EP4422523A1 - Lithotripsievorrichtung zum zertrümmern von körpersteinen und verfahren zum einstellen einer beschleunigungsstrecke eines beschleunigungsrohres einer lithotripsievorrichtung - Google Patents

Lithotripsievorrichtung zum zertrümmern von körpersteinen und verfahren zum einstellen einer beschleunigungsstrecke eines beschleunigungsrohres einer lithotripsievorrichtung

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Publication number
EP4422523A1
EP4422523A1 EP22823025.6A EP22823025A EP4422523A1 EP 4422523 A1 EP4422523 A1 EP 4422523A1 EP 22823025 A EP22823025 A EP 22823025A EP 4422523 A1 EP4422523 A1 EP 4422523A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
acceleration
distal
stop element
tube
proximal
Prior art date
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Pending
Application number
EP22823025.6A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Thomas Hinding
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Karl Storz SE and Co KG
Original Assignee
Karl Storz SE and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Karl Storz SE and Co KG filed Critical Karl Storz SE and Co KG
Publication of EP4422523A1 publication Critical patent/EP4422523A1/de
Pending legal-status Critical Current

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    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61B—DIAGNOSIS; SURGERY; IDENTIFICATION
    • A61B17/00—Surgical instruments, devices or methods
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    • A61B17/22004—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves
    • A61B17/22012—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement
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    • A61B2017/22005—Effects, e.g. on tissue
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    • A61B2017/22014—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement the ultrasound transducer being outside patient's body; with an ultrasound transmission member; with a wave guide; with a vibrated guide wire
    • A61B2017/22015—Implements for squeezing-off ulcers or the like on inner organs of the body; Implements for scraping-out cavities of body organs, e.g. bones; for invasive removal or destruction of calculus using mechanical vibrations; for removing obstructions in blood vessels, not otherwise provided for using mechanical vibrations, e.g. ultrasonic shock waves in direct contact with, or very close to, the obstruction or concrement the ultrasound transducer being outside patient's body; with an ultrasound transmission member; with a wave guide; with a vibrated guide wire with details of the transmission member

Definitions

  • the invention relates to a lithotripsy device for breaking up body stones, the lithotripsy device having an acceleration tube with a cavity, a proximal end and a distal end, a movable projectile within the cavity, a distal-side stop element at the distal end of the acceleration tube and a proximal-side stop element , and the lithotripsy device can be assigned a force-generating device for generating a force for moving the projectile back and forth along an acceleration path between the stop element on the proximal side and the stop element on the distal side, and a sonotrode, the sonotrode being connectable to the distal end of the acceleration tube and by mechanical impact of the projectile can be excited to vibrate on the distal-side stop element. Furthermore, the invention relates to a method for setting an acceleration section of an acceleration tube of a lithotripsy device.
  • Lithotripsy is a known method for breaking up bodily stones, which form as so-called calculus in body organs, for example in the bladder or kidneys, as a result of the crystallization of salts. If the body stones are too big for a natural one If they pass and cause discomfort, they must be crushed using a lithotripter so that the crushed stones can be removed by natural excretion and/or using a suction-irrigation pump.
  • Such body stones often do not have a homogeneous structure, but have different components and/or strengths.
  • a body stone that has a soft calculus on the outside and a hard stone core on the inside therefore requires a higher shattering force of the shock waves emitted by the lithotripter as the shattering increases.
  • the respective generation of force can only be adapted to a limited extent to the properties of the bodily stones to be removed in order to achieve delivery of efficient shock waves. This can result in a lithotripter having to be exchanged for another lithotripter with a higher fragmentation capacity during an intervention.
  • Pneumatic lithotripters are based on the percussion hammer principle, in which a projectile is accelerated within an acceleration tube and the kinetic energy of the projectile is transferred via an elastic impact to the proximal end of a probe and/or sonotrode and further to its distal end to fragment the stone in the body is transferred.
  • the maximum acceleration distance, the maximum speed and the maximum frequency of the projectile are specified by the existing length of the acceleration tube.
  • a pressure medium such as compressed air, can only be controlled via the pressure of the compressed air, the speed and thus the force of the impact of the projectile.
  • an increase in the pressure of the compressed air is limited by the pressure resistance of the commonly used components of the pneumatic lithotripter, such as hoses and valves, as well as by the maximum pressure of the house line pressure supply of usually a maximum of 7 to 10 bar and generally represents a safety risk in the event of leaks.
  • the object of the invention is to improve the prior art.
  • a lithotripsy device for breaking up bodily stones, the lithotripsy device having an acceleration tube with a cavity, a proximal end and a distal end, a movable projectile within the cavity, a distal-side stop element at the distal end of the acceleration tube and a proximal-side stop element, and the lithotripsy device can be assigned a force-generating device for generating a force for moving the projectile back and forth along an acceleration path between the stop element on the proximal side and the stop element on the distal side, and a sonotrode, the sonotrode being connectable to and connected to the distal end of the acceleration tube mechanical impact of the projectile on the distal-side stop element can be excited to vibrate, wherein the lithotripsy device has an adjustment device for setting a length between the proximal-side stop element and the distal-side stop element and a locking element, so that the length of the acceleration section can be adjusted using the adjusting device and
  • a lithotripsy device is provided with an acceleration distance for the projectile that can be adjusted according to need and thus an adjustable mechanical impact for smashing body stones. Due to the adjustability of the length of the acceleration section, the maximum speed of the projectile on impact can be increased by extending it compared to the previously set length, whereby the mechanical impact on impact with the distal-side stop element and thus with a connected sonotrode is stronger and/or harder. On the other hand, a higher impact frequency of the projectile can be achieved by shortening the acceleration distance. It is particularly advantageous that the length of the cavity in the acceleration tube and thus the adjustable length of the acceleration section can be flexibly changed and used by a user without great effort.
  • both soft and hard body stones and inhomogeneous body stones can be comminuted using the same lithotripsy device due to the setting by means of the adjusting device. Consequently, changing equipment before and/or during crushing is not necessary.
  • the length of the acceleration section can only be adjusted mechanically by means of the adjusting device, without live components and/or a change in the pressure of the pneumatic pressure medium of the force-generating device being or being necessary. This minimizes the safety risk both for the user of the lithotripsy device and for the patient to be treated.
  • the distal stop element can be spatially displaced relative to the proximal stop element and/or both stop elements relative to one another, as a result of which the length of the acceleration distance between the distal stop element and the proximal stop element is set and fixed by means of the locking element, such that the accelerated projectile is reciprocable between the proximal stop member and the distal stop member.
  • An essential idea of the invention is based on the fact that the compromise between the selection of the speed and the impact frequency of the projectile, which is usually present in pneumatic lithotripters, is resolved by spatially free positioning of the stop element on the proximal side and/or the stop element on the distal side within the cavity of the acceleration tube and thus free from the proximal end and/or the distal end of the acceleration tube, the length of the acceleration section can be flexibly varied and adjusted by means of the adjusting device and can be fixed in a pressure- and/or impact-resistant manner by means of the locking element. As a result, the adjustment device can be used to quickly switch between an optimal speed and an optimal impact frequency of the projectile. [15] The following terms should be explained:
  • a “lithotripsy device” (also called “lithotripter”) is, in particular, a device for shattering bodily stones using shock waves.
  • a lithotripsy device can in particular be an intracorporeal or extracorporeal lithotripsy device. In the case of an intracorporeal lithotripsy device, this can additionally have a rinsing/suction pump.
  • the lithotripsy device can be designed as a hand-held device and/or have an endoscope or can be inserted into an endoscope.
  • the lithotripsy device is in particular autoclavable and is made of instrument steel and/or plastic, for example.
  • Body stones (also called “calculus”) are understood to mean, in particular, all stones in a human or animal body that form from salts through crystallization. Stones in the body can be, for example, gallstones, urinary stones, kidney stones and/or salivary stones.
  • a "force-generating device” can in principle be any type of device that exerts a force on the projectile and thus causes the projectile to move.
  • the force-generating device generates in particular a force for moving the projectile back and forth along the Acceleration distance within the acceleration tube between the proximal stop element and the distal stop element
  • a force-generating device can, for example, be a device which accelerates the projectile within the cavity of the acceleration tube by means of a pressure medium, for example pneumatically using compressed air, by means of an electromagnetic field and/or by means of a mechanical device.
  • a force-generating device can be, for example, a rail gun for accelerating the projectile.
  • An “acceleration tube” is in particular an elongated hollow body, the length of which is greater than its diameter.
  • the interior of the acceleration tube has in particular a cavity in which a projectile can move freely in the longitudinal direction in particular a proximal end and a distal end, which spatially define the maximum acceleration distance.
  • a "stop element” is in particular a desired end point of the movement of the projectile along the acceleration section, at which the accelerated projectile strikes the stop element, is decelerated and/or is moved in the opposite direction.
  • a distal-side stop element is in particular on and/or in the distal end of the acceleration tube and/or within the cavity in an area of the distal section of the acceleration tube.
  • the distal-side stop element is in particular directly or indirectly connected to the proximal end of the sonotrode.
  • the distal stop element can be, for example, a wall of a holder of the sonotrode and/or a horn aligned with the cavity of the acceleration tube.
  • the stop element on the proximal side is arranged in particular on and/or in the proximal end of the acceleration tube or within the cavity in a proximal section of the acceleration tube.
  • a "projectile” is in particular a body which can be moved freely along the acceleration section within the cavity of the acceleration tube.
  • the projectile can be moved back and forth in particular between the stop element on the proximal side and the stop element on the distal side within the cavity of the acceleration tube arranged between them.
  • the projectile can have any shape.
  • the projectile can have the shape of a bolt or a bullet.
  • the projectile has hard steel and/or weakly magnetic properties.
  • the projectile has a slightly smaller outer diameter than the diameter of the cavity of the acceleration tube so that it can move freely.
  • the projectile can have an outer diameter of 8 mm.
  • the projectile can be moved back and forth continuously or discontinuously along the acceleration section by means of the force-generating device.
  • the projectile is preferably moved back and forth intermittently and/or in an oscillating manner between the stop element on the proximal side and the stop element on the distal side.
  • a "sonotrode” is in particular a component which, through the action and/or initiation of mechanical vibrations, itself vibrates and/or in
  • the sonotrode can be made to vibrate solely by the impact of the projectile on the distal stop element and/or the sonotrode is made to vibrate in addition to the impact excitation by means of a vibration exciter, for example an ultrasonic transducer.
