EP0298334A1 - Shock wave generator - Google Patents

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EP0298334A1 EP88110225A EP88110225A EP0298334A1 EP 0298334 A1 EP0298334 A1 EP 0298334A1 EP 88110225 A EP88110225 A EP 88110225A EP 88110225 A EP88110225 A EP 88110225A EP 0298334 A1 EP0298334 A1 EP 0298334A1
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Abstract

Shock-wave generator for treating concrements in the body of a patient, with a fluid-filled shock-wave tube (1), one end of which is sealed by a flexible bag (2) and at the other end of which is situated a diaphragm (3) with electrically conductive material, which is repelled by a flat coil (6) for generating high-voltage pulses. The intention is to achieve a favourable shock-wave characteristic. <??>The diaphragm (3) has a flexible base (9) which is covered by a multiplicity of small plates (10) of conductive material. The small plates (10) can have differing inertia and/or electrical conductivity. <??>The shock-wave generator can be used for treating kidney stones. <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Stoßwellenquelle zur Behandlung von Konkrementen im Körper eines Patienten mit einem flüssigkeits­gefüllten Stoßwellenrohr, dessen eines Ende von einem über den Flüssigkeitsdruck an den Patienten andrückbaren, flexiblen Sack verschlossen ist und an dessen anderem Ende eine Membran mit elektrisch leitfähigem Material liegt, der, durch eine Isolier­stoffschicht getrennt, eine Flächenspule gegenüberliegt, welche an einer Versorgungseinheit zur Erzeugung von Hochspannungs­impulsen angeschlossen ist.The invention relates to a shock wave source for the treatment of concretions in the body of a patient with a liquid-filled shock wave tube, one end of which is closed by a flexible sack that can be pressed against the patient by means of the liquid pressure and the other end of which is a membrane with an electrically conductive material which, separated by an insulating material layer, opposite a surface coil which is connected to a supply unit for generating high-voltage pulses.

Durch eine Stoßwellenquelle dieser Art können fokussierte Stoß­wellen erzeugt werden, die auf das zu zertrümmernde Konkrement, z.B. einen Nierenstein, gerichtet werden können und diesen so­weit zertrümmern, daß er auf natürlichem Weg abgeht. Die Stoß­wellenerzeugung erfolgt dadurch, daß ein Hochspannungskondensa­tor über die Flächenspule, die z.B. eine spiralige Wicklung aufweisen kann, entladen wird, wodurch die Membran abgestoßen wird und eine Stoßwelle über die Flüssigkeit und gegebenenfalls eine akustische Linse im Stoßwellenrohr auf den zu zertrümmern­den Stein richtet.A shock wave source of this type can be used to generate focused shock waves which are directed to the concrement to be broken, e.g. a kidney stone, can be straightened and smashed it so far that it comes off naturally. The shock wave is generated by the fact that a high-voltage capacitor is connected across the surface coil, e.g. can have a spiral winding, is discharged, repelling the membrane and directing a shock wave over the liquid and possibly an acoustic lens in the shock wave tube to the stone to be broken.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Stoßwellen­quelle der eingangs genannten Art die Membran so zu gestalten, daß ein günstiger Stoßwellenverlauf erzielt wird.The invention has for its object to design the membrane in a shock wave source of the type mentioned so that a favorable shock wave course is achieved.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Mem­bran eine flexible Basis aufweist, die von einer Vielzahl von Plättchen aus elektrisch leitfähigem Material überzogen ist.This object is achieved in that the membrane has a flexible base which is covered by a plurality of plates made of electrically conductive material.

Bei der erfindungsgemäßen Stoßwellenquelle wird jedes einzelne der auf der Membran vorgesehenen Plättchen abgestoßen. Die Aus­breitung der Stoßwelle ist dabei im Randbereich der Membran im Vergleich zu einer homogenen Membran wesentlich schneller.In the shock wave source according to the invention, each of the plates provided on the membrane is repelled. The propagation of the shock wave is much faster in the edge area of the membrane compared to a homogeneous membrane.

Ein optimaler Stoßwellenverlauf ist erzielbar, wenn die Plätt­chen unterschiedliche Massenträgheit und/oder elektrische Leit­fähigkeit besitzen. Durch geeignete Wahl der Massenträgheit und/oder Leitfähigkeit kann dabei der gewünschte Stoßwellenver­lauf erzielt werden.An optimal shock wave course can be achieved if the platelets have different mass inertia and / or electrical conductivity. The desired shock wave course can be achieved by a suitable choice of the inertia and / or conductivity.

