[0001] Die Erfindung betrifft eine Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung
des ausgesandten Stoßwellenimpulses.
[0002] Eine Stoßwellenquelle ist auf medizinischem Gebiet beispielsweise Bestandteil eines
Lithotripters zur Zertrümmerung von Nierensteinen. Zu diesem Zweck wird von außen
über ein Koppelmedium ein Stoßwellenimpuls in den Patienten eingeleitet. Dieser Stoßwellenimpuls
wird in der Regel auf den Bereich des Konkrementes fokussiert.
[0003] Bei länglichen oder nebeneinanderligenden Konkrementen kann es nützlich sein, eine
Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus zur Verfügung zu haben. Eine solche Stoßwellenquelle
ist beispielsweise aus der DE-PS 34 17 985, Spalte 4, Zeilen 36 bis 50, bekannt. Dort
wird als vorteilhaft die Verwendung eines axialen Linienfokus anstelle eines punktförmigen
Brennpunktes beschrieben. Weiterhin wird dort ausgesagt, daß eine Fokusverbreiterung
senkrecht zur Ausbreitungsrichtung der Stoßwelle bei gleicher Druckamplitude im Fokus
eine Erhöhung der Stoßwellenenergie proportional zur Frontfläche erfordern würde,
was zu einer wesentlichen Erhöhung der Belastung der die Stoßwelle erzeugenden Elektroden
und des Patienten führt. Bei der dort eingesetzten Stoßwellenquelle unter Zuhilfenahme
von Zündelelektroden entstehen also Nebeneffekte, deretwegen die Ausbildung eines
Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des Stoßwellenimpulses bisher als nachteilig
bewertet wurde.
[0004] Sogenannte Stoßwellenrohre mit Membran und Flachspule sind z. B. aus der DE-OS 33
28 051 (= VPA 83 P 3248) bekannt. Eine in der Lithotripsie eingesetzte Flachspule
mit konkav-sphärischer Oberfläche ist aus dem DE-GM 84 13 031.8 bekannt.
[0005] Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß ein Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung
dennoch vorteilhaft ist, wenn bei der Stoßwellenquelle auf Zündelektroden und damit
auf kostspieligen Ersatzbedart verzichtet wird, sowie davon, daß bei einer Lage von
Konkrementen quer zur Ausbreitungsrichtung der Stoßwelle eine simultane Beschallung
zu verkürzter Behandlungsdauer, geringer Patientenbelastung und erhöhter Wirtschaftlichkeit
führt.
[0006] Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Stoßwellenquelle der eingangs genannten
Art so auszubilden, daß ein Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung entsteht unter
Verwendung einer relativ langlebigen Stoßwellenquelle ohne Zündelektroden.
[0007] In einer ersten Ausführungsform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
eine an sich bekannte Membran und eine an sich bekannte Flachspule zur elektromagnetischen
Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine konkav-zylindrische Formgebung der
Flachspule.
[0008] In einer zweiten Ausführungsform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
eine an sich bekannte Membran und eine an sich bekannte Flachspule zur elektromagnetischen
Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine dieser Membran nachgeordneten konkav-zylindrisch
geformte akustische Linse.
[0009] In einer dritten Ausführungsform wird diese Aufgabe erfindungsgemäß gelöst durch
zwei nebeneinander angeordne te Stoßwellengeneratoren mit Punktfokus, deren Hauptstrahlrichtungen
im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
[0010] Zu den bekannten Vorteilen des Linienfokus, wie z. B. größerer Wirkungsbereich, kommen
bei einer solchermaßen ausgestatteten Stoßwellenquelle die Vorteile hinzu, die sich
durch Weglassen der Zündelektroden ergeben. Dies ist insbesondere für die Lithotripsie,
z. B. von Nierensteinen, von Bedeutung. Die Flachspule kann mit einem Spannungsimpuls
beaufschlagt werden, welcher nur geringfügig größer ist als im Falles eines Punktfokus.
So z. B. haben Versuche gezeigt, daß eine Spannungserhöhung von 15 kV im Falle des
Punktfokus auf 19 kV für einen Linienfokus bei Verwendung einer konkav-zylindrischen
Linse ausreichend ist, um die -6 dB-Fokuszone des Punktfokus von 8 mm auf ca. 40 mm
beim Linienfokus zu vergrößern. Durch diese verhältnismäßig kleine Spannungserhöhung
treten keine Nachteile bezüglich der Lebensdauer der Flachspule auf, und die Belastung
des Patienten mit Stoßwellenenergie bleibt weiterhin unkritisch. Die Effektivität
des Lithotripters wird aber wesentlich gesteigert, so daß eine geringere Behandlungsdauer
erforderlich ist.
