JPH04504214A - 患者の体内の結石を破砕する装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 患者の体内の結石を破砕する装置 この発明は、患者の体内の結石を破砕する装置に関し、その装置は、その開放端 を患者の体に当てるための蛇腹で閉鎖された開放回転楕円面の形の内壁を持つ反 射体を有し、その回転楕円面反射体の一方の焦点にスパーク間隙を設け、他方の 焦点領域に集束する衝撃波を発生するようにした液体を満たした集束室を含んで いる。

このような装置は例えばドイツ国公開特許公報第３２２０７５１号により既に知 られている。

この型の装置では、凝塊または結石（腎石または胆石）に対する良好な破砕効果 が得られると同時に、麻酔剤の必要がない程患者に生じる痛みが充分小さく、衝 撃波が当たる皮膚上に鎮痛剤と必要とあれば例えばＥＭＬＡクリーム（キシロカ イン）のような局部麻酔剤とを使用すれば充分であることが重要である。このよ うにすれば麻酔医師の費用が不要になる。

適正な治療に有効な周波数は０．３〜Ｉ　ＭＨｚの範囲にあることが現在分かつ ている。周波数Ｉ　ＭＨｚで、腎石および胆石内の音波の伝搬速度が３０００ｍ 　７秒のとき、これらの領域ではｉ長はλ−３ｍとなる。結石の崩壊は１／４〜 １／２λで起こり、即ち０．７５〜１．５ｍの破片が得られる。この寸法は好ま しい寸法である。勿論、結石は均質ではなく、崩壊は主として固宵の弱い領域で 起こる。この与えられた寸法の破片は、この後、問題なく通過することができる 。

より低い周波数では満足か治療が得られず、例えば１００　ＫＨｚでは崩壊の大 きさが０１７５〜１．５　ａｍの範囲で、この破片は大き過ぎる。

特にこのような低い周波数は、現在の大きさの反射器では充分に集束されず、不 良集束波として体内に進入する。それは患者に痛みを生じる鞭打ちのような大き な動きを生じさせ、また、心臓部分の突然のけいれんにより、心房細動や心房粗 動のような種々の不整脈の危険を起こす。

従って、この発明の目的は、このような低周波数のエネルギ伝播をできるだけ少 なくして、それを０．３〜Ｌｌｚの周波数範囲に集中することである。結石に対 する効果を良くするために、Ｉ　Ｍ）Ｉｚより実質的に高い周波数は、身体組織 内で極めて大きく減衰される。

この発明は、前文に述べた種類の装置と、請求範囲１に開示された特徴により達 成される。

回転楕円面の反射器の壁面の厚さが適当に形成することにより、その反射器の内 面と外面で反射された波の間の共振が、スパーク間隙と、反対側の結石に位置す る第２焦点領域において、所定の周波数範囲内だけに得られ、その他の周波数の 反射波は実質的に減衰するか、相殺される。すなわち、このようにして濾波作用 が得られる。

この効果を得るための最も簡単な方法は、反射器の壁の厚さを所定周波数の半波 長に等しい一定値にすることにより、この所定周波数が半波共振により他の周波 数より少なく減衰して、結石に最大の効果を与えるようにすることである。

この発明の他の特徴によれば、回転楕円面の反射器の壁の厚さが、第１焦点に置 かれたスパーク間隙からの衝撃波の入射角およびそれに適用し得る屈折率に応じ て変えられ、波の各経路に沿う壁の厚さが半波長（λ／２）になるようになって おり、これによって共振増幅効果が得られる。

上記の不都合な低周波数を消すための濾波効果は、スパーク用の並列共振回路を スパーク間隙の間に接続することによりさらに改善することができる。この回路 は所要の所定周波数に対しては高オーミツク負荷を形成し、その他の周波数を短 絡する。このような並列共振回路はケーブルインピーダンスをスパークのそれと 等しく選んだいわゆる４分の１波長同軸ケーブルにより実現される。

患者の痛みをできるだけ軽減するために、結石までの経路中の組織の単位表面積 または単位体積当たりのエネルギをできるだけ低くすること、すなわち、エネル ギの「希釈」をできるだけ大きくすることが望ましい。この発明による装置の推 奨実施例によれば、回転楕円体の開口を充分大きくして、患者への衝撃波の入射 円錐の円錐角が鈍角になるようにする。

この発明の装置では、衝撃波がスパーク間隙を用いた流体音響放出により発生さ れ、その衝撃波面は１マイクロ秒（ＭＨｚ周波数に相当）程度の時間内にその最 大値に達する。このためには、スパーク間隙に給電する放電回路内のインダクタ ンスが低くなければならない。スパーク間隙の電極からトリガ回路とコンデンサ までの全回路にわたって同軸手段を用いることにより、全放電回路のインダクタ ンスを５０ｎｌ（以内にすことができ、これによって所要の時間導関数で衝撃波 面を発生することができる。

