DE102006062356B3

DE102006062356B3 - Medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stoßwellen

Info

Publication number: DE102006062356B3
Application number: DE102006062356A
Authority: DE
Inventors: Gerold Heine; Josef Katona; Jürgen Mayer
Original assignee: Storz Medical AG
Current assignee: Storz Medical AG
Priority date: 2006-12-22
Filing date: 2006-12-22
Publication date: 2008-04-24
Anticipated expiration: 2026-12-23
Also published as: US20090326425A1; EP2120836A1; WO2008077502A1

Abstract

Ein medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stoßwellen weist eine Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stoßwellen auf, die zumindest ein hin und her bewegliches Schlagteil (20; 20'; 21'), einen pneumatischen Antrieb (32) für das zumindest eine Schlagteil (20; 20'; 21') zum Beaufschlagen des zumindest einen Schlagteils (20; 20'; 21') mit Druck und zumindest einen Prallkörper (22; 22') aufweist, gegen den das zumindest eine Schlagteil (20; 20'; 21') zur Erzeugung der Druck- oder Stoßwellen im Prallkörper (22; 22') schlägt, sowie eine Steuerung (44) für den pneumatischen Antrieb (32). Die Steuerung (44) steuert den pneumatischen Antrieb (32) im Betrieb so, dass der Druck während zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schlägen des zumindest einen Schlagteils (20; 20'; 21') gegen den Prallkörper (22; 22') ununterbrochen an dem zumindest einen Schlagteil (20; 20'; 21') ansteht, so dass das zumindest eine Schlagteil (20; 20'; 21') diese zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schläge in einem Zeitabstand in einem Bereich von 2 ms bis 30 ms ausführt.

Description

Die Erfindung betrifft ein medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stoßwellen, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stoßwellen, die zumindest ein hin und her bewegliches Schlagteil, einen pneumatischen Antrieb für das zumindest einen Schlagteil zum Beaufschlagen des zumindest einen Schlagteils mit Druck und zumindest einen Prallkörper aufweist, gegen das das zumindest eine Schlagteil zur Erzeugung der Druck- oder Stoßwellen im Prallkörper schlägt, sowie mit einer Steuerung für den pneumatischen Antrieb.
Ein derartiges medizinisches Gerät ist aus dem Dokument DE 197 25 477 C2 bekannt.
Unter „Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers" ist im Sinne der vorliegenden Erfindung bspw. die Behandlung von Weichgewebe, insbesondere zur Schmerztherapie, die Behandlung von Knochengewebe, die Zertrümmerung von Körpersteinen, die Entfernung von Plaque in Gefäßen, die Behandlung der Zähne, aber auch das Entfernen von Knochenzement oder das Eintreiben von Knochennägeln oder -drähten zu verstehen.
Das aus dem o.g. Dokument DE 197 25 477 C2 bekannte medizinische Gerät dient zur Behandlung bei Knochenbrüchen, Enthesiopathien, Tendopathien oder auch bei Parodontose. Ein weiteres Einsatzgebiet dieses bekannten Geräts ist die Schmerztherapie im knochennahen Weichteilbereich des Haltungs- und Bewegungsapparates. Alle diese Anwendungen des bekannten medizinischen Geräts sind auch mit dem medizinischen Gerät der vorliegenden Erfindung durchführbar.
Das bekannte Gerät weist als Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stoßwellen ein periodisch bewegliches Schlagteil, einen pneumatischen Antrieb für das zumindest eine Schlagteil, zumindest einen Prallkörper und eine Steuerung für den pneumatischen Antrieb auf. Das Schlagteil des bekannten medizinischen Geräts ist ein entlang einer geraden Beschleunigungsstrecke hin und her bewegliches Projektil, das über einen Druckluftantrieb zwischen einer proximalen Ausgangsstellung und einer distalen Endstellung, in der das Schlagteil gegen den Prallkörper schlägt, bewegt wird.
Bei dem bekannten Gerät wird das Schlagteil periodisch mit Druck einer Druckquelle beaufschlagt, wobei zwischen jedem Schlag des Schlagteils gegen den Prallkörper die Druckbeaufschlagung des Schlagteils unterbrochen wird, damit das Schlagteil in seine proximale Ausgangsposition zurückkehren kann. Die periodische Druckbeaufschlagung des Schlagteils erfolgt über die Ansteuerung eines Ventils zwischen der Druckluftquelle und dem Druckluftanschluss am proximalen Ende des Handstücks, in dem das Schlagteil angeordnet ist. Da sich nach jedem erneuten Öffnen des Ventils nach einer Unterbrechung der Druckbeaufschlagung der von der Druckluftquelle bereitgestellte Druck durch die Druckluftleitung erneut aufbauen muss, besitzt die Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stoßwellen des bekannten Geräts eine gewisse Trägheit, zu der zusätzlich die endlichen Schaltzeiten des Ventils beitragen. Die Folge ist, dass die Schlagfrequenz des Schlagteils des bekannten Geräts 30 Hz nicht übersteigt. Bei manchen Verwendungen eines solchen medizinischen Gerätes ist jedoch eine Erzeugung von mechanischen Druck- oder Stoßwellen mit einer höheren Erzeugungsrate wünschenswert.