  • a sonotrode can also be a probe.
  • a sole pressure pulse excitation of the sonotrode or a lithotripsy device with combined pressure pulse excitation and ultrasound excitation of the sonotrode can be provided.
  • the sonotrode is designed in particular as a waveguide for the shock waves and/or the ultrasonic waves generated by the vibration exciter.
  • the sonotrode is shaped in such a way that it optimally responds to the shock waves and/or ultrasonic vibrations its distal end into the body, the body region to be treated and/or directly onto the body stone to be broken up.
  • the sonotrode works in particular in the ultrasonic range with a frequency range from 20 kHz to 90 kHz, preferably from 20 kHz to 34 kHz.
  • the sonotrode has in particular steel, titanium, aluminum and/or carbon.
  • the sonotrode has a diameter in a range from 0.5 mm to 4.5 mm, in particular from 0.8 mm to 3.8 mm.
  • the sonotrode has a diameter which is smaller than the diameter of the projectile and/or the acceleration tube.
  • An "adjusting device” is in particular a device which sets a length dimension of the acceleration section.
  • An adjusting device causes in particular a displacement of the proximal-side stop element and/or the distal-side stop element.
  • the proximal-side stop element and/or the distal-side stop element in particular becomes spatial by means of the adjusting device on, in and/or within the acceleration tube and/or each other and thus set the length of the acceleration section.
  • a “locking element” is in particular a component which spatially determines the set acceleration distance and thus fixes it in place.
  • the locking element locks in particular a component part of the adjustment device on the acceleration tube.
  • the stop element on the distal side is designed as a holder for the sonotrode.
  • the projectile hits the proximal surface of the holder as a distal-side stop element, which transmits the impact and thus the kinetic energy of the projectile to the probe.
  • a force amplification and/or a deflection of the sonotrode can also be adjusted by the holder.
  • the lithotripsy device may include the sonotrode and/or the force generating device.
  • the lithotripsy device can also have two or more sonotrodes, with one sonotrode being connected to the lithotripsy device and/or the sonotrodes being interchangeable, depending on the application.
  • the lithotripsy device can have several force-generating devices.
  • the acceleration tube and the adjustment device and/or the locking element are designed as a telescopic tube.
  • the acceleration tube as a telescopic tube
  • this has two or more tube sections, which have graduated diameters and can be moved into each other.
  • the smallest tube part on the distal side can be pushed into the larger tube part on the proximal side and/or the larger tube parts following on the proximal side.
  • the outer tube part on the proximal side can be pushed over the subsequent tube part on the distal side and/or the subsequent tube parts on the distal side.
  • the outer tube part on the proximal side and the outer tube part on the distal side can also be displaced towards the middle of the telescopic tube.
  • the tube parts of the telescopic tube preferably have defined latching positions with corresponding locking elements, so that locking is achieved at the same time.
  • a "telescopic tube” is, in particular, an acceleration tube which has two or more coaxially nested cylindrical and/or conical partial tubes and/or tube parts. Each partial tube can in particular be pulled out axially from the next largest partial tube, which directly encloses this partial tube Likewise, the respective next larger partial tube can be slid over the next smaller partial tube.
  • the adjusting device In order to limit the length of the cavity and thus the acceleration distance within the acceleration tube, the adjusting device has a
  • Limiting element wherein the limiting element in the Cavity of the acceleration tube can be inserted and thereby the length of the acceleration section is adjustable.
  • the theoretically maximum acceleration distance between the proximal end and the distal end of the acceleration tube is shortened by pushing the limiting element into the cavity of the acceleration tube.
  • the limiting element is preferably pushed into the cavity at the proximal end of the acceleration tube.
  • the limiting element can also be pushed into the cavity of a telescopic tube, so that there is a double-acting adjustment device.
  • the limiting element has the stop element on the proximal side and/or a sealing element for sealing an outer surface of the limiting element and an inner surface of the acceleration tube.
  • the limiting element forms with its distal-side surface in the cavity at the same time the proximal-side stop element for stopping the projectile during its return movement.
  • a sealing element or a plurality of sealing elements can also be arranged on the acceleration tube as an alternative or in addition.
  • one sealing element or several sealing elements can be arranged on other components of the adjusting device and/or on the locking element.
  • the locking element is designed as a latching element, screw element, clamping element, tensioning element and/or as a switchable magnetic element.
  • the type of locking element and its locking and / or fixation can be freely selected depending on the design of the acceleration tube and the adjustment device.
  • the adjustment device and/or the acceleration tube has a magnetic material.
  • the locking element can also be designed as a combined screw and clamping element.
  • the locking element is a perforated screw cap with a central hole and an internal thread, with a cylindrical limiting element being guided through the central hole and the internal thread screwed onto an external thread of the proximal end of the acceleration tube and sealed with an internal seal.
  • the cylindrical limiting element is simultaneously clamped in the hole of the hole screw cap.
  • the thread preferably has steep pitches in order to achieve quick setting and fixing of the delimiting element.
  • a security element can be, for example, a latching lug or a security chain.
  • the lithotripsy device has at least one sensor, in particular a light barrier, a proximity sensor and/or a piezo element, for determining a position of the projectile in the acceleration tube .
  • One or more sensors can be arranged, for example, in and/or on the acceleration tube, the adjusting device and/or the holder.
  • the lithotripsy device can also be operated entirely without a sensor, since the respective position of the projectile is effected and predetermined by the force-generating device by moving the projectile back and forth along the acceleration path.
  • the position of the projectile can be precisely determined and the course of movement can be detected.
  • a “light barrier” is an optoelectronic one
  • the light barrier has in particular a light beam source as a transmitter and a sensor as a receiver of the emitted radiation.
  • a light barrier can be a one-way light barrier with a transmitter and receiver located opposite one another, or a reflective light barrier with a transmitter and receiver arranged parallel to one another opposite a reflector.
  • the light barrier can also be a fiber optic light barrier.
  • a “proximity sensor” (also called “proximity switch”) is in particular a sensor which reacts to the approach of the projectile without direct contact.
  • a proximity sensor can be, for example, an inductive proximity sensor, a capacitive proximity sensor or a magnetic proximity sensor.
  • the proximity sensor is preferably arranged on and/or in the stop element on the proximal side and/or the stop element on the distal side in order to track and/or detect the approach and/or the impact of the projectile on and/or onto the respective stop element.
  • a piezoelectric element as a sensor can be designed and arranged as a component in such a way that the vibration, which occurs as a result of the accelerated projectile being decelerated at the proximal stop element and/or at the distal stop element, is transmitted by a mechanical coupling is transferred to the piezo element. This transferred
  • vibration causes an induced voltage on the piezo element, which can be recorded and evaluated using an electronic circuit.
  • the force-generating device has a compressed gas supply on the proximal side into the cavity of the acceleration tube and/or a compressed gas reservoir with a valve at the distal end of the acceleration tube.
  • the projectile is moved back and forth pneumatically by means of the compressed gas supply on the proximal side and intermediate storage of the compressed gas introduced into the cavity in a compressed gas reservoir on the distal side.
  • the column of compressed gas is compressed in the cavity and pressed into the compressed gas reservoir when the valve is open.
  • the valve is closed.
  • the compressed gas in the compressed gas reservoir presses back into the cavity when the valve is open, as a result of which the projectile is moved back to the stop element on the proximal side.
  • a central compressed air supply in the building or a compressed air compressor can be used, for example, as the compressed gas source for the compressed gas supply.
  • the compressed gas fed into the cavity via the compressed gas supply has in particular a pressure in a range from 0.5 to 10 bar, preferably from 0.5 to 5 bar.
  • a compressed gas can be compressed air or any other gas, for example an inert and/or protective gas.
  • the lithotripsy device has a control and/or regulating device for controlling and/or regulating the back and forth movement of the projectile.
  • control and/or regulating device can also be used to control and/or regulate a suction/rinsing pump for removing the shattered bodily stones.
  • a "control device” is understood in particular as a device which sets a predetermined value.
  • a “regulator” is understood in particular as a device which feeds back a measured value and sets a control value in each case.
  • the maximum impact frequency can be set and/or readjusted by means of the control and/or regulating device.
  • an abutment is arranged on the proximal side and a horn on the distal side around the acceleration tube, and at least one piezoelectric element is provided between the abutment and the horn Vibration exciter arranged and mechanically coupled, wherein the horn has the distal-side stop element and/or the horn can be connected to the distal-side stop element and/or the sonotrode, and the at least one piezo element can be electrically connected to an assignable ultrasonic generator, so that a combined vibrational excitation of the sonotrode by means the force generating device and the at least one piezo element can be realized.
  • a further increased efficiency in the crushing of body stones is thus achieved by means of a dual fragmentation and/or action mechanism. It is particularly advantageous that essentially constant ultrasonic energy can be supplied to the sonotrode by means of the ultrasonic generator and the at least one piezo element, while intermittent ballistic shock wave energy can be transmitted to the sonotrode by means of the force generating device. Due to the adjustability of the length of the acceleration section, a safe fragmentation of even harder bodily stones and/or stone components is thus ensured.
  • a "horn” is in particular a component which is arranged between the vibration exciter and the sonotrode.
  • the horn is used in particular to forward and/or align the ultrasonic waves generated by the vibration exciter to the sonotrode.
  • the horn can also be used to fasten the sonotrode.
  • the horn in particular together with a counter bearing, serves to mechanically hold the vibration exciter on both sides.
  • a "vibration exciter” is in particular a component of an ultrasonic transducer and/or handpiece of a lithotripsy device, which converts the supplied AC voltage at a specific frequency into a mechanical vibration frequency.
  • the vibration exciter is in particular an electromechanical transducer utilizing the piezoelectric effect.
  • the vibration exciter has in particular a piezo element or a plurality of piezo elements.
  • the vibration exciter preferably has at least two piezo elements, with an electrical conductor, for example a copper disk, being arranged between the piezo elements is.
  • the object is achieved by a method for setting an acceleration distance of an acceleration tube of a lithotripsy device, the lithotripsy device having the acceleration tube with a cavity and a movable projectile in the cavity, a distal-side stop element, a proximal-side stop element, a Having an adjusting device and a locking element, and the acceleration section for the projectile is arranged between the stop element on the proximal side and the stop element on the distal side, with the following steps:
  • the user can use the method very quickly and easily the desired impact frequency and / or speed of the projectile by adjusting the length of the acceleration section safely and reproducibly, without having to replace it with an acceleration tube with a different length and / or a other lithotripter is necessary.
