DE2351247B2

DE2351247B2 - Einrichtung zum Zertrümmern von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen

Info

Publication number: DE2351247B2
Application number: DE2351247A
Authority: DE
Inventors: Armin 7990 Friedrichshafen Behrendt; Guenter Dr. 7758 Meersburg Hoff
Original assignee: Dornier System GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1973-10-12
Filing date: 1973-10-12
Publication date: 1975-10-23
Also published as: DE2351247A1; CH574734A5; IT1021603B; FR2247195A1; FR2247195B1; NL7412768A; US3942531A; GB1449699A

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Zertrümmern von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen mit einer Fokussierungskammer. die ein Teil eines Rotationsellipsoids ist und in deren einem Brennpunkt Stoßwellen durch Funkenentladung erzeugbar sind.

Aus »Elektrotechnik und Maschinenbau«, 1973, Heft 4, S. 15b bis 164, ist es bekannt, für die Zerstörung von Konkrementen (Harnsteinen, Nierensteinen, Gallensteinen od. dgl.) eine Funkenkammer zu verwenden, in deren einem Brennpunkt eine Funkenstrecke und in deren anderem Brennpunkt sich die Mitte einer Stahlmembran befindet. Mit der Mitte dieser Membran ist ein dünner Leiter (Lithotriptor) fest verbunden, der durch Körperhöhlen und Kanäle bis zum Konkrement geführt wird. Der Leiter dient zur Übertragung der von der Membran ausgehenden Schlagwirkung und sein linde steht in Berührungskontakt mit dem Konkrement. Dies bringt zwar gegenüber anderen bekannten Einrichtungen (DTPS 12 18 112) den Vorteil, daß die Arbeitsfunkenstrecke nicht in unmittelbarer Nähe des Steins liegen muß und daß keine hochspannungsführenden, isolierten Leitungen in den Körper eingeführt werden müssen, hat aber immer noch den entscheidenden Nachteil, daß ein Körperhöhlen und Kanäle durchlaufender Leiter den mechanischen Kontakt zwischen dem Ort der Energieerzeugung und dem Konkrement sicherstellen muß. Darüber hinaus führen Krümmungen des Leiters zu erheblichen Energieverlusten.

Bekannt ist ferner ein Gerät zur Zerkleinerung von Nierensteinen (DT-PS 12 59 503). Hierbei ist ein Fräskopf vorgesehen, der in den Körper des Lebewesens eingeführt wird. Ein antreibbarer Fräsnadelkopf bewirkt die mechanische Zerstörung des Nierensteins. Während der Zerkleinerung des Nierensteins oder seines Herausführcns müssen die bekannten Einrichtungen <!ie Nierensteine berühren, so daß das Einführen von Geraten in den menschlichen Körper unvermeidlich ist. Dies bedeutet eine langwierige und schwierige Operation; darüber hinaus können auch die Kanäle Beschädigungen erleiden, so daß ein operativer Eingriff notwendig ist.

Ls ist weiter bekannt (US-PS 32 37 623), einzelne Zellen eines Zellverbandes im Auge oder Gehirn mittels Ultraschall durch punktförmige Felder höherer Temperatur zu zerstören, wobei Fokussiereinrichtungen verwendet werden, jedoch ist dieses Verfahren nicht auf die Zertrümmerung von Konkrementen anwendbar, weil die Energiedichte zu gering ist und weil sich Steine hinsichtlich ihrer physikalischen Eigenschaften wesentlich von dem sie umgebenden Gewebe unterscheiden. Zur Erzeugung von Ultraschallstößen höchster Leistung wird gemüß DT-PS 9 14 950 eine Unterwasserfunkenstrecke verwendet, die zur Einwirkung auf feste Körper mit einer Membran verschlossen ist. "Anwendung finden solche Schallquellen bei der Strukturbeeinflussung von Gemischen und auch in der Nachrichtentechnik, insbesondere Echomeßtechnik.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine außerhalb des Körpers von Lebewesen befindliche Einrichtung zu schaffen, die es ermöglicht, im Inneren des Körpers vorhandene Konkremente zu zerstören.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge löst, daß die Fokussierungskammer zwischen beiden Brennpunkten mittels einer elastischen Membran verschlossen ist. daß die Membran luftspaltlos am Körper anliegt, und daß sich das Konkrement im zweiten Brennpunkt befindet.

Durch die erfindungsgemäße Einrichtung ergeben sich erhebliche Vorteile. Die Zerstörung von Nierensteinen ist ohne jeglichen operativen Eingriff oder die Einführung von Sonden möglich. Der Nierenstein wird beispielsweise mittels eines Röntgenbildes in seiner Größe und seiner Lage im Körper des Patienten lokalisiert. Dann wird der Stein mittels dosierbarer und fokussierter Stoßwellen beaufschlagt, so daß er zu einem feinen Grieß zerfällt, der leicht auf natürliche Weise aus dem Körper herausgeschwemmt wird. Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, daß Stoßwellen an Material mit geringer Zugfestigkeit immer dann einen Abplatz- oder Zerstörungseffekt verursachen, wenn ein Übergang von einem Medium mit hohem zu einem Medium mit niedrigem Schallwellenwiderstand vorliegt. Es ist nun herausgefunden worden, daß der Schallwellenwiderstand des menschlichen oder tierischen Gewebes ungefähr dem Schallwellenwiderstand des Wassers entspricht. Aus diesem Grund wird als Koppelglied zwischen dem Körper und dem Stoßwellenerreger ein mit einem flüssigen Medium (z. B. Wasser) gefülltes Koppelglied in Form eines Wellenleiters verwendet. Sorgt man dafür, daß die Stoßwellen auf das Konkrement fokussiert sind, so werden andere Körperteile nicht in Mitleidenschaft gezogen. Versuche haben ergeben, daß die Knochen des menschlichen Körpers wegen ihrer hohen Zugfestigkeit und der Kürze des Impulses nicht beschädigt werden.