Um bei dem bekannten Gerät eine höhere Schlagfrequenz des Schlagteils zu erreichen, könnte die Beschleunigungsstrecke des Schlagteils kürzer ausgestaltet werden, was jedoch nachteilhafterweise bewirkt, dass das Schlagteil keine ausreichende Endgeschwindigkeit beim Aufprallen auf den Prallkörper besitzt, die bei dem bekannten Gerät zwischen 5 m/s und 20 m/s liegen soll.
Weitere medizinische Geräte zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stoßwellen, die auf dem gleichen Druck- oder Stoßwellenerzeugungskonzept beruhen wie das zuvor genannte bekannte Gerät, sind aus den Dokumenten DE 198 59 135 A1 , DE 196 18 972 A1 und DE 196 24 446 C1 bekannt. Das aus dem zuerst genannten Dokument bekannte Instrument dient zum Eintreiben von Drahtstiften in Knochenmaterial, was vorliegend ebenfalls als Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers verstanden wird. Das an zweiter Stelle genannte Dokument offenbart ein medizinisches Gerät zur Zertrümmerung von Körpersteinen, und das an dritter Stelle genannte Dokument betrifft ein medizinisches Gerät zur Entfernung von Knochenzement. Das medizinische Gerät der vorliegenden Erfindung ist für diese Anwendungsfälle ebenfalls geeignet.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein medizinisches Gerät der eingangs genannten Art anzugeben, mit dem Druck- oder Stoßwellen mit einer höheren Schlagfrequenz erzeugt werden können.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe hinsichtlich des eingangs genannten medizinischen Geräts dadurch gelöst, dass die Steuerung den pneumatischen Antrieb im Betrieb so steuert, dass der Druck während zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schlägen des zumindest einen Schlagteils gegen den Prallkörper ununterbrochen an dem zumindest einen Schlagteil ansteht, so dass das zumindest eine Schlagteil diese zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schläge in einem Zeitabstand in einem Bereich von 2 ms bis 30 ms ausführt.
Bei dem erfindungsgemäßen medizinischen Gerät wird die Druckbeaufschlagung des zumindest einen Schlagteils nicht wie bei dem bekannten Gerät nach jedem Schlag des zumindest einen Schlagteils gegen den Prallkörper unterbrochen, sondern der Druck steht über eine Abfolge von zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schlägen des zumindest einen Schlagteils gegen den Prallkörper an. Zu Beginn einer Druckbeaufschlagungsperiode wird das Schlagteil zunächst aus seiner proximalen Ausgangsstellung zum Prallkörper hin beschleunigt und prallt dann gegen den Prallkörper, an dem das Schlagteil zurückprallt und wieder in Richtung seiner Ausgangsstellung hin zurückbewegt wird, wobei es bei dieser Rückwärtsbewegung gegen den weiter anstehenden Druck läuft und dabei bis zur Geschwindigkeit Null abgebremst wird. Bei weiter anstehendem Druck wird das Schlagteil wieder nach distal beschleunigt und prallt ein zweites Mal gegen den Prallkörper, wobei der Zeitabstand zwischen den beiden zuvor genannten Schlägen in einem Bereich von 2 ms bis 30 ms (Millisekunden), vorzugsweise 2 ms bis 20 ms, liegt. Dieser im Vergleich zu dem bekannten Gerät kürzere Zeitabstand zwischen den zwei aufeinanderfolgenden Schlägen wird zum einen dadurch ermöglicht, dass der Druck nach einem Unterbrechen der Druckbeaufschlagung wie bei dem bekannten Gerät nicht von neuem mit den entsprechenden Verzögerungszeiten aufgebaut werden muss, sondern weiterhin an dem Schlagteil ansteht, und außerdem endliche Ventilschaltzeiten den erneuten Druckaufbau ebenfalls nicht verzögern.
Prinzipiell kann die Steuerung so ausgelegt sein, dass sie den Druck an dem Schlagteil so lange anstehen lässt, bis dieses eine Folge von mehreren, bspw. fünf oder mehr Schlägen hintereinander ausgeführt hat.
Die während des ununterbrochen anstehenden Druckes erfolgende Rückwärtsbewegung des zumindest einen Schlagteils nach dem Aufprall gegen den Prallkörper kann alleine durch den Rückstoß bewirkt sein, oder durch eine Unterstützung der Rückwärtsbewegung mittels eines Gegendrucks, der bspw. in einer Staukammer wie bei dem bekannten Gerät erzeugt wird.
Mit dem erfindungsgemäßen Gerät können Druck- oder Stoßwellen mit einer mittleren Schlagfrequenz erzeugt werden, die die Schlagfrequenzen des bekannten Geräts deutlich übersteigt, wodurch die Wirksamkeit des erfindungsgemäßen Geräts in Bezug auf die Behandlung von bspw. biologischem Gewebe, insbesondere in der Schmerztherapie, verbessert werden kann.