Die Membran kann eben, aber auch gekrümmt sein. Durch geeignete Krümmung ist dabei eine geeignete Fokussierung der Stoßwellen ohne eine akustische Linse erzielbar.The membrane can be flat, but also curved. Suitable curvature can be used to focus the shock waves without an acoustic lens.

Die Erfindung ist nachfolgend anhand von in der Zeichnung dar­gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen:

  • Fig. 1 eine Stoßwellenquelle nach der Erfindung,
  • Fig. 2 eine Ansicht der Membran der Stoßwellenquelle gemäß Fig. 1, und
  • Fig. 3 bis 5 drei Varianten der Stoßwellenquelle nach der Er­findung.
The invention is explained in more detail below with reference to exemplary embodiments shown in the drawing. Show it:
  • 1 is a shock wave source according to the invention,
  • Fig. 2 is a view of the membrane of the shock wave source of FIG. 1, and
  • 3 to 5 three variants of the shock wave source according to the invention.

Die Stoßwellenquelle gemäß den Fig. 1 und 2 weist ein Stoßwel­lenrohr 1 auf, das auf seiner Applikationsseite von einem an einem Patienten anlegbaren, elastischen Sack 2 und auf seiner gegenüberliegenden Seite von einer Membran 3 verschlossen ist. Der Raum zwischen den Komponenten 1, 2, 3 ist mit Wasser als Koppelmedium gefüllt. In ihm ist eine akustische Linse 4 zur Fokussierung der erzeugten Stoßwellen angeordnet. Die Stoßwel­lenerzeugung erfolgt mit Hilfe einer der Membran gegenüberlie­genden Flächenspule 6, die spiralig gewickelt und von der Mem­bran 3 durch eine Isolierstoffschicht 7 getrennt ist. Der eine Anschluß der Flächenspule 6 ist geerdet und der zweite Anschluß ist an einen Hochspannungsgenerator 8 zur Stoßwellenerzeugung anschaltbar.The shock wave source according to FIGS. 1 and 2 has a shock wave tube 1, which is closed on its application side by an elastic bag 2 that can be placed on a patient and on its opposite side by a membrane 3. The space between components 1, 2, 3 is filled with water as the coupling medium. An acoustic lens 4 for focusing the generated shock waves is arranged in it. The shock wave is generated with the aid of a surface coil 6 opposite the membrane, which is spirally wound and separated from the membrane 3 by an insulating layer 7. One connection of the surface coil 6 is grounded and the second connection can be connected to a high-voltage generator 8 for generating shock waves.

Die Fig. 1 und 2 zeigen, daß die Membran 3 eine flexible Basis 9 aufweist, z.B. eine Gummifolie, die von einer Vielzahl von Plättchen 10 aus elektrisch leitfähigem Material überzogen ist. Die Plättchen 10 sind bei dem Beispiel sechseckig geformt und besitzen daher eine hohe Flächendeckung. Auch andere Formen mit hoher Flächendeckung, z.B. rechteckige oder quadratische For­men, sind denkbar.1 and 2 show that the membrane 3 has a flexible base 9, for example a rubber sheet made of a variety of Plate 10 is coated from an electrically conductive material. The plates 10 are hexagonal in the example and therefore have a high area coverage. Other shapes with high surface coverage, for example rectangular or square shapes, are also conceivable.

Wird die Flächenspule 6 an den Hochspannungsgenerator 8 ange­schaltet, so wird durch den so erzeugten Hochspannungsimpuls aufgrund der in den Plättchen 10 erzeugten Wirbelströme eine Abstoßung der Membran 3 bewirkt, wodurch sich eine Stoßwelle durch das Wasser im Stoßwellenrohr 1 zum Stein im Patienten fortpflanzt. Aufgrund der Vielzahl der Plättchen 10 ergibt sich dabei ein günstiger Stoßwellenverlauf, insbesondere ergibt sich eine schnelle Stoßwellenerzeugung im Randbereich der Membran 3. Durch geeignete Wahl der Massenträgheit und/oder elektrischen Leitfähigkeit der einzelnen Plättchen 10 kann dabei der ge­wünschte Stoßwellenverlauf erzielt werden.If the surface coil 6 is connected to the high-voltage generator 8, the high-voltage pulse thus generated repels the membrane 3 due to the eddy currents generated in the plates 10, as a result of which a shock wave propagates through the water in the shock-wave tube 1 to the stone in the patient. The large number of platelets 10 results in a favorable shock wave course, in particular rapid shock wave generation in the edge region of the membrane 3. The desired shock wave course can be achieved by a suitable choice of the inertia and / or electrical conductivity of the individual platelets 10.