  • the claimed method steps relate to the setting and consequently the operation of a lithotripsy device and thus the method for setting the acceleration distance is not a treatment method.
  • the user preferably sets the acceleration distance of the lithotripsy device before a medical intervention, between the intervention or between different interventions.
  • the acceleration distance of the lithotripsy device is preferably set outside the body.
  • the acceleration path can be set easily and quickly, it can also be set while the sonotrode is in a body. In this case, however, neither the force-generating device is active in any case, nor is another vibration exciter active in the case of a combined vibration excitation. For safety reasons and to protect the user and the patient to be treated, das Setting the acceleration distance always takes place without an activated force setting device and without excitation of vibration of the sonotrode, so that the setting of the acceleration distance and a treatment step of stone crushing always take place separately in space and/or time.
  • Figure 1 is a highly schematic representation of a
  • Figure 2 is a schematic representation of a
  • FIG. 3 is a schematic representation of
  • a lithotripsy device 101 has an acceleration tube 103 with a proximal tube end 107 and a distal tube end 109 .
  • a cavity 105 is arranged within the acceleration tube 103 between the proximal tube end 107 and the distal tube end 109 .
  • a movable projectile 111 is arranged in the cavity 105 (FIG. 1).
  • An adjuster 131 is disposed on a proximal side of the accelerator tube 103.
  • the adjustment device 131 has an acceleration tube limiter 133, which partially surrounds the length of the acceleration tube 103 on the outside with its limiter push-on tube 141 and has an insertion bolt 135 on the inside, which is firmly connected to the limiter push-on tube 141 at its proximal end 137.
  • the insertion bolt 135 has a seal 127 on its outer surface, which serves as a circumferential ring seal for sealing between the outer surface of the insertion bolt 135 and an inner surface of the acceleration tube 103 .
  • the insertion bolt 135 has a proximal stop element 113 and a proximity switch 161 at its distal end 139 .
  • the acceleration tube limiter 133 is fixed in place on the acceleration tube 103 by means of a locking screw 143 and a securing element 169 .
  • a force generating device 151 of the lithotripsy device 101 has a compressed air source 153, a valve 154, a compressed air inlet 155, a compressed air outlet 156, a valve 157 and a compressed air reservoir 159.
  • the compressed air access 155 runs through the acceleration tube limiter 133 and the inner insertion bolt 135 completely in the longitudinal direction and is connected to the compressed air source 153 on the proximal side via the valve 154 is.
  • the compressed air source 153 is a central compressed air line of a house supply.
  • a holder 117 for holding a sonotrode 121 which is connected to the holder 117 at its proximal end 123 and whose distal end 125 is designed to transmit vibrations for breaking up bodily stones.
  • the holder 117 has a distal stop element 115 and a proximity switch 167 on the proximal side.
  • Two piezo sensors 165 are arranged externally adjacent to the holder 117 and on an outer surface of the acceleration tube 103 .
  • a light barrier 163 with a transmitter and a receiver is arranged proximally in front of the piezo sensors 165 on and in a peripheral wall of the acceleration tube 103 .
  • the compressed air outlet 156 is connected to the cavity 105 on the proximal side and is connected to the compressed air reservoir 159 via the valve 157 .
  • the lithotripsy device 101 performs the following operations:
  • the proximal stop element 113 located at the distal end 139 of the insertion bolt 135 is simultaneously displaced (method step 303 in Figure 3), whereby the acceleration distance for the projectile 111 between the proximal stop element 113 and the distal stop element 115 is shortened.
  • the limiter push-on tube 141 of the acceleration tube limiter 133 is fixed in place on the acceleration tube 103 by means of the locking screw 143 (method step 305) and by means of the securing element 169 the locking screw 143 is secured. This ends the method 301 for setting the length of the acceleration section and the arrangement of the lithotripsy device 101 with the acceleration tube limiter 133 shown in FIG. 1 is achieved.
  • valves 154 and 157 are opened and compressed air at a pressure of 5 bar is fed from the compressed air source 153 through the open valve 154 and the compressed air inlet 155 into the cavity 105 .
  • the projectile 111 moves in the direction of the distal stop element 115, as a result of which the compressed air in the cavity 105 is compressed and fed through the open valve 157 into the Compressed air reservoir 159 is pressed.
  • the valve 157 is closed.
  • the projectile 111 strikes the distal stop element 115, with the shock being registered by the two piezo sensors 165 and the approach being tracked by the proximity switch 167. Due to the impact, the kinetic energy is transferred to the sonotrode 121 via the holder 117 .
  • valve 154 is closed and the valve 157 is opened, so that the compressed air from the compressed air reservoir 159 presses in the opposite direction to the proximal end 107 of the acceleration tube 103, thereby moving the projectile 111 in this direction.
  • the approach to the proximal stop element 113 is registered by the proximity sensor 161 in the insertion bolt 135 .
  • the valve 154 is opened again and compressed air flows through the compressed air inlet 155 again into the cavity 105 in order to move the projectile 111 against the distal stop element 115.
  • a lithotripsy device 201 has an acceleration tube 103 with a projectile 111 arranged inside the cavity 105 .
  • the adjustment device 231 has a single, cylindrical insertion bolt 235 which has a freely accessible proximal end 237 .
  • a proximal stop element 113 is arranged at the distal end 239 of the insertion bolt 235 .
  • the insertion bolt 235 has a continuous compressed air inlet 155, which is connected to a valve 154, not shown in FIG. 2, and a compressed air source 155 (as shown in FIG. 1).
  • the compressed air outlet 156 on the distal side, the valve 157 and the compressed air reservoir 159 are not shown in FIG. 2, but are designed as described above.
  • a locking screw cap 243 At the proximal tube end 107 of the accelerator tube 103 is a locking screw cap 243 with a central hole. Through the center hole
  • Locking screw cap 243 is guided by the insertion bolt 235.
  • the locking screw cap 243 has an internal seal 227 and a thread 245 with steep pitches, which connects to an external thread on the proximal tube end 107 of the acceleration tube 103 is screwed.
  • the insertion bolt 235 is clamped by means of the seal 227 and thereby fixed and locked in place within the acceleration tube 103 .
  • the acceleration tube 103 is surrounded by an abutment 271 with a proximal end 273 and a distal end 275, a piezoelectric element 283 being arranged at the distal end 275 of the abutment 271.
  • a proximal end 279 of a horn 277 rests against the piezo element 283 .
  • a sonotrode 121 is connected to its proximal end 123 at a distal end 281 of the horn 277 in the middle. As described above, the distal end 125 of the sonotrode 121 is used to break up bodily stones.
  • the inner surface of horn 277 aligned with cavity 105 is formed as distal stop member 115 .
  • the lithotripsy device 201 is used for crushing body stones.
  • a voltage is applied to the piezo element 283 by means of an ultrasonic generator (not shown). Due to the resulting deformation of the piezoelectric element 283, which is clamped between the counter bearing 271 on the proximal side and the horn 277 on the distal side, an ultrasonic vibration occurs induced, whereby a resonance oscillation of the sonotrode 221 connected to the horn 277 is excited. Thus, the sonotrode 121 is continuously excited with a constant ultrasonic vibration.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum, einem proximalen Ende und einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil innerhalb des Hohlraums, ein distalseitiges Anschlagselement am distalen Ende des Beschleunigungsrohres und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, und der Lithotripsievorrichtung eine Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei die Sonotrode mit dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist, wobei die Lithotripsievorrichtung eine Verstelleinrichtung zum Einstellen einer Länge zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und ein Arretierelement aufweist, sodass mittels der Verstelleinrichtung eine Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar und mittels des Arretierelementes feststellbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres einer Lithotripsievorrichtung.

Description

Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen und Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres einer Lithotripsievorrichtung
[01] Die Erfindung betrifft eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum, einem proximalen Ende und einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil innerhalb des Hohlraums, ein distalseitiges Anschlagselement am distalen Ende des Beschleunigungsrohres und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, und der Lithotripsievorrichtung eine Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei die Sonotrode mit dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres einer Lithotripsievorrichtung.
[02] Die Lithotripsie ist ein bekanntes Verfahren zum Zertrümmern von Körpersteinen, welche sich durch Auskristallisation von Salzen als sogenanntes Konkrement in Körperorganen, beispielsweise in der Blase oder Niere, bilden. Wenn die Körpersteine zu groß für einen natürlichen Abgang sind und Beschwerden verursachen, müssen diese mittels Lithotripter zerkleinert werden, sodass die zerkleinerten Steine durch natürliche Ausscheidung und/oder mittels einer Saug-Spül-Pumpe entfernt werden können.
[03] Solche Körpersteine sind häufig nicht homogen aufgebaut, sondern weisen unterschiedliche Bestandteile und/oder Festigkeiten auf. Ein Körperstein, welcher außen ein weiches Konkrement und innen einen harten Steinkern aufweist, erfordert somit mit zunehmender Zertrümmerung eine höhere Zertrümmerungskraft der vom Lithotripter abgegebenen Stoßwellen. Unabhängig von der Erzeugung der Stoßwellen beispielweise mittels Laser, pneumatischen Energiequellen und/oder Ultraschall lässt sich die jeweilige Krafterzeugung nur begrenzt an die Eigenschaften der zu entfernenden Körpersteine anpassen, um eine Abgabe von effizienten Stoßwellen zu erreichen. Dies kann zur Folge haben, dass unter einem Eingriff ein verwendeter Lithotripter durch einen anderen Lithotripter mit einer höheren Zertrümmerungsleistung ausgetauscht werden muss.
[04] Pneumatische Lithotripter beruhen auf dem Schlaghammer-Prinzip, bei dem ein Projektil innerhalb eines Beschleunigungsrohres beschleunigt und die kinetische Energie des Projektils über einen elastischen Stoß auf das proximale Ende einer Sonde und/oder Sonotrode und weiter auf deren distales Ende zum Fragmentieren des Körpersteins übertragen wird. Durch die bestehende Länge des Beschleunigungsrohres ist die maximale Beschleunigungsstrecke, die maximale Geschwindigkeit und die maximale Frequenz des Projektils vorgegeben. Bei einer pneumatischen Krafterzeugung mittels eines Druckmediums, beispielsweise Druckluft, kann lediglich über den Druck der Druckluft die Geschwindigkeit und somit die Kraft des Aufschlages des Projektils gesteuert werden. Eine Erhöhung des Drucks der Druckluft ist jedoch durch die Druckbeständigkeit der üblicherweise verwendeten Bestandteile des pneumatischen Lithotripters, wie Schläuche und Ventile, sowie durch den maximalen Druck der Hausleitungsdruckversorgung von üblicherweise maximal 7 bis 10 Bar begrenzt und stellt allgemein ein Sicherheitsrisiko bei Undichtigkeiten dar.