Vorzugsweise führt das zumindest eine Schlagteil bei ununterbrochen anstehendem Druck zumindest fünf aufeinanderfolgende Schläge gegen den Prallkörper aus.
Die mögliche Anzahl an aufeinanderfolgenden Schlägen des zumindest einen Schlagteils bei ununterbrochen anstehendem Druck wird davon abhängen, wie hoch der an dem zumindest einen Schlagteil anstehende Druck ist, und wie lang die Beschleunigungsstrecke des Schlagteils ist, die nach jedem Schlag geringer wird.
Eine mittlere Schlagfrequenz des zumindest einen Schlagteils bei ununterbrochen anstehendem Druck liegt vorzugsweise im Bereich von 30 Hz bis 200 Hz (Hertz).
In diesem Frequenzbereich, der den Frequenzbereich des bekannten Geräts deutlich übersteigt, können für bestimmte Anwendungen, insbesondere in der Schmerztherapie, besonders gute Therapiewirkungen erzielt werden.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung liegt eine Aufprallgeschwindigkeit des zumindest einen Schlagteils zumindest beim ersten Schlag gegen den Prallkörper nach Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils mit Druck im Bereich von 20 m/s bis 60 m/s (Meter/Sekunde).
Eine solche hohe Aufprallgeschwindigkeit des Schlagteils beim ersten Schlag gegen den Prallkörper hat den Vorteil, dass bei dem zumindest einen bei ununterbrochen anstehendem Druck weiteren Schlag des Schlagteils gegen den Prallkörper noch eine ausreichend hohe Aufprallgeschwindigkeit erzielt wird. Hierbei ist zu berücksichtigen, dass bei ununterbrochen anstehendem Druck die Beschleunigungsstrecke des Schlagteils nach jedem Schlag geringer werden kann, so dass bei dieser Ausgestaltung auch noch nach einer Folge von bspw. fünf aufeinanderfolgenden Schlägen bei ununterbrochen anstehendem Druck eine ausreichend hohe Aufprallgeschwindigkeit des Schlagteils zur Erzeugung mechanischer Druck- oder Stoßwellen im Prallkörper vorhanden ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung wird die Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils mit Druck nach den zumindest zwei Schlägen des zumindest einen Schlagteils unterbrochen und nach einer Unterbrechungszeit erneut aufgenommen.
Hierbei ist es von Vorteil, dass nach einer bestimmten Anzahl von aufeinanderfolgenden Schlägen des zumindest einen Schlagteils gegen den Prallkörper bei ununterbrochenem Druck das Schlagteil durch die Unterbrechung der Druckbeaufschlagung wieder in seine ursprüngliche Ausgangsstellung zurückkehren kann, wonach die Druckbeaufschlagung von neuem erfolgt, und dann wie oben beschrieben bei ununterbrochen anstehendem Druck eine Folge von zumindest zwei Schlägen gegen den Prallkörper erreicht wird. Mit der vorliegenden Ausgestaltung kann das erfindungsgemäße Gerät somit vorteilhafterweise im Dauerbetrieb arbeiten.
Vorzugsweise ist eine Aufprallgeschwindigkeit des zumindest einen Schlagteils beim letzten Schlag gegen den Prallkörper vor Unterbrechung der Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils mit Druck größer als 3 m/s.
Hierbei ist es von Vorteil, dass auch der letzte Schlag des zumindest einen Schlagteils gegen den Prallkörper vor Unterbrechung der Druckbeaufschlagung eine Druck- oder Stoßwelle ausreichender Energie erzeugen kann.
Im Zusammenhang mit den beiden zuvor genannten Ausgestaltungen ist eine Wiederholfrequenz der Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils mit Druck kleiner als 1/T, wobei T die Zeitdauer einer ununterbrochenen Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils mit Druck ist.
Die Repetitionsfrequenz der Druckbeaufschlagung des zumindest einen Schlagteils ist somit an die Zeitdauer der ununterbrochenen Druckbeaufschlagung angepasst, und kann insbesondere so eingestellt sein, dass die Erzeugung der mechanischen Druck- oder Stoßwellen mit durchgehend hoher Frequenz möglich ist.
In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung weist das erfindungsgemäße Gerät einen Applikator zum Einkoppeln der im Prallkörper erzeugten Druck- oder Stoßwellen in dem menschlichen oder tierischen Körper auf, wobei der Applikator durch den Prallkörper selbst gebildet wird.
Diese Maßnahme führt zu einer konstruktiv einfachen Ausgestaltung des Gerätes, in dem die Druck- oder Stoßwellen im Applikator selbst erzeugt werden, von dem sie dann in den Körper eines Patienten eingekoppelt werden können.
Im Sinne der vorliegenden Erfindung ist unter einer Druck- oder Stoßwellenerzeugung zumindest auch eine begrenzte translatorische Bewegung des Prallkörpers bzw. Appliklators zu verstehen, bzw. ist eine solche translatorische Bewegung auch eine Quelle der Druck- oder Stoßwellenerzeugung.