Bei dem Beispiel gemäß Fig. 3 ist eine um einen Fokusbereich 11 gekrümmte Membran 3a vorhanden, die auf ihrer Innenseite wieder mit Plättchen 10a aus leitfähigem Material geeigneter Massen­trägheit überzogen ist. Die Flächenspule 6a ist wie die Membran 3a und die Isolierstoffschicht 7a um den Fokusbereich 11 ge­krümmt. Im wassergefüllten Raum zwischen dem Sack 2a und der Membran 3a ist dabei keine akustische Linse vorgesehen, da die Fokussierung durch die Krümmung der Komponenten 3a, 6a, 7a, 9a erzielt ist. Der Spulenträger 12 kann ein zentrisches Loch 13 aufweisen, das es ermöglicht, eine Ultraschall-Sonde zur Ortung der Konkremente einzuführen.In the example according to FIG. 3, there is a membrane 3a curved around a focus area 11, which is again covered on its inside with platelets 10a made of conductive material of suitable inertia. The surface coil 6a, like the membrane 3a and the insulating material layer 7a, is curved around the focus area 11. No acoustic lens is provided in the water-filled space between the bag 2a and the membrane 3a, since the focusing is achieved by the curvature of the components 3a, 6a, 7a, 9a. The coil support 12 can have a central hole 13, which makes it possible to insert an ultrasound probe to locate the concrements.

Bei dem Beispiel gemäß Fig. 4 ist in dem vom Sack 2b abge­schlossenen Gehäuse 1b eine Membran 3b vorgesehen, die zum In­neren der Stoßwellenquelle hin gekrümmt ist. Auf diese Weise werden die von den Plättchen 10b erzeugten Stoßwellen gegen die Innenwand des zylinderförmigen Gehäuses 1b gerichtet und von dort zum Fokusbereich 11 reflektiert. Man erhält dabei einen relativ großen, von Stoßwellen freien Bereich 17, in dem eine Ultraschall-Sonde 16 zur Ortung der Konkremente angeordnet wer­den kann. Auch bei diesem Beispiel weist der Träger 14 für die Flächenspule 6b eine zentrische Öffnung 15 für das Einführen der Ultraschall-Sonde 16 auf. Über der Flächenspule 6b liegen wieder eine Isolierstoffschicht 7b und die Membran 3b mit den Komponenten 9b, 10b.In the example according to FIG. 4, a membrane 3b is provided in the housing 1b closed by the bag 2b and is curved toward the interior of the shock wave source. In this way, the shock waves generated by the platelets 10b are directed against the inner wall of the cylindrical housing 1b and are reflected from there to the focus area 11. This gives a relatively large area 17 free of shock waves, in which one Ultrasound probe 16 can be arranged to locate the calculus. In this example, too, the carrier 14 for the surface coil 6b has a central opening 15 for the insertion of the ultrasound probe 16. Again, an insulating layer 7b and the membrane 3b with the components 9b, 10b lie over the surface coil 6b.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 3 erlaubt eine relativ kurze Vorlaufstrecke für höherfrequente Pulse, während das Ausfüh­rungsbeispiel gemäß Fig. 4 eine relativ lange Wasservorlauf­strecke aufweist.The embodiment according to FIG. 3 allows a relatively short lead section for higher-frequency pulses, while the embodiment according to FIG. 4 has a relatively long water lead section.

Die Plättchen 10, 10a, 10b können auf der flexiblen Basis 9, 9a, 9b aufvulkanisiert, aufgeklebt oder aufkaschiert sein.The platelets 10, 10a, 10b can be vulcanized, glued or laminated onto the flexible base 9, 9a, 9b.