[05] Folglich liegt bei pneumatischen Lithotriptern aufgrund der fest vorgegebenen Länge des Beschleunigungsrohres und somit der Beschleunigungsstrecke stets einen Kompromiss zwischen einer hohen Geschwindigkeit des Projektils und somit einer geringen Schlagfrequenz bei einem längeren Rohr und einer höheren Schlagfrequenz, jedoch einer geringeren Geschwindigkeit bei einem kürzeren Rohr, vor.
[06] Aufgabe der Erfindung ist es, den Stand der Technik zu verbessern.
[07] Gelöst wird die Aufgabe durch eine Lithotripsievorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum, einem proximalen Ende und einem distalen Ende, ein bewegbares Projektil innerhalb des Hohlraums, ein distalseitiges Anschlagselement am distalen Ende des Beschleunigungsrohres und ein proximalseitiges Anschlagselement aufweist, und der Lithotripsievorrichtung eine Krafterzeugungseinrichtung zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und eine Sonotrode zuordenbar sind, wobei die Sonotrode mit dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils auf das distalseitige Anschlagselement schwingungsanregbar ist, wobei die Lithotripsievorrichtung eine Verstelleinrichtung zum Einstellen einer Länge zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement und ein Arretierelement aufweist, sodass mittels der Verstelleinrichtung eine Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar und mittels des Arretierelementes feststellbar ist.
[08] Somit wird eine Lithotripsievorrichtung mit einer bedarfsgerecht einstellbaren Beschleunigungsstrecke für das Projektil und somit einen anpassbaren mechanischen Stoß zum Zertrümmern von Körpersteinen bereitgestellt. Durch die Einsteilbarkeit der Länge der Beschleunigungsstrecke ist durch deren Verlängerung gegenüber der vorher eingestellten Länge die maximale Geschwindigkeit des Projektils beim Aufschlag erhöhbar, wodurch der mechanische Stoß beim Aufprall auf das distalseitige Anschlagselement und somit auf eine verbundene Sonotrode stärker und/oder härter ist. Dagegen ist durch Verkürzung der Beschleunigungsstrecke eine höhere Schlagfrequenz des Projektils realisierbar. [09] Es ist besonders vorteilhaft, dass die Länge des Hohlraums im Beschleunigungsrohr und somit die einstellbare Länge der Beschleunigungsstrecke von einem Benutzer flexibel ohne großen Aufwand veränderbar und nutzbar ist. Somit sind mittels derselben Lithotripsievorrichtung aufgrund der Einstellung mittels der Verstelleinrichtung sowohl weiche als auch harte Körpersteine und inhomogene Körpersteine mit jeweils unterschiedlichen Festigkeitsbereichen und/oder Zusammensetzungen zerkleinerbar. Folglich ist ein Gerätewechsel vor und/oder während des Zertrümmerns nicht notwendig.
[10] Dadurch, dass die Länge der Beschleunigungsstrecke des Projektils vom Anwender flexibel und jederzeit veränderbar, einstellbar und mit der Arretiervorrichtung definiert feststellbar ist, ist eine höhere Effizienz und ein schnelleres Zertrümmern von Körpersteinen ermöglicht.
[11] Es ist besonders vorteilhaft, dass die Einstellung der Länge der Beschleunigungsstrecke nur mechanisch mittels der Verstelleinrichtung realisierbar ist, ohne dass spannungsführende Bauteile und/oder eine Änderung des Druckes des pneumatischen Druckmediums der Krafterzeugungseinrichtung notwendig ist oder sind. Dadurch ist das Sicherheitsrisiko sowohl für den Anwender der Lithotripsievorrichtung als auch für den zu behandelnden Patienten minimiert.
[12] Zudem erlaubt die rein mechanische Einstellung der
Länge der Beschleunigungsstrecke mittels der Verstelleinrichtung neben der einfachen und schnellen Handhabbarkeit auch eine gute Reinigbarkeit.
[13] Die einfache Einsteilbarkeit ist dadurch gegeben, dass das distale Anschlagselement relativ zum proximalen Anschlagselement und/oder beide Anschlagselemente zueinander räumlich verschoben werden kann, wodurch die Länge der Beschleunigungsstrecke zwischen dem distalen Anschlagselement und dem proximalen Anschlagselement eingestellt und mittels des Arretierelementes festgestellt wird, sodass das beschleunigte Projektil zwischen dem proximalen Anschlagselement und dem distalen Anschlagselement hin- und herbewegbar ist.
[14] Ein wesentlicher Gedanke der Erfindung beruht darauf, dass der bei pneumatischen Lithotriptern üblicherweise vorliegende Kompromiss zwischen der Wahl der Geschwindigkeit und der Schlagfrequenz des Projektils aufgelöst wird, indem durch ein räumlich freies Positionieren des proximalseitigen Anschlagselementes und/oder des distalseitigen Anschlagselementes innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres und somit frei von dem proximalen Ende und/oder dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres mittels der Verstelleinrichtung die Länge der Beschleunigungsstrecke flexibel variierbar, einstellbar und mittels des Arretierelementes druck- und/oder schlagbeständig feststellbar ist. Dadurch kann schnell zwischen einer optimalen Geschwindigkeit und einer optimalen Schlagfrequenz des Projektils mittels der Verstelleinrichtung gewechselt werden. [15] Folgendes Begriffliche sei erläutert:
[16] Bei einer „Lithotripsievorrichtung" (auch „Lithotripter" genannt) handelt es sich insbesondere um eine Vorrichtung zum Zertrümmern von Körpersteinen durch Stoßwellen. Bei einer Lithotripsievorrichtung kann es sich insbesondere um eine intrakorporale oder extrakorporale Lithotripsievorrichtung handeln. Im Falle einer intrakorporalen Lithotripsievorrichtung kann diese zusätzlich eine Spül-/Saugpumpe aufweisen. Die Lithotripsievorrichtung kann als Handgerät ausgebildet sein und/oder ein Endoskop aufweisen oder in ein Endoskop eingeschoben werden. Die Lithotripsievorrichtung ist insbesondere autoklavierbar und weist beispielsweise Instrumentenstahl und/oder Kunststoff auf.
[17] Unter „Körpersteinen" (auch „Konkrement" genannt) werden insbesondere alle Steine in einem menschlichen oder tierischen Körper verstanden, welche sich aus Salzen durch Kristallisation bilden. Bei Körpersteinen kann es sich beispielsweise um Gallensteine, Harnsteine, Nierensteine und/oder Speichelsteine handeln.
[18] Bei einer „Krafterzeugungseinrichtung" kann es sich prinzipiell um jegliche Art von Einrichtung handeln, welche eine Kraft auf das Projektil und somit eine Bewegung des Projektils bewirkt. Die Krafterzeugungseinrichtung erzeugt insbesondere eine Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke innerhalb des Beschleunigungsrohres zwischen dem proximalen Anschlagselement und dem distalen Anschlagselement. Bei einer Krafterzeugungseinrichtung kann es sich beispielsweise um eine Vorrichtung handeln, welche mittels eines Druckmediums, beispielsweise pneumatisch mithilfe von Druckluft, mittels eines elektromagnetischen Feldes und/oder mittels einer mechanischen Vorrichtung das Projektil innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres beschleunigt. Eine Krafterzeugungsvorrichtung kann beispielsweise ein Railgun zur Beschleunigung des Projektils sein.
[19] Ein „Beschleunigungsrohr" ist insbesondere ein länglicher Hohlkörper, dessen Länge eine größere Abmessung aufweist als sein Durchmesser. Das Beschleunigungsrohr weist in seinem Inneren insbesondere einen Hohlraum auf, in dem ein Projektil sich frei in Längsrichtung bewegen kann. Des Weiteren weist das Beschleunigungsrohr insbesondere ein proximales Ende und ein distales Ende auf, welche räumlich die maximale Beschleunigungsstrecke festlegen.
[20] Ein „Anschlagselement" ist insbesondere ein gewollter Endpunkt der Bewegung des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke, an dem das beschleunigte Projektil gegen das Anschlagselement schlägt, abgebremst und/oder in die Gegenrichtung bewegt wird. Ein distalseitiges Anschlagselement ist insbesondere am und/oder im distalen Ende des Beschleunigungsrohrs und/oder innerhalb des Hohlraums in einem Bereich des distalen Abschnittes des Beschleunigungsrohrs angeordnet. Das distalseitige Anschlagselement ist insbesondere direkt oder indirekt mit dem proximalen Ende der Sonotrode verbunden. Bei dem distalen Anschlagselement kann es sich beispielsweise um eine Wand eines Halters der Sonotrode und/oder eines Horns ausgerichtet zum Hohlraum des Beschleunigungsrohres handeln. Das proximalseitige Anschlagselement ist insbesondere am und/oder im proximalen Ende des Beschleunigungsrohrs oder innerhalb des Hohlraums in einem proximalen Abschnitt des Beschleunigungsrohrs angeordnet.
[21] Eine „Beschleunigungsstrecke'' ist insbesondere ein Abschnitt einer Längsabmessung des Hohlraums des Beschleunigungsrohres, welcher durch eine distalseitige Anschlagsfläche des proximalseitigen Anschlagselementes und eine proximalseitige Anschlagsfläche des distalseitigen Anschlagselementes festgelegt ist. Die maximale Beschleunigungsstrecke entspricht insbesondere der maximalen Längsabmessung des Hohlraums, wenn das proximalseitige Anschlagselement bündig am proximalen Ende des Beschleunigungsrohrs und das distalseitige Anschlagselement bündig am distalen Ende des Beschleunigungsrohrs angeordnet ist.