Für eine wirksame Erzeugung von Druck- oder Stoßwellen ist ein maximaler Hub des Applikators vorzugsweise kleiner oder gleich 2 mm, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5 mm.
Weiter vorzugsweise ist eine Geschwindigkeit des Applikators nach dem Schlag des zumindest einen Schlagteils kleiner oder gleich 5 m/s.
In Verbindung mit der zuvor genannten bevorzugten Bemessung des maximalen Hubs des Applikators kann dieser von dem Schlagteil, insbesondere bei einer sehr hohen Schlagfrequenz des Schlagteils, bei ununterbrochen anstehendem Druck getroffen werden, bevor der Applikator wieder in seine Ruhestellung zurückgekehrt ist. Mit anderen Worten erfährt der Applikator bspw. zwei aufeinanderfolgende Schläge, bevor der Applikator in seine Ruhelage zurückgekehrt ist.
Für die Verwendung des erfindungsgemäßen medizinischen Geräts für die Schmerztherapie weist der Applikator ein stumpfes distales Ende auf, so dass der Applikator auf die Hautoberfläche eines Patienten aufgesetzt werden kann, ohne die Haut zu verletzen.
In weiteren bevorzugten Ausgestaltungen ist der Prallkörper aus einem oder mehreren Metallen, einer Metalllegierung und/oder aus einem Kunststoff aufgebaut, und weiter vorzugsweise ist das zumindest eine Schlagteil aus einem oder mehreren Metallen, einer Metalllegierung und/oder aus einem Kunststoff aufgebaut.
Dabei ist es weiterhin bevorzugt, wenn das zumindest eine Schlagteil härter ist als der Prallkörper.
Ein maximaler Hub der hin- und hergehenden Bewegung des zumindest einen Schlagteils ist vorzugsweise größer oder gleich 5 cm.
Der von dem pneumatischen Antrieb bereitgestellte Druck ist vorzugsweise kleiner oder gleich 6 bar.
Weiterhin ist es bevorzugt, wenn eine Mehrzahl von Schlagteilen vorhanden ist, die gegen den Prallkörper schlagen.
Das Vorsehen mehrerer Schlagteile ermöglicht es vorteilhafterweise, die Schlagfrequenz weiter zu erhöhen, indem bspw. die Schlagteile unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagbar sind, wie in einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung vorgesehen ist. Die Schlagteile können somit nacheinander in kurzen Zeitabständen gegen den Prallkörper schlagen, wenn es bevorzugt ist, die Schlagfrequenz zu erhöhen.
Zur Erhöhung der Schlagenergie schlagen die Schlagteile vorzugsweise gemeinsam gegen den Prallkörper.
Wenn der pneumatische Antrieb des erfindungsgemäßen Gerätes mehrere Schlagteile aufweist, laufen diese vorzugsweise in konzentrisch zueinander angeordneten Rohren, die vorzugsweise jeweils separat mit Druck beaufschlagbar sind.
Des Weiteren weist der pneumatische Antrieb des erfindungsgemäßen Geräts vorzugsweise zumindest ein von der Steuerung steuerbares Ventil auf, über das das zumindest eine Schlagteil mit Druck beaufschlagt wird.
Weiter vorzugsweise kann der pneumatische Antrieb zumindest zwei von der Steuerung steuerbare Ventile aufweisen, die getrennt, vorzugsweise wechselweise ansteuerbar sind.
Hierbei ist von Vorteil, dass durch eine wechselweise Öffnung und Schließung der zumindest zwei Ventile die durch die endlichen Schaltzeiten der Ventile bedingten Totzeiten weiter verringert werden können. Durch eine entsprechende Steuerung der Ventile kann auch vorteilhafterweise ein bestimmtes Profil der Druck- oder Stoßwelle erzeugt werden.
Wie bereits oben erwähnt, ist auf einer der Druckbeaufschlagung abgewandten Seite des zumindest einen Schlagteils vorzugsweise eine Staukammer zugeordnet.
Diese Staukammer wird bei der Vorwärtsbewegung des zumindest einen Schlagteils zunehmend mit Druck beaufschlagt, der nach dem Aufprall des zumindest einen Schlagteils gegen den Prallkörper die Rückwärtsbewegung des Schlagteils unterstützt, insbesondere in dem Zeitpunkt, in dem die Druckbeaufschlagung des zumindest einen Schlagteils zeitweise unterbrochen ist, damit das Schlagteil wieder in seine proximale Ausgangsstellung zurückkehren kann.
Weitere Vorteile und Merkmale ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen.
Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden mit Bezug auf diese hiernach näher beschrieben. Es zeigen:
1 ein medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stoßwellen im Längsschnitt, wobei ein pneumatischer Antrieb des medizinischen Geräts nebst Steuerung teilweise als Blockschaltbild dargestellt ist;
2 ein Geschwindigkeit-Zeit-Diagramm, das die Aufprallgeschwindigkeit des Schlagteils bei fünf aufeinanderfolgenden Schlägen des Schlagteils bei ununterbrochen an dem Schlagteil anstehendem Druck zeigt; und
3 ein gegenüber 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines medizinischen Geräts zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stoßwellen in einer schematischen Längsschnittdarstellung.