Bei der Ausführung gemäß Fig. 5 ist die Stoßwellenquelle 3c, 6c, 7c, 9c, 10c kegelstumpfförmig ausgebildet. Die Innenwand des Stoßwellenrohres 1c ist stufenförmig ausgebildet, bildet also Stufenreflektoren zur Fokussierung auf den Fokusbereich 11.5, the shock wave source 3c, 6c, 7c, 9c, 10c is frustoconical. The inner wall of the shock wave tube 1c is step-shaped, that is, it forms step reflectors for focusing on the focus area 11.

Claims (6)

1. Stoßwellenquelle zur Behandlung von Konkrementen im Körper eines Patienten mit einem flüssigkeitsgefüllten Stoßwellenrohr (1, 1a, 1b, 1c), dessen eines Ende von einem über den Flüssig­keitsdruck am Patienten andrückbaren, flexiblen Sack (2, 2a, 2b, 2c) verschlossen ist und an dessen anderem Ende eine Mem­bran (3, 3a, 3b, 3c) mit elektrisch leitfähigem Material (10, 10a, 10b, 10c) liegt, der durch eine Isolierstoffschicht (7, 7a, 7b, 7c) getrennt, eine Flächenspule (6, 6a, 6b, 6c) gegen­überliegt, welche an einer Versorgungseinheit (8) zur Erzeugung von Hochspannungsimpulsen angeschlossen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (3, 3a, 3b, 3c) eine flexible Basis (9, 9a, 9b, 9c) aufweist, die von einer Vielzahl von Plättchen (10, 10a, 10b, 10c) aus elektrisch leit­fähigem Material überzogen ist.1. Shock wave source for the treatment of concrements in the body of a patient with a liquid-filled shock wave tube (1, 1a, 1b, 1c), one end of which is closed by a flexible bag (2, 2a, 2b, 2c) that can be pressed onto the patient via the liquid pressure and at the other end there is a membrane (3, 3a, 3b, 3c) with electrically conductive material (10, 10a, 10b, 10c), which is separated by an insulating material layer (7, 7a, 7b, 7c), a surface coil (6 , 6a, 6b, 6c), which is connected to a supply unit (8) for generating high-voltage pulses, characterized in that the membrane (3, 3a, 3b, 3c) has a flexible base (9, 9a, 9b, 9c) has, which is covered by a plurality of plates (10, 10a, 10b, 10c) made of electrically conductive material. 2. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1, dadurch ge­kennzeichnet, daß die Plättchen (10, 10a, 10b, 10c) unterschiedliche Massenträgheit und/oder elektrische Leit­fähigkeit besitzen.2. Shock wave source according to claim 1, characterized in that the plates (10, 10a, 10b, 10c) have different mass inertia and / or electrical conductivity. 3. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Plättchen (10, 10a, 10b, 10c) eine Form mit hoher Flächendeckung haben.3. Shock wave source according to claim 1 or 2, characterized in that the plates (10, 10a, 10b, 10c) have a shape with a high area coverage. 4. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,da­durch gekennzeichnet, daß die Membran (3a) um einen Fokusbereich (11) gekrümmt ist.4. Shock wave source according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (3a) is curved around a focus area (11). 5. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,da­durch gekennzeichnet, daß die Membran (3b) zum Innern der Stoßwellenquelle hin gekrümmt ist, derart, daß die Stoßwellen gegen die Innenwand des zylinderförmigen Ge­häuses (1b) der Stoßwellenquelle gerichtet und von dort zu ei­nem Fokusbereich (11) reflektiert werden.5. Shock wave source according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (3b) is curved towards the inside of the shock wave source, such that the shock waves directed against the inner wall of the cylindrical housing (1b) of the shock wave source and from there to one Focus area (11) are reflected. 6. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 3,da­durch gekennzeichnet, daß die Membran (3c) den Mantel eines in das Innere des Stoßwellenrohres ge­richteten Kegels bildet und daß die Innenwand des Stoßwellen­rohres (1c) für die Reflexion der Stoßwellen stufenförmig aus­gebildet ist.6. Shock wave source according to one of claims 1 to 3, characterized in that the membrane (3c) forms the jacket of a cone directed into the interior of the shock wave tube and that the inner wall of the shock wave tube (1c) is designed step-like for the reflection of the shock waves.
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