the curves above, the maximum of fat warming however, in the treatment object in front of the center of the coil is considerably lower.

Bei der Kegelspule gemäß Fig. 2 beträgt die Verringerung etwa 300/0 bei gleichbleibenden Werten der Temperaturmaxima im Muskelgewebe. Bei einer SpuClenanordnung nach Fig. 5 beträgt die Verringerung der Fetterwärmung etwa 75 O/o, bei einer Temperatursenkung der Maxima im Muskelgewebe von etwa I50/o. Mit der Spulenanordnung nach Fig. 6 ist ebenfalls eine Verringerung der Erwärmung im Fettgewebe von etwa 75 7so/o erzielbar, wobei sogar im Muskelgewebe eine Temperaturerhöhung von etwa 50°/o auftritt.In the case of the cone coil according to FIG. 2, the reduction is approximately 300/0 with constant values of the temperature maxima in the muscle tissue. With a sink arrangement According to FIG. 5, the reduction in fat heating is about 75% with a reduction in temperature the maxima in the muscle tissue of about 150 / o. With the coil arrangement of Fig. 6 is also a reduction of the warming in the adipose tissue of about 75 7so / o can be achieved, with a temperature increase of about 50% even in the muscle tissue.

Bei den Anwendungen der Spulenanordnungen nach den Fig. 3 und 4 haben die Temperaturkurven im Muskelgewebe glockenförmigen Verlauf mit dem Maximum vor der Spulenmitte. Zwar verläuft demgegenüber die Querverteilung im Fettgewebe sattelartig mit dem Minimum vor der Spulenmitte und gegenüber der maximalen Muskelerwärmung großen Maxima nahe den Spulenenden. Man kann aber die Maxima in der Nähe der Spulenenden auf einfache Weise dadurch für die Behandlung unwirksam machen, daß die Spulenlänge größer gewählt wird als die Ausdehnung des Behandlungsobjektes in dieser Richtung. Dann ergibt sich eine Temperaturminderung in der Fettschicht vor der Spulenmitte um etwa 70°/e. In the applications of the coil arrangements according to FIGS. 3 and 4 have the temperature curves in the muscle tissue are bell-shaped with the maximum in front the center of the coil. In contrast, the lateral distribution in the fatty tissue is saddle-like with the minimum in front of the coil center and opposite the maximum muscle warming large maxima near the coil ends. But you can see the maxima in the vicinity of the coil ends in a simple way by making the treatment ineffective that the coil length is chosen larger than the extension of the treatment object in this direction. Then there is a temperature reduction in the layer of fat in front of the center of the bobbin by about 70 ° / e.

Um im Bedarfsfall bei Behandlungen mit den erfindungsgemäßen Spulenanordnungen die Er-Erwärmung in der Fettschicht noch wirksamer zu unterdrücken, kann in an sich bekannter Weise der Spule in Richtung zum Behandlungsobjekt hin eine elektrostatische Abschirmung vorgelagert sein. To, if necessary, during treatments with the coil arrangements according to the invention The heating in the fat layer can be suppressed even more effectively in itself As is known, the coil is electrostatic in the direction of the object to be treated Be shielded upstream.

Diese Abschirmung kann, wie in Fig. 4 perspektivisch und in Fig. 5 im Schnitt veranschaulicht, aus einem elektrischen Leitergerüst 6 bestehen, das auf das Potential des Behandlungsobjektes gebracht, mindestens aber diesem Potential angenähert ist, vorzugsweise durch Erdung oder durch Anschluß an die elektrische Mitte 7 der Spule bzw. an einen mit der Masse des den Hochfrequenzgenerator enthaltenden Apparategehäuses verbundenen Punkt.This shielding can, as in FIG. 4 in perspective and in FIG. 5 illustrated in section, consist of an electrical conductor frame 6, the brought to the potential of the object to be treated, but at least this potential is approximated, preferably by grounding or by connection to the electrical Middle 7 of the coil or to one with the mass of the containing the high frequency generator Apparatus housing connected point.