In 1 ist ein mit dem allgemeinen Bezugszeichen 10 versehenes medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stoßwellen dargestellt. Das Gerät 10 dient insbesondere für die Weichgewebebehandlung im Rahmen einer Schmerztherapie.
Das Gerät 10 ist im Wesentlichen als Handstück 12 ausgebildet, das vom Bediener des Gerätes 10 in der Art eines Stabs in der Hand gehalten wird.
Das Handstück 12 weist ein Gehäuse 14 auf, das am proximalen Ende eine proximale Endkappe 16 und am distalen Ende eine distale Endkappe 18 trägt, die beide vorzugsweise abnehmbar sind.
Das Gerät 10 weist allgemein eine Vorrichtung zur Erzeugung von mechanischen Druck- oder Stoßwellen auf, die zumindest ein, in dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ein hin und her bewegliches Schlagteil 20 sowie zumindest einen, im gezeigten Ausführungsbeispiel einen Prallkörper 22 aufweist.
Das Schlagteil 20 ist in einem in dem Gehäuse 14 angeordneten Führungsrohr 24 angeordnet und darin in Richtung eines Doppelpfeiles 26 hin und her beweglich. Die maximale Bewegungsstrecke bzw. der maximale Bewegungshub des Schlagteils 20 ist proximal durch einen Anschlag 28 und distal durch ein proximales Ende 30 des Prallkörpers 22 begrenzt. Der proximale Anschlag 28 kann auch als Magnethalter ausgebildet sein.
Die Gesamtlänge des Führungsrohrs 24 zwischen dem Anschlag 28 und dem Prallkörper 22 beträgt zumindest 5 cm, und somit ist auch der maximale Hub der hin- und hergehenden Bewegung des Schlagteils 20 zumindest 5 cm.
Um das Schlagteil 20 in Bewegung zu versetzen, ist ein pneumatischer Antrieb 32 vorgesehen, der das Schlagteil 20 im Betrieb des Gerätes 10 mit Druck beaufschlagt.
Der Druck wird durch eine Druckquelle 34 bereitgestellt, die bspw. in Form eines Kompressors oder in Form eines mit unter Druck stehendem Gas, insbesondere mit Druckluft gefüllten Behälters ausgebildet ist.
Die Druckquelle 34 steht über eine Druckleitung 36 und ein Ventil 38 und einen Druckanschluss 40 mit dem Inneren des Führungsrohrs 24 in Verbindung, wobei am proximalen Ende in dem Führungsrohr 24 eine entsprechende Öffnung 42 vorhanden ist. Das Ventil 38 ist ein steuerbares Ventil, insbesondere ein Magnetventil.
Für den pneumatischen Antrieb 32 ist weiterhin eine Steuerung 44 vorgesehen, die das Ventil 38 über eine mit unterbrochener Linie dargestellten Steuerleitung 46 steuert.
Die Steuerung 44 und/oder das Ventil 38 können auch in das Handstück 12 integriert sein.
Die Steuerung 44 steuert den pneumatischen Antrieb 32 im Betrieb des Geräts 10 so, dass der von der Druckquelle 34 bereitgestellte Druck während zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schlägen des Schlagteils 20 gegen den Prallkörper 22 ununterbrochen an dem Schlagteil 20 ansteht, so dass das Schlagteil 20 diese zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schläge in einem Zeitabstand in einem Bereich von 2 ms bis 30 ms vorzugsweise von 2 ms bis 20 ms ausführt.
Ausgehend von einem Ruhezustand des Geräts 10, bei dem das Ventil 38 geschlossen ist, wird das Ventil 38 durch die Steuerung 44 geöffnet. „Ventil geschlossen" bedeutet im Fall, dass das Ventil 38 ein 3/2-Wegeventil ist, dass an dem Schlagteil 20 kein Druck ansteht, sondern das Führungsrohr 24 zur Umgebung entlüftet wird. Vor dem Öffnen des Ventils 38 befindet sich das Schlagteil 20 in seiner Ausgangsstellung, die in 1 mit dem Bezugzeichen 48 angedeutet ist. Durch den sich bei offenem Ventil 38 gegen das proximale Ende 20a des Schlagteils 20 aufbauenden Druck wird das Schlagteil 20 in Richtung zu dem Prallkörper 22 hin beschleunigt und prallt gegen das proximale Ende 30 des Prallkörpers 22, wodurch in dem Prallkörper 22 eine mechanische Druck- oder Stoßwelle erzeugt wird. Das Schlagteil 20 prallt von dem Prallkörper 22 ab und bewegt sich wieder in proximale Richtung in dem Führungsrohr 24 zurück. Während dieser Rückwärtsbewegung ist das Ventil 38 weiterhin geöffnet, so dass in dem Führungsrohr 26 proximalseitig des Schlagteils 20 weiterhin Druck ansteht. Das Schlagteil 20 wird durch diesen anstehenden Druck in seiner Rückwärtsbewegung abgebremst und erreicht nicht mehr seine ursprüngliche Ausgangsstellung 48, sondern in Abhängigkeit des Drucks und des Impulses des Schlagteils 20 eine Stellung 50, in der das Schlagteil 20 auf die Geschwindigkeit Null abgebremst ist. Der weiterhin anstehende Druck beschleunigt das Schlagteil 20 nun aus der Stellung 50 wieder nach distal, so dass das Schlagteil 20 erneut gegen das proximale Ende 30 des Prallkörpers 22 schlägt, um eine weitere Druck- oder Stoßwelle in dem Prallkörper 22 zu erzeugen.