Die Zerstörung von Konkrementen ist wesentlich abhängig von der Flanken-Steilheit des Druckanstieges. Die Größe der abplatzenden Teile hingegen wird bestimmt von der Dauer des Stoßwellenimpulses. Um ein großes Konkrement zu zerstören, kann es vorteilhaft sein, einen ersten Impuls längerer Dauer einzusetzen, damit das Konkrement in größere Stücke zerbricht. Anschließend kann mit sehr kurzzeitigen Impulsen die Zerkleinerung in Bruchstücke erfolgen, die auf natürlichem Weg durch die Harnleiter ausgespült werden können. Um Bruchstücke von etwa Millimetergröße zu erhalten, sind Stoßwellendauern von etwa 10-^bsec erforderlich. Zur vollständigen Zerstörung eines Nierensteins von etwa 1 cm Durchmesser in abgangsfähige Bruchstücke sind etwa 5 bis 10 Stoßwellen erforderlich.

Weitere Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus den Figuren, die nachfolgend beschrieben sind. Es zeigt

F i g. 1 eine prinzipielle Darstellung einer Einrichtung zum berührungsfreien Zertrümmern von im Körper von Lebewesen befindlichen Konkrementen in

Draufsicht, und

F-" i g. 2 eine prinzipielle Darstellung einer Fokussiereinrichtung zur Bündelung der Stoßwellen im Bereich des Konkrements in Draufsicht.

F i g. 1 zeigt in Draufsicht einen menschlichen Körper 1. in dem sich ein Konkreme ·\ 2 befindet. Das Konkrement 2 kann ein Gallen-, Blasen- oder Nierenstein sein. Auf die Haut 3 des Körpers 1 ist eine Fokussie· rungskammer 4 aufgesetzt. Im Innenraum 5 uer Fokussierungskammer 4 befindet sich ein Medium, das in seiner Dichte und damit auch in seinem Schallwellenwiderstand der Dichte des menschlichen Körpers entspricht. Es ist herausgefunden worden, daß hierfür Wasser verwendet werden kann. Im Innenraum 5 ist ferner ein Stoßwellenerreger 6 angeordnet, der in F i g. 2 vergrößert dargestellt ist. Vom Sioßwellenerreger 6 gehen Leitungen 7. 8 zu einem Kondensator 9 und zu einer Steuereinrichtung 10. Eine Stromquelle ist bei 11 vorgesehen.

Aus Fig. 2 ist deutlich zu erkennen, daß der Stoßwellenerreger 6 eine Funkentladungsstrecke ist, die sich in einem Brennpunkt eines Teils eines Rotationsellipsoids befindet, das die Fokussierungskammer 4 bildet. Am Ende der FokussienrngsKammer befindet sich eine Membran 15, die ohne Luftspalt auf die Haut 3 des Körpers 1 aufgesetzt ist. Durch Betätigung der Steuer-S einrichtung 10 werden von der Funkentladungsstrecke 6 Stoßwellen durch den mit Wasser gefüllten Innenraum 5 geschickt und an den Wänden des Rotationsellipsoids reflektiert. Sie durchlaufen nun erneut den Innenraum 5 und gelangen durch die Membran 15 und

so den Körper 1 gebündelt zum Konkrement 2, das sich im zweiten Brennpunkt befindet. Die Wandung des Rotationsellipsoids besteht beispielsweise aus Metall. Mittels der Steuereinrichtung IO kann die Impulsdauer und die Impulsstärke des Stoßwellenerregers variiert werden. Durchgeführte Versuche mit einer Spannung von 10 kV bei 70 Hz haben zur Zerstörung von Nierensteinen zu Grieß geführt.

Dem behandelnden Arzt stehen mehrere Fokussierungskammern unterschiedlicher Abmessungen zur Verfugung, so daß den anatomischen Gegebenheiten der Patienten Rechnung getragen werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Einrichtung zum Zertrümmern von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen mit einer Fokussierungskarnmer. die ein Teil eines Rotationsellipsoids ist und in deren einem Brennpunkt .Stoßwellen durch Funkentladung erzeugbar sind, dadurch gekennzeichnet. daß die Fokussierungskammer (4) zwischen beiden Brennpunkten mittels einer elastischen Membran (15) verschlossen ist. daß die Membran luftspaltlos am Körper (1) anliegt, und daß sich das Konkrement (2) im zweiten Brennpunkt befindet.

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