この発明による装置のさらに他の有利な実施例によれば、食塩および／または硫 酸鋼を加えることにより、接続媒体として働く液体の導電度と屈折率が慎重に調 節される。これは所要の衝撃波面の時間導関数を達成して、所要周波数を発生し 得るようにするために重要である。

第２焦点領域の圧力とそれによる破砕効果もまた導電度が変化すると著しく変化 する。

次に、−−ｎとして選ばれたこの発明による装置の一実施例を、添付図面により 詳細に説明する。

第１図はこの発明の装置の実施例を示す。

第２図は第１図のスパーク間隙用の放電回路を示す。

第３図は放電回路の同軸手段を示す。

第１図に示す実施例では、集束室が反射器として働く開放回転楕円体２により形 成され、この反射器は耐酸ステンレス鋼で作ることができ、開放端が、処置中、 患者の体に押し付けるようにされたゴム製ダイアフラム６を備えた円筒状蛇腹４ で閉鎖されている。

回転楕円体２の第１の焦点Ｆ、にには、電気回路１０から給電されるスパーク間 隙８があり、この間隙は２つの対向電極１２．１４により形成されている。

スパーク放電により起こされた波は焦点Ｆ１から伝播して、反射器２の回転楕円 内面から結石内に位置するその回転楕円体の第２の焦点Ｆｚに向かって反射され る。

しかし、Ｆｌから伝播したエネルギの一部は反射器２の内面を貫通してその外面 に達し、そこで反射される。反射器の壁の厚さは、所定の所要周波数において、 その反射器の内面と外面で反射した波の間に焦点Ｆ、で共振が生ずるように調節 されている。これは、回転楕円体の反射器２の厚さを、所要周波数の半波長に等 しい一定値にして、その周波数を、第１図に示すように、半波共振により周囲の 周波数との関係において増幅するようにすることにより、最も簡単に実現される 。

この共振動作は、波の各経路に沿う壁面の厚さが２分の１波長になるように反射 器の壁の厚さを変え、その厚さがスパーク間隙からの波の入射角の関数になるよ うにすると共に、種々の材料の屈折率も考慮して反射器を作ることにより、さら に増幅することができる。

濾波動作をさらに改善するには、スパーク間隙の間に並列共振回路を接続して、 所要の所定周波数に対しては高オーミツク負荷を形成すると共に、他の周波数を 短絡するようにすることができる。これは、先ず放電時の電流と電圧を測定する ことによってスパークのインピーダンスをめ、次にそのスパークと同じインピー ダンスのいわゆる４分の１波長同軸ケーブルを接続することにより、うまく達成 できる。

このようにして、狭い範囲内の周波数だけがＦ、に違し、残りの周波数が消滅ま たは著しく減衰するような濾波作用が実現される。

第２図は、この発明による装置のための電気回路を示す。概略図示した反射器内 のスパーク間隙８は、好ましくは、本願と同時に出願された特許願８９００９９ ５−５号記載の可動補助電極２０を有する形式のトリガ手段１８を介して、コン デンサＣから給電される。コンデンサＣは高圧電源２４から抵抗Ｒを介して充電 される。間隙の両端子間には、所要周波数において高オーム負荷を形成し、他の 周波数を実質的に短絡するように値を選んだ並列共振回路Ｌ１−　ＣＩが接続さ れている。

並列共振回路は、前述のように、４分の１波長同軸ケーブル、即ち、長さが１／ ４波長で、接地端で短絡された同軸ケーブルを用いて実現できる。周知のように 、このようなケーブルは並列共振回路として動作し、その長さは５０℃程度のも のである。

０．３〜Ｉ　ＭＨｚの範囲の所要周波数を得るには、充分に急峻な波面の衝撃波 を発生する必要がある。その波面の上昇時間は、周波数Ｉ　ＭＨｚに対して１ミ リ秒程度であることを要する。このためには、放電回路のインダクタンスを低く 保つ必要があり、これは５０ｎＨ程度の低いインダクタンスを与える同軸手段を 全回路に施すことによって達せられる。その同軸手段は、第３図に示すように、 電極１２．１４、トリガ回路１８およびコンデンサＣを含む全回路を含み、また 自己誘導を減じるｒ変成器効果」を与える。