Der Zeitabstand zwischen dem ersten Schlag und dem zweiten Schlag des Schlagteils 20 gegen den Prallkörper 22 liegt im Bereich von 2 ms bis 30 ms.
Dieser Vorgang kann sich nun weiter fortsetzen, d.h. das Ventil 38 kann weiter geöffnet bleiben, so dass das Schlagteil 20 zumindest einen weiteren Schlag bei ununterbrochen anstehenden Druck gegen den Prallkörper 22 ausführt, wobei jedoch die Beschleunigungsstrecke des Schlagteils 20 dabei immer kürzer wird, da das Schlagteil 20 gegen den weiter anstehenden Druck nach jedem Schlag gegen den Prallkörper 22 weniger weit nach proximal zurückkehrt, weil die Energie des Schlagteils durch Reibungsverluste und Energieabgabe an den Prallkörper 22 Energie verliert.
Die Rückkehr des Schlagteils 20 nach dem Schlag gegen den Prallkörper 22 kann durch eine Staukammer 52 unterstützt werden, in die das distalseitig des Schlagteils 20 im Führungsrohr 24 befindliche Medium, üblicherweise Luft, bei der Vorwärtsbewegung des Schlagteils 20 zum Prallkörper 22 hin verdrängt wird, wodurch in der Staukammer 52 ein Gegendruck aufgebaut wird, der nach dem Schlag des Schlagteils 20 gegen den Prallkörper 22 die Rückwärtsbewegung des Schlagteils 20 nach proximal unterstützt.
Es kann auch vorgesehen werden, dass die Rückwärtsbewegung des Schlagteils 20 nach jedem Schlag gegen den Prallkörper 22 aktiv durch ein von außen in die Staukammer 52 zugeführtes Druckmedium unterstützt wird.
Wenn nicht mit einem solchen aktiven Gegendruck gearbeitet wird, wird das Schlagteil 20 nach einer gewissen Anzahl von Schlägen gegen den Prallkörper 22 bei ununterbrochen geöffnetem Ventil 38 sich nicht mehr weit genug nach proximal zurückbewegen. Die Steuerung 44 schließt daher das Ventil 38 nach zumindest zwei, bspw. nach 5 Schlägen des Schlagteils 20 gegen den Prallkörper 22, wodurch dann proximalseitig an dem Schlagteil 20 kein Druck mehr ansteht, so dass das Schlagteil 20 wieder in seine Ausgangsstellung 48 zurückkehren kann. Anschließend wird das Ventil 38 erneut geöffnet, und der zuvor beschriebene Vorgang findet von neuem statt.
Vorzugsweise führt das Schlagteil 20 bei ununterbrochen anstehendem Druck zumindest fünf aufeinanderfolgende Schläge gegen den Prallkörper 22 aus.
Der gegen das Schlagteil 20 proximalseitig anstehende Druck und die Beschleunigungsstrecke zwischen der Ausgangsstellung 48 und dem Prallkörper 22 sind in Abhängigkeit der Masse des Schlagteils 20 und des Querschnitts des proximalen Endes 20a des Schlagteils 20 so gewählt, dass das Schlagteil 20 nach jedem Öffnen des Ventils 38, d.h. bei seinem ersten Schlag gegen den Prallkörper 22 gegen diesen mit einer Aufprallgeschwindigkeit im Bereich von 20 m/s bis 60 m/s aufprallt.
Die dem ersten Schlag folgenden Schläge bei ununterbrochen anstehendem Druck erfolgen wegen der sich stetig verkürzenden Beschleunigungsstrecke mit geringeren Aufprallgeschwindigkeiten, wie dies in 2 beispielhaft dargestellt ist.
2 zeigt ein beispielhaftes Geschwindigkeits-Zeit-Diagramm für das Schlagteil 20. Der erste Schlag erfolgt dabei mit einer Aufprallgeschwindigkeit von 28 m/s, der zweite Schlag, der dem ersten Schlag in einem Zeitabstand von 8 m/s folgt, erfolgt mit einer Aufprallgeschwindigkeit von etwa 22 m/s, usw. Der letzte Schlag vor dem Unterbrechen der Druckbeaufschlagung des Schlagteils 20 erfolgt mit einer Aufprallgeschwindigkeit, die größer ist 3 m/s, gemäß 2 etwa 7 m/s.