[22] Ein „Projektil" ist insbesondere ein Körper, welcher innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres frei entlang der Beschleunigungsstrecke beweglich ist. Das Projektil ist insbesondere zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement innerhalb des dazwischen angeordneten Hohlraums des Beschleunigungsrohres hin- und zurückbewegbar. Prinzipiell kann das Projektil jegliche Form aufweisen. Beispielsweise kann das Projektil die Form eines Bolzens oder einer Kugel aufweisen. Das Projektil weist insbesondere harten Stahl und/oder schwachmagnetische Eigenschaften auf. Für die freie Beweglichkeit weist das Projektil insbesondere einen etwas geringeren Außendurchmesser als der Durchmesser des Hohlraumes des Beschleunigungsrohres auf. Beispielsweise kann das Projektil einen Außendurchmesser von 8 mm aufweisen.
[23] Das Projektil kann insbesondere entlang der Beschleunigungsstrecke stetig oder unstetig mittels der Krafterzeugungseinrichtung hin- und/oder herbewegen. Bevorzugt wird das Projektil intermittierend und/oder oszillierend zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement hin und her bewegt.
[24] Eine „Sonotrode” ist insbesondere ein Bauteil, welches durch das Einwirken und/oder Einleiten von mechanischen Schwingungen selbst in Schwingung und/oder in
Resonanzschwingung versetzt wird. Die Sonotrode kann alleine durch den Schlag des Projektils auf das distale Anschlagselement in Schwingung versetzt werden und/oder die Sonotrode wird zusätzlich zur Stoßanregung mittels eines Schwingungsanregers, beispielsweise eines Ultraschallwandlers, in Schwingung versetzt. Bei einer Sonotrode kann es sich auch um eine Sonde handeln. Somit kann eine alleinige Druckstoßanregung der Sonotrode oder eine Lithotripsievorrichtung mit kombinierter Druckstoßanregung und Ultraschallanregung der Sonotrode bereitgestellt werden. Die Sonotrode ist insbesondere als Wellenleiter für die Stoßwellen und/oder die vom Schwingungsanreger erzeugten Ultraschallwellen ausgebildet. Die Sonotrode ist insbesondre derart geformt, dass diese optimal die Stoßwellen und/oder Ultraschallschwingungen an ihrem distalen Ende in den Körper, die zu behandelnde Körperregion und/oder direkt auf den zu zertrümmernden Körperstein einleitet. Im Falle einer Ultraschallanregung arbeitet die Sonotrode insbesondere im Ultraschallbereich mit einem Frequenzbereich von 20 kHz bis 90 kHz, bevorzugt von 20 kHz bis 34 kHz. Die Sonotrode weist insbesondere Stahl, Titan, Aluminium und/oder Carbon auf. Die Sonotrode weist insbesondere einen Durchmesser in einem Bereich von 0,5 mm bis 4,5 mm, insbesondere von 0,8 mm bis 3,8 mm, auf. Somit weist die Sonotrode einen Durchmesser auf, welcher kleiner ist als der Durchmesser des Projektils und/oder des Beschleunigungsrohres.
[25] Eine „Verstelleinrichtung" ist insbesondere eine Einrichtung, welche eine Längenabmessung der Beschleunigungsstrecke einstellt. Eine Verstelleinrichtung bewirkt insbesondere ein Verschieben des proximalseitigen Anschlagselementes und/oder des distalseitigen Anschlagselementes. Mittels der Verstelleinrichtung wird insbesondere das proximalseitige Anschlagselement und/oder das distalseitige Anschlagselement räumlich am, im und/oder innerhalb des Beschleunigungsrohres und/oder zueinander verschoben und somit die Länge der Beschleunigungsstrecke eingestellt.
[26] Ein „Arretierelement" ist insbesondere ein Bauteil, welches die eingestellte Beschleunigungsstrecke räumlich feststellt und somit ortsfest fixiert. Das Arretierelement arretiert insbesondere einen Bestandteil der Verstelleinrichtung an dem Beschleunigungsrohr. [27] In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung ist das distalseitige Anschlagselement als Halterung für die Sonotrode ausgebildet.
[28] Somit trifft das Projektil auf die proximale Fläche der Halterung als distalseitiges Anschlagelement, welche den Stoß und somit die Bewegungsenergie des Projektils auf die Sonde überträgt. Hierbei kann durch die Halterung auch eine Kraftverstärkung und/oder eine Auslenkung der Sonotrode eingestellt sein.
[29] Um ein Lithotripsiesystem bereitzustellen, kann die Lithotripsievorrichtung die Sonotrode und/oder die Krafterzeugungseinrichtung aufweisen.
[30] Selbstverständlich kann die Lithotripsievorrichtung auch zwei oder mehrere Sonotroden aufweisen, wobei je nach Anwendung jeweils eine Sonotrode mit der Lithotripsievorrichtung verbunden ist und/oder die Sonotroden gegeneinander auswechselbar sind. Ebenso kann die Lithotripsievorrichtung mehrere Krafterzeugungseinrichtungen aufweisen.
[31] In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung sind das Beschleunigungsrohr und die Verstelleinrichtung und/oder das Arretierelement als Teleskoprohr ausgebildet.
[32] Durch die Ausbildung des Beschleunigungsrohrs als Teleskoprohr, weist dieses zwei oder mehrere Rohrteilstücke auf, welche zueinander abgestufte Durchmesser aufweisen und ineinander verschiebbar sind. Beispielsweise kann das distalseitig kleinste Rohrteil in das proximalseitige größere Rohrteil und/oder die proximalseitig nachfolgenden größeren Rohrteile geschoben werden. Ebenso kann das äußere proximalseitige Rohrteil über das nachfolgende distalseitige Rohrteil und/oder die nachfolgenden distalseitigen Rohrteile geschoben werden. Simultan kann auch eine Verschiebung des äußeren proximalseitigen Rohrteils und des äußeren distalseitigen Rohrteils jeweils zur Mitte des Teleskoprohrs erfolgen. Bevorzugt weisen die Rohrteile des Teleskoprohres definierte Rastpositionen mit entsprechenden Arretierelementen auf, sodass gleichzeitig eine Arretierung realisiert ist.
[33] Ein „Teleskoprohr" ist insbesondere ein Beschleunigungsrohr, welches zwei oder mehrere koaxial jeweils ineinanderliegende zylindrische und/oder konische Teilröhren und/oder Rohrteile aufweist. Jede Teilröhre kann insbesondere aus der jeweils nächstgrößeren Teilröhre, welche diese Teilröhre unmittelbar umhüllt, axial ausgezogen werden. Ebenso kann die jeweils nächstgrößere Teilröhre über die nächstkleinere Teilröhre geschoben werden. Jeder Auszug oder Einschub enden insbesondere mit einem Anschlag und/oder einer Arretierung in einer definierten Position.
[34] Um die Länge des Hohlraums und somit die Beschleunigungsstrecke innerhalb des Beschleunigungsrohrs zu begrenzen, weist die Verstelleinrichtung ein
Begrenzungselement auf, wobei das Begrenzungselement in den Hohlraum des Beschleunigungsrohres einschiebbar und dadurch die Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar ist.
[35] Somit wird die theoretisch maximale Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Ende und dem distalen Ende des Beschleunigungsrohres durch Einschieben des Begrenzungselementes in den Hohlraum des Beschleunigungsrohres verkürzt. Bevorzugt wird das Begrenzungselement am proximalen Ende des Beschleunigungsrohres in dessen Hohlraum eingeschoben. Selbstverständlich kann das Begrenzungselement auch in den Hohlraum eines Teleskoprohres eingeschoben werden, sodass eine doppeltwirkende Verstelleinrichtung vorliegt.
[36] In einer weiteren Ausführungsform weist das Begrenzungselement das proximalseitige Anschlagselement und/oder ein Dichtelement zum Abdichten einer Außenoberfläche des Begrenzungselementes und einer Innenoberfläche des Beschleunigungsrohres auf.
[37] Somit bildet das Begrenzungselement mit seiner distalseitigen Fläche im Hohlraum gleichzeitig das proximalseitige Anschlagselement zum Anschlag des Projektils bei seiner Zurückbewegung aus.
[38] Zum Abdichten des Begrenzungselementes und des Beschleunigungsrohres kann oder können alternativ oder ergänzend ein Dichtelement oder mehrere Dichtelemente auch an dem Beschleunigungsrohr angeordnet sein. Ebenso kann ein Dichtelement oder können mehrere Dichtelemente an anderen Bauteilen der Verstelleinrichtung und/oder am Arretierelement angeordnet sein. [39] Um die eingestellte Länge der Beschleunigungsstrecke lagesicher festzustellen, ist das Arretierelement als Rastelement, Schraubelement, Klemmelement, Spannelement und/oder als schaltbares Magnetelement ausgebildet.
[40] Somit kann die Art des Arretierelementes und dessen Arretierung und/oder Fixierung je nach Ausbildung des Beschleunigungsrohrs und der Verstelleinrichtung frei gewählt werden. Im Falle eines schaltbaren Magnetelementes weist die Verstelleinrichtung und/oder das Beschleunigungsrohr ein magnetisches Material auf. Auch kann das Arretierelement als kombiniertes Schraub- und Klemmelement ausgebildet sein. Beispielsweise handelt es sich bei dem Arretierelement um eine Loch-Schraubkappe mit einem mittigen Loch und einem Innengewinde, wobei durch das mittige Loch ein zylindrisches Begrenzungselement geführt ist und das Innengewinde auf ein Außengewinde des proximalen Endes des Beschleunigungsrohres geschraubt und mit einer innenliegenden Dichtung abgedichtet ist. Durch das Aufschrauben der Loch-Schraubkappe auf das proximale Ende des Beschleunigungsrohres wird gleichzeitig das zylindrische Begrenzungselement im Loch der Loch- Schraubkappe eingeklemmt. Das Gewinde weist bevorzugt steile Gewindegänge auf, um ein schnelles Einstellen und Fixieren des Begrenzungselementes zu erreichen.
[41] In einer weiteren Ausführungsform weist das
Arretierelement ein Sicherungselement zum Verhindern eines Lösens des Arretierelementes auf. [42] Dadurch kann auch bei einer starken Beschleunigung des Projektils und einem entsprechend harten Aufschlag sowie bei Verwendung eines Druckmediums mit hohem Druck der Krafterzeugungseinrichtung ein sicherer, ortsfester Sitz des arretierten Arretierelementes und somit der eingestellten Beschleunigungsstrecke gewährleistet werden. Bei einem Sicherungselement kann es sich beispielsweise um eine Rastnase oder eine Sicherungskette handeln.