[0011] Weitere Vorteile und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung
von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Es zeigen:
Fig. 1 eine Stoßwellenquelle für die Nierenstein-Lithotripsie mit beidseitig konkav-zylindrisch
geformter Linse im Querschnitt,
Fig. 2 eine Stoßwellenquelle mit konkav-zylindrisch geformter Flachspule im Querschnitt,
Fig. 3 eine rechteckförmige Flachspule in der Aufsicht,
Fig. 4 eine elliptisch gestaltete Flachspule in der Aufsicht,
Fig. 5 eine Flachspule mit zwei nebeneinander angeordneten quadratischen Spiralen
in der Aufsicht und
Fig. 6 eine Explosionszeichnung einer rechteckförmigen Stoßwellenquelle mit konkav-zylindrischer
Linse.
[0012] In Fig. 1 ist ein Stoßwellengenerator 1 gezeigt, dem eine Linse 3 nachgeordnet ist.
Der Stoßwellengenerator 1 ist an sich im Stand der Technik bekannt. Er besteht z.
B. aus einer kreisförmigen Spule, welcher durch eine Isolierfolie getrennt eine runde
Kupfermembran vorgelagert ist. Wird an die Flachspule ein Hochspannungsimpuls gelegt,
so wird die Kupfermembran aufgrund elektromagnetischer Kräfte schlagartig fortbewegt.
Es entsteht ein Stoßwellenimpuls, welcher über ein Koppelmedium zu der Linse 3 übertragen
wird. Ein solcher Stoßwellengenerator 1 hat im allgemeinen einen punktförmigen Fokus.
[0013] Die Linse 3 ist vorliegend eine beidseitig konkav-zylindrisch geschliffene Linse,
die sich um einiges senkrecht zur Papierebene erstreckt. Es ist auch möglich, die
Linse 3 lediglich an ihrer Eintrittsseite 3a oder an ihrer Austrittsseite 3b konkav-zylindrisch
auszubilden. Zwischen der Linse 3 und dem Körper eines zu behandelnden Patienten
P befindet sich eine mit Wasser gefüllte Vorlaufstrecke 5, welche von einer Abschlußmembran
7 begrenzt ist. Die Abschlußmembran 7 liegt dabei luftblasenfrei an dem Patienten
5 an. Wichtig ist, daß durch die Linse 3 kein punktförmiger Brennpunkt entsteht, sondern
ein Linienfokus L, welcher senkrecht zur zentralen Ausbreitungsrichtung Z verläuft.
[0014] Der Stoßwellengenerator 1 und die Linse 3 bilden zusammen eine Stoßwellenquelle,
welche die Zentrumsachse Z aufweist. Um eine Lageänderung des Linienfokus L zu erreichen
ist die Linse 3 um die Zentrumsachse Z drehbar. Dieses kann beispielsweise durch einen
Halbrunden Zahn kranz 9 im Zusammenspiel mit einem Ritzel 11 erreicht werden. Der
Zahnkranz 9 ist dabei an der Linse 3 und das Ritzel 11 an einer Gehäusewand der Stoßwellenquelle
1, 3 befestigt. Durch Drehen des Ritzels 11 entlang dem gekrümmten Doppelpfeil 13,
z. B. von Hand, wird die Linse 3 und damit auch der Linienfokus L um die Zentrumsachse
Z gedreht. Weiterhin ist ein Schlitten 15 vorgesehen, welcher in einer Nut des Stoßwellengeneratorgehäuses
verläuft und in Richtung des Doppelpfeils 17 verschiebbar ist, z. B. ebenfalls von
Hand. Durch Verschieben des Schlittens 15 wird die Linse 3 weiter weg vom oder näher
zum Stoßwellengenerator 1 positioniert. Dadurch läßt sich der Linienfokus L entlang
der Zentrumsachse Z verschieben. Die Drehung des Linienfokus L eröffnet die Möglichkeit,
den Stoßwellenimpuls jeweils auf das Behandlungsgebiet nachzuführen, wenn dieses
seine Lage verändert; sie gestattet es, besonders empfindliche Zonen zu meiden. Dabei
ist es zweckmäßig, eine Orientierung des Linienfokus L im Bildsystem der zugehörigen
Ortungseinrichtung (nicht gezeigt) einzublenden.
[0015] In Fig. 2 ist eine zweite Ausführungsform einer Stoßwellenquelle dargestellt. Auf
einem Flachspulenträger 20 ist eine Flachspule 22 aufgebracht, deren Oberfläche konkav-zylindrisch
ausgebildet ist. Die Flachspule 22 ist dabei vorzugsweise nach einer der in den Fig.