Durch diese Maßnahme ist eine vollständige Abschirmung des elektrostatischen Restfeides möglich.This measure provides a complete shielding of the electrostatic Remaining feides possible.

Anstatt die Abschirmung in Form eines selbsttragenden elektrischen Leitergerüstes oder -geflechtes aufzubauen und zwischen der Behandlungsspule und der Gehäuseabschlußfläche anzuordnen, kann man die Abschirmung auch auf die innere oder äußere Gehäuseabschlußfläche in Form von Metallstreifen, dünnen Drähten od. dgl., aufbringen oder inmitten dieser Abschlußfläche einbetten. Die Abschirmung kann dabei auf die Gehäuseabschlußfläche aufgespritzt sein. Instead of the shielding in the form of a self-supporting electrical Build up ladder scaffolding or braid and between the treatment coil and to arrange the housing end surface, you can also apply the shield to the inner or outer housing end surface in the form of metal strips, thin wires or. Like., Apply or embed in the middle of this end surface. The shield can be sprayed onto the housing end surface.

PATENTANSPROCHE: 1. Einrichtung zur medizinischen Behandlung im hochfrequenten magnetischen Feld einer Spule mit mehreren in zueinander parallelen Ebenen liegenden Windungen (Zylinderspule), dadurch gekennzeichnet, daß bei einer durch Hochfrequenzstromzuführungen überbrückten Trennung von Hochfrequenzgenerator und Behandlungsspule die Anordnung der Zylinderspule in der Weise getroffen ist, daß von ihrem magnetischen Feld ausschließlich der außerhalb der Spule liegende Feldbereich für die Behandlung wirksam ist, indem die Zylinderspule entweder mit ilhrer Längsachse parallel zur Oberfläche des Behandlungsobjektes oder mit ihren Windungsflächen in verschiedenen, in Richtung zum B ehandlungsobjekt hintereinandertiegenden Ebenen angeordnet ist. PATENT CLAIMS: 1. Facility for medical treatment in high frequency magnetic field of a coil with several parallel planes Windings (cylinder coil), characterized in that with one by high-frequency power supplies bridged separation of high frequency generator and treatment coil the arrangement the solenoid is hit in such a way that from its magnetic field exclusively the field area lying outside the coil is effective for the treatment by the solenoid either with its longitudinal axis parallel to the surface of the object to be treated or with their winding surfaces in different directions, in the direction of the object to be treated one behind the other is arranged levels.

Claims

2. Device according to claim I, wherein the solenoid with its Longitudinal axis is arranged parallel to the surface of the object to be treated, thereby characterized in that the turns of the coil in the sense of an increase in the dem Treatment object approximated lateral surface of the coil deformed, z. B. rectangular Winding surfaces are selected.

3. Device according to claim I with a coil, the winding areas of which in different planes one behind the other in the direction of the object to be treated are arranged, characterized in that the individual winding surfaces are different Have sizes.

4. Device according to claim 3, characterized in that smaller Winding surfaces the larger winding surfaces in the direction of the treatment object are upstream.

5. Device according to claim 4, characterized in that the turn arranged with the largest winding area between turns of smaller winding area is.

6. Device according to claim 5, characterized in that the turn with the smallest winding area has the greatest distance from the treatment object.

7. Device according to one of claims I to 6, characterized by an electrostatic upstream of the coil in the direction of the treatment object Shielding that at least approximates the potential of the object to be treated, preferably is brought to earth potential.

8. Device according to claim 7, characterized in that the shield is arranged within a housing containing the coil.

9. Device according to claim 7 or 8, characterized in that the shield off a self-supporting electrical ladder frame consists.

IO. Device according to one of Claims 7 to 9, characterized in that that the shield is applied internally or externally to the housing connection surface.

II. Device according to claim IO, characterized in that the Shield is sprayed onto the housing end surface.

12. Device according to one of claims 7 to 9, characterized in that that the shield is embedded in the housing end surface.

13. Device according to one of claims 7 to I2, characterized in that that the shield is connected to the electrical center of the treatment coil.

Cited publications: German Patent No. 718 637; U.S. Patent No. 2,276,996; Swiss patent specification No. 205 359.