[43] Um die exakte Position des Projektils innerhalb des Hohlraums des Beschleunigungsrohres und somit entlang der Beschleunigungsstrecke zu detektieren, weist die Lithotripsievorrichtung mindestens einen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke, einen Näherungssensor und/oder ein Piezoelement, zum Bestimmen einer Position des Projektils im Beschleunigungsrohr auf.
[44] Ein Sensor oder mehrere Sensoren können beispielsweise im und/oder am Beschleunigungsrohr, der Verstelleinrichtung und/oder der Halterung angeordnet sein. Prinzipiell ist herauszustellen, dass die Lithotripsievorrichtung auch gänzlich ohne einen Sensor betreibbar ist, da durch das Hin- und Zurückbewegen des Projektils entlang der Beschleunigungsstrecke die jeweilige Position des Projektils durch die Krafterzeugungsvorrichtung bewirkt und vorgegeben wird. Durch die Anordnung eines Sensors oder mehrerer Sensoren kann die Position des Projektils jedoch exakt bestimmt und der Bewegungsverlauf detektiert werden.
[45] Eine „Lichtschranke” ist ein optoelektronisches
System, welches die Unterbrechung eines Lichtstrahls erkennt und als elektrisches Signal anzeigt. Die Lichtschranke weist insbesondere eine Lichtstrahlenquelle als Sender und einen Sensor als Empfänger der ausgesandten Strahlung auf. Bei einer Lichtschranke kann es sich um eine Einweg-Lichtschranke mit gegenüberstehendem Sender und Empfänger oder um eine Reflexions-Lichtschranke mit parallel zueinander angeordnetem Sender und Empfänger gegenüber einem Reflektors handeln. Auch kann die Lichtschranke eine faseroptische Lichtschranke sein. Durch Detektion der Unterbrechung des ausgesendeten Lichtstrahls wird somit insbesondere der Durchgang des Projektils durch die Lichtschranke berührungslos detektiert.
[46] Ein „Näherungssensor" (auch „Näherungsschalter" genannt) ist insbesondere ein Sensor, welcher auf die Annährung des Projektils ohne direkten Kontakt berührungsfrei reagiert. Bei einem Näherungssensor kann es sich beispielsweise um einen induktiven Näherungssensor, einen kapazitiven Näherungssensor oder einen magnetischen Näherungssensor handeln. Bevorzugt ist der Näherungssensor am und/oder im proximalseitigen Anschlagselement und/oder distalseitigen Anschlagselement angeordnet, um die Annäherung und/oder den Aufschlag des Projektils am und/oder auf das jeweilige Anschlagselement zu verfolgen und/oder zu detektieren.
[47] Ein Piezoelement als Sensor kann als Bauteil derart ausgebildet und angeordnet sein, dass die Erschütterung, welche durch Abbremsen des beschleunigten Projektils am proximalen Anschlagselement und/oder am distalen Anschlagselement auftritt, durch eine mechanische Kopplung auf das Piezoelement übertragen wird. Diese übertragene
Erschütterung bewirkt aufgrund des piezoelektrischen Effektes eine induzierte Spannung am Piezoelement, welche mittels einer elektronischen Schaltung erfasst und ausgewertet werden kann.
[48] In einer weiteren Ausführungsform weist die Krafterzeugungseinrichtung eine proximalseitige Druckgaszufuhr in den Hohlraum des Beschleunigungsrohres und/oder ein Druckgasreservoir mit einem Ventil am distalen Ende des Beschleunigungsrohres auf.
[49] Somit wird das Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils pneumatisch mittels der proximalseitigen Druckgaszufuhr und einer Zwischenspeicherung des in den Hohlraum eingebrachten Druckgases in einem distalseitigen Druckgasreservoir realisiert. Durch das Hinbewegen des Projektils zum distalseitigen Anschlagselement wird die Druckgassäule im Hohlraum komprimiert und in das Druckgasreservoir bei geöffnetem Ventil gedrückt. Nach Füllen des Druckgasreservoirs wird das Ventil geschlossen. Für das Zurückbewegen des Projektils drückt das komprimierte Druckgas im Druckgasreservoir bei geöffnetem Ventil zurück in den Hohlraum, wodurch das Projektil zurück zum proximalseitigen Anschlagselement bewegt wird.
[50] Als Druckgasquelle für die Druckgaszufuhr kann beispielsweise eine zentrale Druckluftversorgung im Gebäude oder ein Druckluft-Kompressor verwendet werden. Das über die Druckgaszufuhr in den Hohlraum zugeführte Druckgas weist insbesondere einen Druck in einem Bereich von 0,5 bis 10 Bar, bevorzugt von 0,5 bis 5 Bar, auf. Bei einem Druckgas kann es sich um Druckluft oder jegliches andere Gas, beispielsweise um ein Inert- und/oder Schutzgas, handeln.
[51] Um gezielt eine Schlagfrequenz und/oder eine Geschwindigkeit des Projektils einzustellen, weist die Lithotripsievorrichtung eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Hin- und Zurückbewegens des Projektils auf.
[52] Neben der Steuerung und/oder Regelung der Krafterzeugungseinrichtung und/oder Nutzung der Messwerte des Sensors oder der Sensoren kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung auch eine Saug-/Spülpumpe zum Entfernen der zertrümmerten Körpersteine gesteuert und/oder geregelt werden.
[53] Unter einer „Steuereinrichtung" wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche einen vorgegebenen Wert setzt. Unter einer „Regeleinrichtung" wird insbesondere eine Einrichtung verstanden, welche einen Messwert rückkoppelt und jeweils einen Stellwert einstellt. Somit kann mittels der Steuer- und/oder Regeleinrichtung beispielsweise die maximale Schlagfrequenz eingestellt und/oder nachgeregelt werden.
[54] In einer weiteren Ausführungsform der Lithotripsievorrichtung sind außen um das Beschleunigungsrohr proximalseitig ein Gegenlager und distalseitig ein Horn angeordnet und zwischen dem Gegenlager und dem Horn ist mindestens ein Piezoelement als Schwingungsanreger angeordnet und mechanisch gekoppelt, wobei das Horn das distalseitige Anschlagselement aufweist und/oder das Horn mit dem distalseitigen Anschlagselement und/oder der Sonotrode verbindbar ist, und das mindestens eine Piezoelement elektrisch mit einem zuordenbaren Ultraschallgenerator verbindbar ist, sodass eine kombinierte Schwingungsanregung der Sonotrode mittels der Krafterzeugungseinrichtung und dem mindestens einen Piezoelement realisierbar ist.
[55] Somit wird mittels eines dualen Zertrümmerungs- und/oder Wirkmechanismus eine weiter erhöhte Effizienz bei der Körpersteinzerkleinerung erzielt. Es ist besonders vorteilhaft, dass mittels des Ultraschallgenerators und des mindestens einen Piezoelementes der Sonotrode eine im Wesentlichen konstante Ultraschallenergie zugeführt werden kann, während mittels der Krafterzeugungseinrichtung eine intermittierende ballistische Schockwellenenergie auf die Sonotrode übertragbar ist. Aufgrund der Anpassbarkeit der Länge der Beschleunigungsstrecke wird somit eine sichere Fragmentierung auch härterer Körpersteine und/oder Steinbestandteile gewährleistet.
[56] Ein „Horn" ist insbesondere ein Bauteil, welches zwischen Schwingungsanreger und Sonotrode angeordnet ist. Das Horn dient insbesondere dazu, die vom Schwingungsanreger erzeugten Ultraschallwellen zur Sonotrode weiterzuleiten und/oder auszurichten. Das Horn kann auch zur Befestigung der Sonotrode verwendet werden. Gleichzeitig dient das Horn insbesondere zusammen mit einem Gegenlager zur beidseitigen mechanischen Halterung des Schwingungsanregers. [57] Ein „Schwingungsanreger" ist insbesondere ein Bauteil eines Ultraschallwandlers und/oder Handstückes einer Lithotripsievorrichtung, welcher die zugeführte Wechselspannung mit einer bestimmten Frequenz in eine mechanische Schwingungsfrequenz umsetzt. Der Schwingungsanreger ist insbesondere ein elektromechanischer Wandler unter Ausnutzung des piezoelektrischen Effekts. Durch Anlegen der von einem Ultraschallgenerator erzeugten elektrischen Wechselspannung wird eine mechanische Schwingung aufgrund eines Verformens des Schwingungsanregers erzeugt. Der Schwingungsanreger weist insbesondere ein Piezoelement oder mehrere Piezoelemente auf. Bevorzugt weist der Schwingungsanreger mindestens zwei Piezoelemente auf, wobei zwischen den Piezoelementen ein elektrischer Leiter, beispielsweise eine Kupferscheibe, angeordnet ist.
[58] In einem weiteren Aspekt der Erfindung wird die Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohrs einer Lithotripsievorrichtung, wobei die Lithotripsievorrichtung das Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum und einem bewegbaren Projektil in dem Hohlraum, ein distalseitiges Anschlagselement, ein proximalseitiges Anschlagselement, eine Verstelleinrichtung und ein Arretierelement aufweist, und die Beschleunigungsstrecke für das Projektil zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement und dem distalseitigen Anschlagselement angeordnet ist, mit folgenden Schritten:
Einstellen einer Länge der Beschleunigungsstrecke durch räumliches Verschieben des proximalseitigen Anschlagselementes und/oder des distalseitigen
Anschlagselementes mittels der Verstelleinrichtung, und
Arretieren der eingestellten Beschleunigungsstrecke mittels des Arretierelementes.