接続媒体１６の導電度もまた第１図に示すような充分に急峻な衝撃波面を得るた めに重要なものである。焦点領域の圧力とこれによる破砕効果もまた、導電度に より著しく変化する。この接続媒体は、通常、ガス抜きした水に食塩および／ま たは硫酸鋼を加えて、導電度と屈折率を調節したものである。水のガス抜きもま たこれ等の添加物により影響される。添加物は所要の導電度の上昇をもたらす上 、屈折率が人間の組織の屈折率と実質的に同じとなることを保証する狙いがある 。食塩だけでなく、硫酸銅も添加することにより、食塩だけ加えたときに著しい 腐食の問題が少なくなり、藻の成長も防止される。

いわゆる「音響不透明」を生じるキャビテーシヨンを防ぐために、慎重にガス抜 きをした水が接続媒体１６として用いられる。これは、充分に限定された焦点を 得るために、すなわち低いエネルギを用いて所定の破砕効果が得られるようにす るために重要である。この発明による装置では、０．１５バールの負圧下におい て特殊容器により５０℃で煮沸することによりガス抜きを行う。

患者の組織の単位体積当たりのエネルギをできるだけ低くするために、反射器の 開口部をできるだけ大きくする。実際の例では、その反射器の開口は２３０　ｍ の大きさにすることもでき、この場合衝撃波の患者への入力円錐の角αが約８０ 〜９０度になる。第１図参照、このようにして、結石に影響を及ぼすエネルギの 大きな「希釈」が得られる。上記の角度の上限は人体の寸法（大きさ）の限度に より決まる。

この発明の装置では、第２図に示すように、スパーク間隙１２．１４がコンデン サＣから給電され、その電圧は３０ＫＶまで可変である。

この回路は、ＥＫＧ　（心電計）信号からのＲピークを利用してスパーク放電を トリガするようになっている１８で概略図示したトリガ手段を有する。

実際の実施例では、反射器の縁から焦点Ｆｙまでの距離が１３ａｍで、これで大 抵の応用に充分である。

電極はそれぞれ交換可能のチップを有する再使用型のもので、１つの導体を入力 電流が流れ、それを包囲する導体を戻りの電流が流れて、生じる磁界が互いに打 ち消し合うように作られている。

放電は最大間隔約３００ミリ秒で起こすことができる。

前述のように、結石には最大の負荷が掛かると同時に、中間の組織に掛かる負荷 はできるだけ小さいことが望ましい。このために、高周波集束中心を与える急速 放電が望ましい。コンデンサＣの放電時間は、前述のように、できるだけ低くす ることが望ましい自己誘導損と抵抗損により決まる。

この発明の装置は腎石や胆石の破砕に用いることができる。

腎石の処置には２０００回までの放電が必要である。

Ｆｉｇ、１ 補正書の翻訳文提出書 （特許法第１８４条の８）

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）開端部を患者の体に当てるようにした蛇腹により閉鎖された開放端を有す る開放回転楕円体形の内壁を有する反射器により形成され、液体で満たされた集 束室と、その楕円体反射器の第１の焦点に設けられ、その反射器の第２の焦点領 域に集束するようにされた衝撃波を発生するスパーク間隙とを含み、その反射器 の内面と外面で反射した波の間の共振が、所定の周波数において上記第２の焦点 領域で起こるように、その反射器の壁厚が決められていることを特徴とする患者 の体内の凝塊を破砕する装置。
2. （２）反射器の壁厚が一定で、所定周波数の波長の２分の１に等しいことを特徴 とする請求の範囲第１項に記載の装置。
3. （３）反射器の壁厚がスパーク間隙からの衝撃波の入射角およびその衝撃波に適 用可能の屈折率に応じて変化することを特徴とする請求の範囲第１項に記載の装 置。
4. （４）石衝撃の入力円錐が約８０〜９０度の角を持つように開口部を充分大きく して反射器を形成したことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第３項の何れか １つに記載の装置。
5. （５）スパーク間隙が放電回路から給電され、その回路全体並びにそのスパーク 間隙が同軸手段を有することを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項の何れ か１つに記載の装置。
6. （６）スパーク用の並列共振回路を形成し、所定周波数に対して高オーム負荷を 形成するが、その他の周波数を短絡する電気回路が、スパーク間隙の両端子間に 接続されていることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第５項の何れか１つに 記載の装置。
7. （７）４分の１波長同軸ケーブルにより並列共振回路が形成されていることを特 徴とする請求の範囲第６項に記載の装置。
8. （８）所要の導電度と人間の組織と実質的に同じ屈折率を得るために、集束室内 の液体が食塩および／または硫酸銅を含むことを特徴とする請求の範囲第１項な いし第７項の何れか１つに記載の装置。