Das Ventil 38 wird mit einer Wiederholungsrate bzw. Wiederholfrequenz geöffnet bzw. geschlossen, die kleiner ist als 1/T, wobei T die Zeitdauer der ununterbrochenen Beaufschlagung des Schlagteils 20 mit Druck ist.
Die mittlere Schlagfrequenz des Schlagteils 20 bei ununterbrochen anstehendem Druck liegt im Bereich von 30 Hz bis 200 Hz.
Da das Ventil 38 zum Öffnen und Schließen eine endliche Schaltzeit benötigt, kann, wie in 1 dargestellt ist, ein zweites Ventil 54 vorgesehen sein, das ebenfalls mit der Druckquelle 34 und der Steuerung 44 verbunden ist. Das Ventil 54 kann abwechselnd mit dem Ventil 38 geöffnet und geschlossen werden. Beispielsweise wenn gerade das Ventil 38 geschlossen wird, kann das Ventil 54 geöffnet werden, um die Unterbrechungszeit der Druckbeaufschlagung des Schlagteils 20 möglichst gering zu halten. Die Unterbrechung der Druckbeaufschlagung muss nämlich gerade nur so lange sein, dass das Schlagteil 20 in eine adäquate Ausgangsstellung, bspw. in die Ausgangsstellung 48 zurückkehren kann, aus der heraus eine ausreichende Beschleunigungsstrecke für das Schlagteil 20 zur Verfügung steht. Mit zumindest zwei Ventilen ist der Druckaufbau insgesamt schneller zu bewekstelligen als mit nur einem Ventil. Das Vorsehen zumindest zweier Ventile kann auch zur Erzeugung bestimmter Druckprofile genutzt werden.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel dient der Prallkörper 22 nicht nur zur Erzeugung der Druck- oder Stoßwellen, sondern auch zum Einkoppeln derselben in den menschlichen oder tierischen Körper, d.h. der Prallkörper 22 dient gleichzeitig als Applikator für die Druck- oder Stoßwellen.
Der Prallkörper 22 führt beim Schlag des Schlagteils 20 einen geringen Hub von ≦ 2 mm aus, vorzugsweise einen Hub von ≦ 0,5 mm. Der Hub kann aber je nach Anwendung des Geräts 10 auch größer als 2 mm sein.
Der Prallkörper 22 ist in der distalen Endkappe 18 über zwei Dämpfungselemente 56 proximalseitig und distalseitig abgestützt.
Die Geschwindigkeit des Prallkörpers bzw. Applikators 22 nach dem Schlag des Schlagteils 20 ist vorzugsweise ≦ 5 m/s.
Für die Verwendung des medizinischen Geräts 10 zur Weichgewebebehandlung insbesondere in der Schmerztherapie ist ein distales Ende 58 des Prallkörpers bzw. Applikators 22 stumpf ausgebildet, im gezeigten Ausführungsbeispiel konvex gekrümmt.
Der Prallkörper 22 ist aus einem oder mehreren Metallen, einer Metalllegierung und/oder aus einem Kunststoff aufgebaut. Ebenso ist das Schlagteil 20 aus einem oder mehreren Metallen, einer Metalllegierung und/oder aus einem Kunststoff aufgebaut. Dabei ist es bevorzugt, wenn das Schlagteil 20 härter ist als der Prallkörper 22.
Der von dem pneumatischen Antrieb 32 bereitgestellte Druck, mit dem das Schlagteil 20 beaufschlagt wird, ist ≦ 6 bar.
3 zeigt ein gegenüber 1 abgewandeltes Ausführungsbeispiel eines medizinischen Geräts 10', wobei Merkmale des Geräts 10', die mit Merkmalen des Geräts 10 vergleichbar sind, mit den gleichen Bezugszeichen, ergänzt um einen „'" versehen sind.
Während das Gerät 10 nur ein Schlagteil 20 aufweist, weist das Gerät 10' eine Mehrzahl von Schlagteilen, hier zwei Schlagteile 20', das dem Schlagteil 20 entspricht, und ein weiteres Schlagteil 21 auf. Neben dem Führungsrohr 24' für das Schlagteil 20' ist ein weiteres Führungsrohr 25' vorgesehen, das das Führungsrohr 24' konzentrisch umgibt, und in dem das als Ring ausgebildete Schlagteil 21 hin und her beweglich ist.
Beide Führungsrohre 24' und 25' sind unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagbar, wobei für das Führungsrohr 24' eine Druckleitung 36' und für das Führungsrohr 25' eine Druckleitung 35' vorgesehen ist. Den Druckleitungen 36' und 35' sind unabhängig voneinander steuerbare Ventile 38' und 39' zugeordnet.
Anstatt einer konzentrischen Anordnung kommt auch eine Anordnung mehrerer Führungsrohre nebeneinander in Frage, wobei dann die einzelnen Schlagteile wie das Schlagteil 20 nicht ringförmig, sondern zylindrisch sein können.