[59] Somit kann der Anwender mittels des Verfahrens sehr schnell und einfach die gewünschte Schlagfrequenz und/oder Geschwindigkeit des Projektils durch Einstellen der Länge der Beschleunigungsstrecke sicher und reproduzierbar verwenden, ohne dass ein aufwändiger Austausch durch ein Beschleunigungsrohr mit einer anderen Länge und/oder einem anderen Lithotripter notwendig ist. Hierbei ist herausgestellt, dass die beanspruchten Verfahrensschritte das Einstellen und folglich das Betreiben einer Lithotripsievorrichtung betreffen und somit das Verfahren zum Einstellen der Beschleunigungsstrecke nicht ein Behandlungsverfahren ist. Bevorzugt führt der Anwender das Einstellen der Beschleunigungsstrecke der Lithotripsievorrichtung vor einem medizinischen Eingriff, zwischen dem Eingriff oder zwischen verschiedenen Eingriffen durch. Des Weiteren erfolgt das Einstellen der Beschleunigungsstrecke der Lithotripsievorrichtung bevorzugt außerhalb des Körpers. Aufgrund der einfachen und schnellen Einsteilbarkeit der Beschleunigungsstrecke kann diese aber auch eingestellt werden, während sich die Sonotrode in einem Körper befindet. Dabei ist jedoch in jedem Fall weder die Krafterzeugungseinrichtung aktiv, noch bei einer kombinierten Schwingungsanregung ein anderer Schwingungsanreger. Aus Sicherheitsgründen und zum Schutz des Anwenders und des zu behandelnden Patienten findet das Einstellen der Beschleunigungsstrecke stets ohne aktivierte Krafteinstellungseinrichtung und ohne Schwingungsanregung der Sonotrode statt, sodass das Einstellen der Beschleunigungsstrecke und ein Behandlungsschritt der Steinzertrümmerung stets räumlich und/oder zeitlich voneinander getrennt erfolgen.
[60] Im Weiteren wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert. Es zeigen
Figur 1 eine stark schematische Darstellung einer
Lithotripsievorrichtung mit einem Beschleunigungsrohrbegrenzer und einer Arretierschraube im Längsschnitt,
Figur 2 eine schematische Darstellung einer
Alternative der Lithotripsievorrichtung mit einem Einschiebebolzen und einer Arretierschraubkappe im Längsschnitt, und
Figur 3 eine schematische Darstellung von
Verfahrensschritten eines Verfahrens zum Einstellen einer Länge einer Beschleunigungsstrecke.
[61] Eine Lithotripsievorrichtung 101 weist ein Beschleunigungsrohr 103 mit einem proximalen Rohrende 107 und einem distalen Rohrende 109 auf. Zwischen dem proximalen Rohrende 107 und dem distalen Rohrende 109 ist innerhalb des Beschleunigungsrohrs 103 ein Hohlraum 105 angeordnet. In dem Hohlraum 105 ist ein bewegliches Projektil 111 angeordnet (Figur 1). [62] Eine Verstelleinrichtung 131 ist auf einer proximalen Seite des Beschleunigungsrohrs 103 angeordnet. Die Verstelleinrichtung 131 weist einen Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 auf, welcher außen mit seinem Begrenzeraufschieberohr 141 das Beschleunigungsrohr 103 in seiner Länge teilweise umgibt und innenliegend einen Einschiebebolzen 135 aufweist, welcher an seinem proximalen Ende 137 fest mit dem Begrenzeraufschieberohr 141 verbunden ist. Der Einschiebebolzen 135 weist an seiner Außenoberfläche eine Dichtung 127 auf, welche als umlaufende Ringdichtung zum Abdichten zwischen der Außenoberfläche des Einschiebebolzens 135 und einer Innenoberfläche des Beschleunigungsrohrs 103 dient. Des Weiteren weist der Einschiebebolzen 135 ein proximales Anschlagselement 113 und einen Näherungsschalter 161 an seinem distalen Ende 139 auf. Der Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 ist mittels einer Arretierschraube 143 und einem Sicherungselement 169 am Beschleunigungsrohr 103 ortsfest fixiert.
[63] Eine Krafterzeugungseinrichtung 151 der Lithotripsievorrichtung 101 weist eine Druckluftquelle 153, ein Ventil 154, einen Druckluftzugang 155, einen Druckluftausgang 156, ein Ventil 157 und ein Druckluftreservoir 159 auf. Durch den Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 und den innenliegenden Einschiebebolzen 135 ist vollständig in Längsrichtung der Druckluftzugang 155 durchgeführt, welcher proximalseitig über das Ventil 154 mit der Druckluftquelle 153 verbunden ist. Bei der Druckluftquelle 153 handelt es sich um eine zentrale Druckluftleitung einer Hausversorgun .
[64] Am distalen Rohrende 109 des Beschleunigungsrohrs 103 ist ein Halter 117 zum Halten einer Sonotrode 121 angeordnet, welche an ihrem proximalen Ende 123 mit dem Halter 117 verbunden ist und deren distales Ende 125 zum Übertragen von Schwingungen zum Zertrümmern von Körpersteinen ausgebildet ist. Der Halter 117 weist proximalseitig ein distales Anschlagselement 115 und einen Näherungsschalter 167 auf.
[65] Außen anliegend am Halter 117 und an einer Außenoberfläche des Beschleunigungsrohrs 103 sind zwei Piezosensoren 165 angeordnet. Proximalseitig vor den Piezosensoren 165 ist am und in einer umlaufenden Wand des Beschleunigungsrohres 103 eine Lichtschranke 163 mit einem Sender und einem Empfänger angeordnet. Vor der Lichtschranke 163 ist proximalseitig verbunden mit dem Hohlraum 105 der Druckluftausgang 156 angeordnet, welcher über das Ventil 157 mit dem Druckluftreservoir 159 verbunden ist.
[66] Mit der Lithotripsievorrichtung 101 werden folgende Arbeitsdurchgänge ausgeführt:
[67] In einem Verfahren 301 zum Einstellen einer Länge einer Beschleunigungsstrecke wird bei geschlossenen Ventilen 154 und 157 und somit bei inaktiver Krafterzeugungseinrichtung 151 der Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 mit seinem Begrenzeraufschieberohr 141 proximalseitig außen auf das proximale Rohrende 107 und das Beschleunigungsrohres 103 aufgeschoben, wodurch der Einschiebebolzen 135 in den Hohlraum 105 des Beschleunigungsrohres 103 in Richtung auf das distale Rohrende 109 eingeschoben wird. Mit Einschieben des Einschiebebolzens 135 wird simultan das proximale Anschlagselement 113 angeordnet am distalen Ende 139 des Einschiebebolzens 135 verschoben (Verfahrensschritt 303 in Figur 3), wodurch die Beschleunigungsstrecke für das Projektil 111 zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 und dem distalen Anschlagselement 115 verkürzt wird. Nach Einstellen der vorgegebenen Länge der Beschleunigungsstrecke wird das Begrenzeraufschieberohr 141 des Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 mittels der Arretierschraube 143 ortsfest am Beschleunigungsrohr 103 fixiert (Verfahrensschritt 305) und mittels des Sicherungselementes 169 wird die Arretierschraube 143 gesichert. Damit ist das Verfahren 301 zum Einstellen der Länge der Beschleunigungsstrecke beendet und die in Figur 1 gezeigte Anordnung der Lithotripsievorrichtung 101 mit den Beschleunigungsrohrbegrenzer 133 erreicht.
[68] Anschließend beginnt die Behandlung eines Patienten mit der Lithotripsievorrichtung 101, um Körpersteine zu zertrümmern. Hierzu werden die Ventile 154 und 157 geöffnet und aus der Druckluftquelle 153 Druckluft mit einem Druck von 5 Bar durch das geöffnete Ventil 154 und den Druckluftzugang 155 in den Hohlraum 105 gegeben. Dadurch bewegt sich das Projektil 111 in Richtung auf das distale Anschlagselement 115, wodurch die Druckluft im Hohlraum 105 komprimiert und durch das geöffnete Ventil 157 in das Druckluftreservoir 159 gepresst wird. Nach Füllen des Druckluftreservoirs 159 wird das Ventil 157 geschlossen. Das Projektil 111 schlägt auf das distale Anschlagselement 115 auf, wobei die Erschütterung durch die beiden Piezosensoren 165 registriert und die Annäherung durch den Näherungsschalter 167 verfolgt wird. Durch den Aufschlag wird die Bewegungsenergie über den Halter 117 auf die Sonotrode 121 übertragen.
[69] Nach dem distalseitigen Anschlag wird das Ventil 154 geschlossen und das Ventil 157 geöffnet, sodass die komprimierte Druckluft aus dem Druckluftreservoir 159 in entgegengesetzte Richtung zu dem proximalen Ende 107 des Beschleunigungsrohres 103 drückt und dadurch das Projektil 111 in diese Richtung bewegt. Hierbei wird die Annäherung an das proximale Anschlagselement 113 durch den Näherungssensor 161 im Einschiebebolzen 135 registriert. Nach Anschlag des Projektils 111 auf das proximale Anschlagselement 113 wird das Ventil 154 wieder geöffnet und Druckluft strömt durch den Druckluftzugang 155 erneut in den Hohlraum 105, um das Projektil 111 gegen das distale Anschlagselement 115 zu bewegen. Dieses intermittierende Hin- und Zurückbewegen des Projektils 111 zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 und dem distalen Anschlagselement 115 wird so lange wiederholt, bis mittels der auf die Sonotrode 121 übertragenen Schockwellen die Körpersteine zertrümmert sind. Aufgrund der Verkürzung der Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 und dem distalen Anschlagselement 115 aufgrund des eingeschobenen Einschiebebolzens 135 der Verstelleinrichtung 131 in dem Hohlraum 105 des Beschleunigungsrohres 103 wird hierbei eine höhere Schlagfrequenz verwendet als bei der maximal möglichen Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Rohrende 107 und dem distalen Rohrende 109 des Beschleunigungsrohres 103.
[70] In einer in Figur 2 gezeigten Alternative weist eine Lithotripsievorrichtung 201, ein Beschleunigungsrohr 103 mit einem innen im Hohlraum 105 angeordneten Projektil 111 auf. Die Verstelleinrichtung 231 weist einen einzelnen, zylindrischen Einschiebebolzen 235 auf, welcher ein frei zugängliches proximales Ende 237 aufweist. Am distalen Ende 239 des Einschiebebolzens 235 ist ein proximales Anschlagselement 113 angeordnet. Wie oben beschrieben, weist der Einschiebebolzen 235 einen durchgehenden Druckluftzugang 155 auf, welcher mit einem in Figur 2 nicht gezeigten Ventil 154 und einer Druckluftquelle 155 verbunden ist (wie in Figur 1 gezeigt). Ebenso sind in Figur 2 der distalseitige Druckluftausgang 156, das Ventil 157 und das Druckluftreservoir 159 nicht gezeigt, aber wie oben beschrieben ausgeführt.