3 bis 5 bezeigten Formen ausgeführt. Vor der Flachspule 22 ist von einer Isolierfolie
getrennt eine Membran 24 angeordnet. Die Membran 24 ist durch einen Spannflansch
26 an den Flachspulenträger 20 randseitig angedrückt. In diesem Fall liegt eine Stoßwellenquelle
vor, in welche die Fokussierungseinrichtung integriert ist. Beim Wegschlagen der
Membran 24 aufgrund der bereits erwähnten elektromagnetischen Kraftwirkung bei Anlegen
eines Spannungsimpulses wird direkt ein Stoßwellenimpuls erzeugt, welcher sich in
einem Linienfokus L sammelt, also senkrecht zur Papierebene. Auch hier ist es zweckmäßig,
die Stoßwellenquelle um ihre Zentrumsachse Z drehbar auszubilden, um sich der Behandlungssituation
anzupassen und um besonders emplfindliche Zonen im Patienten zu meiden.
[0016] In den Figuren 3 bis 5 sind geeignete Formen für eine Flachspule 23A, 23B, 23C angegeben,
wie sie entweder als ebene Spule zur Erzeugung eines Stoßwellenimpulses mit rechteckförmigem
Querschnitt in Verbindung mit einer konkav-zylindrischen Linse gemäß Fig. 1 oder
aber direkt als rechteckförmige Flachspule, welche gemäß Fig. 2 konkav-zylindrisch
gekrümmt ist, zu verwenden ist. Fig. 3 zeigt dabei eine einzige Spirale, die einen
rechteckförmigen Spiralgang aufweist. Fig. 4 zeigt eine elliptische Spiralform.
Fig. 5 zeigt zwei quadratische Spirallen, die nebeneinander angeordnet sind und dabei
eine rechteckförmige Spule ergeben, denn die beiden quadratischen Spiralen sind vorzugsweise
elektrisch parallel geschaltet.
[0017] Fig. 6 zeigt zur weiteren Veranschaulichung eine Explosionsdarstellung einer Stoßwellenquelle
mit ihren wesentlichen Elementen. Einem Spulenträger 30 mit aufgeklebter rechteckiger
Flachspule 33, die hier wieder zweiteilig ausgeführt ist, ist - durch eine Isolierfolie
(nicht gezeigt) getrennt - eine Membran 34 vorgelagert. Die Membran 34 wird von
einem Spannflansch 36 in zusammengesetztem Zustand gegen den Spulenträger 30 gedrückt.
Hinter dem Spannflansch 36 ist eine langgestreckte Linse 38 mit konkav-zylindrischer
Form angeordnet. Zwischen der Linse 38 und dem Patienten (nicht gezeigt) befindet
sich eine elastische Abschlußmembran 40. Die Stoßwellenquelle weist auch hier eine
Zentrumsachse Z auf, um welche sie entlang eines gekrümmten Doppelpfeiles 13 drehbar
ist. Durch Drehen kann der Linienfokus, der quer zur Ausbreitungsrichtung Z gebildet
wird, der Geometrie des zu zerstörenden Konkrements im Patienten angepaßt werden.
[0018] Die gezeigten Stoßwellenquellen lassen sich nicht nur auf dem Gebiet der Lithotripsie
einsetzen, sondern sind in der Medizin auch überall dort verwendbar, wo es auf eine
verbreiterte Stoßwellen-Einstrahlung ankommt.
1. Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des ausgesandten
Stoßwellenimpulses, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Membran (24) und eine an sich bekannte Flachspule (22)
zur elektromagnetischen Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine konkav-zylindrische
Formgebung der Flachspule (22) (Fig. 2).
2. Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des ausgesandten
Stoßwellenimpulses, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Membran und eine an sich bekannte Flachspule zur elektromagnetischen
Erzeugung des Stoßwellenimpulses sowie durch eine dieser Membran nachgeordneten konkav-zylindrisch
geformte akustische Linse (3) (Fig. 1).
3. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23B) eine elliptische Form aufweist (Fig. 4).
4. Stoßwellenquelle nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23A, 23C, 33) eine rechteckförmige Gestalt aufweist (Fig. 3).
5. Stoßwellenquelle nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23C, 33) aus zwei elektrisch parallel geschalteten, nebeneinander
angeordneten Spiralen besteht (Fig. 5, 6).
6. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (38) an ihrer Eintritts- und an ihrer Austrittsseite (3a, 3b) konkav-zylindrisch
geformt ist.
7. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Flachspule (23, 33) eben ausgebildet ist.
8. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie um ihre Zentrumsachse (Z) drehbar ist (Fig. 1, 6).
9. Stoßwellenquelle nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Linse (3) um ihre Zentrumsachse (Z) drehbar ist (Fig. 1).
10. Stoßwellenquelle mit einem Linienfokus quer zur Ausbreitungsrichtung des ausgesandten
Stoßwellenimpulses, gekennzeichnet durch zwei nebeneinander angeordnete Stoßwellengeneratoren (1) mit Punktfokus,
deren Hauptstrahlrichtungen im wesentlichen parallel zueinander ausgerichtet sind.
11. Stoßwellenquelle nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Stoßwellengenerator (1) eine Membran und eine Flachspule umfaßt.