Die Steuerung der Ventile 38' und 39' kann bspw. so erfolgen, dass die Schlagteile 20' und 21' abwechselnd gegen den Prallkörper 22' schlagen, oder um die Schlagwirkung und damit die Druck- oder Stoßwellenenergie, die in dem Prallkörper 22' erzeugt wird, zu erhöhen, können die beiden Schlagteile 20' und 21' gemeinsam gegen das Schlagteil 22' schlagen.

Claims

Medizinisches Gerät zur Behandlung des menschlichen oder tierischen Körpers mit mechanischen Druck- oder Stosswellen, mit einer Vorrichtung zur Erzeugung der Druck- oder Stosswellen, die zumindest ein hin und her bewegliches Schlagteil (20; 20' 21'), einen pneumatischen Antrieb (32) für das zumindest eine Schlagteil (20; 20' 21') zum Beaufschlagen des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') mit Druck und zumindest einen Prallkörper (22; 22') aufweist, gegen den das zumindest eine Schlagteil (20; 20' 21') zur Erzeugung der Druck- oder Stosswellen im Prallkörper (22; 22') schlägt, sowie mit einer Steuerung (44) für den pneumatischen Antrieb (32), dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerung (44) den pneumatischen Antrieb (32) im Betrieb so steuert, dass der Druck während zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schlägen des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') gegen den Prallkörper (22; 22') ununterbrochen an dem zumindest einen Schlagteil (20; 20' 21') ansteht, so dass das zumindest eine Schlagteil (20; 20' 21') diese zumindest zwei aufeinanderfolgenden Schläge in einem Zeitabstand in einem Bereich von 2 ms bis 30 ms ausführt.
Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schlagteil (20; 20' 21') bei ununterbrochen anstehendem Druck zumindest fünf aufeinanderfolgende Schläge gegen den Prallkörper (22; 22') ausführt.
Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine mittlere Schlagfrequenz des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') bei ununterbrochen anstehendem Druck im Bereich von 30 Hz bis 200 Hz liegt.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufprallgeschwindigkeit (v) des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') zumindest beim ersten Schlag gegen den Prallkörper (22; 22') nach Beaufschla gung des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') mit Druck im Bereich von 20 m/s bis 60 m/s liegt.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') mit Druck nach den zumindest zwei Schlägen des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') unterbrochen wird und nach einer Unterbrechungszeit erneut aufgenommen wird.
Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aufprallgeschwindigkeit (v) des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') beim letzten Schlag gegen den Prallkörper (22; 22') vor Unterbrechung der Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') mit Druck größer ist als 3 m/s.
Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass eine Wiederholfrequenz der Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils mit Druck kleiner ist als 1/T, wobei T die Zeitdauer einer ununterbrochenen Beaufschlagung des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') mit Druck ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen Applikator zum Einkoppeln der im Prallkörper (22; 22') erzeugten Druck- oder Stosswellen in den menschlichen oder tierischen Körper, wobei der Applikator durch den Prallkörper (22; 22') selbst gebildet wird.
Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Hub des Applikators kleiner oder gleich 2 mm ist, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5 mm.
Gerät nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Geschwindigkeit des Applikators nach dem Schlag des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') kleiner oder gleich 5 m/s ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Applikator ein stumpfes distales Ende (58) aufweist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Prallkörper (22; 22') aus einem oder mehreren Metallen, einer Metalllegierung und/oder aus einem Kunststoff aufgebaut ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schlagteil (20; 20' 21') aus einem oder mehreren Metallen, einer Metalllegierung und/oder aus einem Kunststoff aufgebaut ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Schlagteil (20; 20' 21') härter ist als der Prallkörper (22; 22').
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass ein maximaler Hub der hin und her gehenden Bewegung des zumindest einen Schlagteils (20; 20' 21') größer oder gleich 5 cm ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem pneumatischen Antrieb (32) bereitgestellte Druck kleiner oder gleich 6 bar ist.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 16, gekennzeichnet durch eine Mehrzahl von Schlagteilen (20', 21'), die gegen den Prallkörper (22') schlagen.
Gerät nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagteile (20', 21') unabhängig voneinander mit Druck beaufschlagbar sind.
Gerät nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagteile (20', 21') gemeinsam oder nacheinander gegen den Prallkörper (22') schlagen.
Gerät nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlagteile in konzentrisch zueinander angeordneten Führungsrohren (24', 25') laufen, die jeweils mit Druck beaufschlagbar sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (32) zumindest ein von der Steuerung (44) steuerbares Ventil (38; 54; 38', 39') aufweist, über das das zumindest eine Schlagteil (20; 20' 21') mit Druck beaufschlagt wird.
Gerät nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der pneumatische Antrieb (32) zumindest zwei von der Steuerung steuerbare Ventile (38; 54; 38', 39') aufweist, die vorzugsweise wechselweise ansteuerbar sind.
Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass einer der Druckbeaufschlagung abgewandten Seite des zumindest einen Schlagteils eine Staukammer (52) zugeordnet ist.