[71] Am proximalen Rohrende 107 des Beschleunigungsrohrs 103 ist eine Arretierschraubkappe 243 mit einem mittigen Loch angeordnet. Durch das mittige Loch der
ArretierSchraubkappe 243 ist der Einschiebebolzen 235 geführt. Die Arretierschraubkappe 243 weist eine innenliegende Dichtung 227 und ein Gewinde 245 mit steilen Gewindegängen auf, welches auf ein Außengewinde am proximalen Rohrende 107 des Beschleunigungsrohres 103 geschraubt ist. Durch das Festschrauben der ArretierSchraubkappe 243 ist mittels der Dichtung 227 der Einschiebebolzen 235 festgeklemmt und innerhalb des Beschleunigungsrohres 103 dadurch ortsfest fixiert und arretiert.
[72] Distalseitig der ArretierSchraubkappe 243 ist das Beschleunigungsrohr 103 von einem Gegenlager 271 mit einem proximalen Ende 273 und einem distalen Ende 275 umgeben, wobei am distalen Ende 275 des Gegenlagers 271 ein Piezoelement 283 angeordnet ist. An dem Piezoelement 283 liegt ein proximales Ende 279 eines Horns 277 an. Gegenüberliegend ist an einem distalen Ende 281 des Horns 277 mittig eine Sonotrode 121 mit ihrem proximalen Ende 123 verbunden. Das distale Ende 125 der Sonotrode 121 dient, wie oben beschrieben, zum Zertrümmern von Körpersteinen. Die innenliegende Fläche des Horns 277 ausgerichtet zum Hohlraum 105 ist als distales Anschlagselement 115 ausgebildet.
[73] Nach Abschluss der Einstellung der gewählten Beschleunigungsstrecke durch Verschieben des Einschiebebolzens 235 und Festziehen der
ArretierSchraubkappe 243 wie oben beschrieben, wird die Lithotripsievorrichtung 201 zum Zertrümmern von Körpersteinen verwendet. Mittels eines nicht gezeigten Ultraschallgenerators wird eine Spannung an das Piezoelement 283 angelegt. Aufgrund der dadurch bedingten Verformung des Piezoelementes 283, welches zwischen dem proximalseitigen Gegenlager 271 und dem distalseitigen Horn 277 eingespannt ist, wird eine Ultraschallschwingung induziert, wodurch ein Anregen einer Resonanzschwingung der mit dem Horn 277 verbundenen Sonotrode 221 erfolgt. Somit wird die Sonotrode 121 kontinuierlich mit einer konstanten Ultraschallschwingung angeregt. Zusätzlich erfolgt, wie oben beschrieben, durch Hin- und Herbewegen des Projektils 211 mittels der Druckluft entlang der eingestellten Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalen Anschlagselement 113 am Einschiebebolzen 235 und dem distalen Anschlagselement 115 am Horn 277 eine mechanische Stoßwellenanregung. Durch den Anschlag des Projektils 111 auf das distale Anschlagselement 115 wird eine Erschütterung und somit eine Schockwelle vom distalen Anschlagselement 115 und dem Horn 277 auf die Sonotrode 121 übertragen, welche mit der konstanten kontinuierlichen Ultraschallschwingung erzeugt mittels des Piezoelementes 283 überlagert wird. Somit wird durch die zweifache Anregung der Sonotrode 121 unter einer optimal eingestellten Beschleunigungsstrecke eine sehr schnelle und effiziente Zertrümmerung der Körpersteine erzielt.
Bezugszeichenliste
101 Lithotripsievorrichtung
103 Beschleunigungsrohr
105 Hohlraum
107 proximales Rohrende
109 distales Rohrende
111 Projektil
113 proximales Anschlagselement
115 distales Anschlagselement
117 Halter
121 Sonotrode
123 proximales Ende der Sonotrode
125 distales Ende der Sonotrode
127 Dichtung
131 Verstelleinrichtung
133 Beschleunigungsrohrbegrenzer
135 Einschiebebolzen
137 proximales Ende des Einschiebebolzen
139 distales Ende des Einschiebebolzen
141 Begrenzeraufschieberohr
143 Arretierschraube
151 Krafterzeugungseinrichtung
153 Druckluftquelle
154 Ventil
155 Druckluftzugang
156 Druckluftausgang
157 Ventil
159 Druckluftreservoir 161 Näherungsschalter
163 Lichtschranke
165 Piezosensor
167 Näherungschalter
169 Sicherungselement
201 Lithotripsievorrichtung
227 Dichtung
231 Verstelleinrichtung
235 Einschiebebolzen
237 proximales Ende des Einschiebebolzen
239 distales Ende des Einschiebebolzen
243 ArretierSchraubkappe
245 Gewinde
271 Gegenlager
273 proximales Ende des Gegenlagers
275 distales Ende des Gegenlagers
277 Horn
279 proximales Ende des Horns
281 distales Ende des Horns
283 Piezoelement
301 Verfahren zum Einstellen einer Länge einer
Beschleunigungsstrecke
303 Verschieben des proximalen Anschlagselementes und/oder distalen Anschlagselementes
305 Arretieren der eingestellten Beschleunigungsstrecke

Claims

Patentansprüche:
1. Lithotripsievorrichtung (101, 201) zum Zertrümmern von Körpersteinen, wobei die Lithotripsievorrichtung ein Beschleunigungsrohr (103) mit einem Hohlraum (105), einem proximalen Ende (107) und einem distalen Ende (109), ein bewegbares Projektil (111) innerhalb des Hohlraums (105), ein distalseitiges Anschlagselement (115) am distalen Ende (109) des Beschleunigungsrohres (103) und ein proximalseitiges Anschlagselement (113) aufweist, und der Lithotripsievorrichtung (101, 201) eine Krafterzeugungseinrichtung (151) zum Erzeugen einer Kraft zum Hin- und/oder Zurückbewegen des Projektils (111) entlang einer Beschleunigungsstrecke zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement (113) und dem distalseitigen Anschlagselement (115) und eine Sonotrode (121 zuordenbar sind, wobei die Sonotrode (121) mit dem distalen Ende (109) des Beschleunigungsrohres (103) verbindbar und durch mechanisches Auftreffen des Projektils (111) auf das distalseitige Anschlagselement (115) schwingungsanregbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) eine Verstelleinrichtung (131) zum Einstellen einer Länge zwischen dem proximalseitigen Anschlagselement (113) und dem distalseitigen Anschlagselement (115) und ein Arretierelement (143, 243) aufweist, sodass mittels der Verstelleinrichtung (131) eine Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar und mittels des Arretierelementes (143, 243) feststellbar ist.
2. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das distalseitige Anschlagselement (115) als Halterung (117) für die Sonotrode (121) ausgebildet ist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) die Sonotrode (121) und/oder die Krafterzeugungseinrichtung (151) aufweist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Beschleunigungsrohr (103) und die Verstelleinrichtung (131) und/oder das Arretierelement (143, 243) als Teleskoprohr ausgebildet sind. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verstelleinrichtung (131) ein Begrenzungselement (135, 235) aufweist, wobei das Begrenzungselement (135, 235) in den Hohlraum (105) des Beschleunigungsrohres (103) einschiebbar und dadurch die Länge der Beschleunigungsstrecke einstellbar ist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Begrenzungselement (135, 235) das proximalseitige Anschlagselement (113) und/oder ein Dichtelement 127) zum Abdichten einer Außenoberfläche des Begrenzungselementes (135, 235) und einer Innenoberfläche des Beschleunigungsrohres (103) aufweist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (143, 243) als Rastelement, Schraubelement, Klemmelement, Spannelement und/oder als schaltbares Magnetelement ausgebildet ist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Arretierelement (143, 243) ein Sicherungselement (169) zum Verhindern eines Lösens des Arretierelementes (143, 243) aufweist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) mindestens einen Sensor, insbesondere eine Lichtschranke (163), ein Näherungssensor (161, 167) und/oder ein Piezoelement (165), zum Bestimmen einer Position des Projektils (111) im Beschleunigungsrohr (103) aufweist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Krafterzeugungseinrichtung (151) eine proximalseitige Druckgaszufuhr (155) in den Hohlraum (105) des Beschleunigungsrohres (103) und/oder ein Druckgasreservoir (159) mit einem Ventil (157) am distalen Ende (109) des Beschleunigungsrohres (103) aufweist. Lithotripsievorrichtung (101, 201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lithotripsievorrichtung (101, 201) eine Steuer- und/oder Regeleinrichtung zum Steuern und/oder Regeln des Hin- und Zurückbewegens des Projektils (111) aufweist. Lithotripsievorrichtung (201) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass außen um das Beschleunigungsrohr proximalseitig ein Gegenlager (271) und distalseitig ein Horn (277) angeordnet sind und zwischen dem Gegenlager (271) und dem Horn (277) mindestens ein Piezoelement (283) als Schwingungsanreger angeordnet und mechanisch gekoppelt ist, wobei das Horn (277) das distalseitige Anschlagselement (115) aufweist und/oder das Horn (277) mit dem distalseitigen Anschlagselement (115) und/oder der Sonotrode (121) verbindbar ist und das mindestens eine Piezoelement (283) elektrisch mit einem zuordenbaren Ultraschallgenerator verbindbar ist, sodass eine kombinierte Schwingungsanregung der Sonotrode (121) mittels der Krafterzeugungseinrichtung (151) und dem mindestens einem Piezoelement (283) realisierbar ist. Verfahren (301) zum Einstellen einer Beschleunigungsstrecke eines Beschleunigungsrohres (103) einer Lithotripsievorrichtung (101, 201), wobei die Lithotripsievorrichtung (101, 201) das Beschleunigungsrohr mit einem Hohlraum (105) und einem bewegbaren Projektil (111) in dem Hohlraum (105), ein distalseitiges Anschlagselement (115), ein proximalseitiges Anschlagselement (113), eine Verstelleinrichtung (131) und ein Arretierelement (143, 243) aufweist, und die Beschleunigungsstrecke für das Projektil (111) zwischen dem proximalseitigen Anschlagelement (113) und dem distalseitigen Anschlagselement (115) angeordnet ist, mit folgenden Schritten:
- Einstellen einer Länge der Beschleunigungsstrecke durch räumliches Verschieben (303) des proximalseitigen Anschlagselementes (113) und/oder des distalseitigen Anschlagselementes (115) mittels der Verstelleinrichtung (131), und
Arretieren (305) der eingestellten
Beschleunigungsstrecke mittels des Arretierelementes (143, 243).
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