SE465552B - Anordning foer soenderdelning av konkrement i kroppen paa en patient - Google Patents

Description

2 465 552 den för att ge god effekt på calculi.

Detta syfte uppnås med en anordning av inledningsvis angivet slag med i patentkravet 1 angivna kännetecken.

Genom att utforma den rotationsellipsoidformade reflektorns väggtjocklek konstant och lika med halva våglängden för en förutbestämd frekvens uppnår man i det gnistgapet motstående fokalområdet, lokaliserat i calculi, resonans mellan de mot reflektorns insida och dess utsida reflekterade vågorna Ä/2 endast inom ett bestämt frekvensområde, medan de reflekterade vågorna för andra frekvenser väsentligen reducerar eller utsläc- ker varandra. Man uppnår således på detta sätt en filterverkan.

Genom att utforma reflektorn med en konstant väggtjocklek lika med halva våglängden för den förutbestämda frekvensen kommer denna frekvens genom halvvågsresonans att dämpas mindre än andra frekvenser och sålunda verka med största effekt på calculi.

Den ovannämnda filterverkan för att eliminera oönskade låga frekvenser kan ytterligare förbättras genom att en parallell- resonanskrets för gnistan kopplas över gnistgapet, vilken krets bildar en högohmig last för den önskade, förutbestämda frekven- sen och kortsluter andra frekvenser. En sådan parallellresonans- krets realiseras lämpligen med en s k kvartsvågsstubbkoaxialka- bel, varvid koaxíalkabelns impedans väljes lika med gnistans.

För att minimera smärtan för patienten är det även önskvärt att hålla energin per yt- eller volymsenhet vävnad på vägen in till calculi så låg som möjligt, d v s en så stor "utspädning" av energin som möjligt är önskvärd. Enligt en fördelaktig utfö- ringsform av anordningen enligt uppfinningen är därför rota- tionsellipsoiden utförd med så stor apertur att chockvågens ingångskon i patienten får en trubbig konvinkel.

Vid anordningen enligt uppfinningen genereras chockvågor genom hydroakustiska urladdningar med gnistgapet, varvid chock- vågens front når sitt maximivärde inom en tid av storleksord- ningen av 1 ps (svarande mot frekvensen MHz). För att uppnå detta måste induktansen i den urladdningskrets, som matar gnist- gapet, vara låg. Genom ett koaxiellt utförande över hela kretsen från gnistgapselektroderna till triggerkrets och kondensator kan induktansen för hela urladdningskretsen hållas i området 50 nH, vilket möjliggör alstringen av en stötvågsfront med den önskade tidsderivatan.

Enligt ännu en fördelaktig utföringsform av anordningen '1 UI |\) ÅIF' 3 4{)O enligt uppfinningen är konduktiviteten och brytningsindex omsorgsfullt justerad hos den som kopplingsmedium tjänande vätskan genom tillsats av salt och/eller kopparsulfat. Detta är väsentligt för att uppnå den önskade tidsderivatan hos ohookfron- ten för att därmed möjliggöra alstring av den önskade frekvensen. Även trycket i fokalområdet, och därmed sprängningseffekten varierar avsevärt med konduktiviteten.

En såsom exempel vald utföringsform av anordningen enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare i anslutning till bifogade ritningar, på vilka fig. l visar en utföringsform av anordningen enligt uppfinningen, fig. 2 en urladdningskrets för gnistgapet i fig. l, och fig. 3 ett koaxiellt utförande av ur- laddningskretsen.

Vid det i fig. 1 visade utförandet begränsas fokuseringskam- maren av en såsom reflektor tjänande öppen rotationsellipsoid 2, lämpligen tillverkad av syrafast stål, vilken vid sin öppna ände är tillsluten genom en cylindrisk bälg 4 med ett gummimembran 6, som är avsett att anligga mot patientens kropp vid behandling.

I rotationsellipsoidens 2 fokus Fl är ett gnistgap 8 anordnat, vilket matas från en elektrisk krets 10.

Gnistgapet bildas av två motstående elektroder 12,14 anord- nade i den ellipsoidformade reflektorns 2 fokus Fl.

Vågor som genom gnisturladdningen utsänds från fokus Fl reflekteras mot reflektorns 2 ellipsoidiska insida mot ellip- soidens andra fokus F2, som lokaliseras i calculi. En del av den från Fl utsända energin kommer emellertid att tränga genom re- flektorns 2 inneryta och nå dess ytteryta där den reflekteras.

Väggtjockleken i reflektorn är härvid så avpassad att man för en bestämd, önskad frekvens uppnår resonans i brännpunkten F2 mellan mot reflektorns insida och utsida reflekterade vågor. Enklast realiseras detta genom att utföra den rotationsellipsoidiska reflektorn 2 med en konstant tjocklek av halva våglängden vid den önskade frekvensen, så att denna frekvens förstärks relativt omgivande frekvenser genom halvvågsresonans, jfr. fig. l.

Denna resonansverkan kan förstärkas ytterligare genom att reflektorn utförs med en på sådant sätt varierande väggtjocklek, att väggtjockleken längs varje strålgång uppgår till en halv våglängd, varvid väggtjockleken sålunda måste variera som funktion av vågens infallsvinkel från gnistgapet med hänsynstagande även till brytningsindex i de olika materialen.

För att ytterligare förbättra filterverkan kan en parallell- resonanskrets anordnas över gnistan, som bildar en högohmig last för den önskade, förutbestämda frekvensen och kortsluter andra frekvenser. Detta åstadkoms lämpligen genom att gnistans impe- dans först bestäms genom uppmätning av ström och spänning för gnisturladdningen, Varpa en kvartsvågsstubbkoaxialkabel med en 465 552 4 impedans som är lika med gnistans ansluts.

På detta sätt möjliggörs realísering av en fílterverkan, så att frekvenser endast inom ett smalt område når F; medan övriga frekvenser utsläcks eller dämpas kraftigt.

I fig. 2 illustreras sålunda ett elektriskt schema för anordningen enligt uppfinningen. Det schematiskt illustrerade, inuti reflektorn monterade gnistgapet 8 matas från en kondensator C via en trigganordning 18, lämpligen av den typ med en rörlig hjälpelektrod 20, som är beskriven í den samtidigt härmed ingivna patentansökan 8900995-5.- Kondensatorn C laddas i sin tur från en högspänningskälla 24 över ett motstånd R. över gnistan ansluts en parallellresonanskrets LL Cl, dimensionerad att bilda en högohmig last_vid den önskade frekvensen, medan den väsentligen kortslutér andra frekvenser.

Parallellresonanskretsen realiseras lämpligen med en kvarts- vågsstubbkoaxialkabel 22, såsom nämnts, dvs en koaxialkabel av längden en kvarts våglängd och kortsluten vid jordänden. En sådan kvartsvågsstubbkoaxialkabel uppträder som bekant som en parallellresonanskrets. Längden blir i området 50 m.

För att erhålla de önskade frekvenserna i omradet 0,3 - 1 MHz måste en chockvåg med tillräckligt brant front alstras.

Frontens stigtid bör vara av storleksordningen l ms, svarande mot frekvensen l MHz. För att möjliggöra detta krävs att induk- tansen i urladdningskretsen hålls låg. Genom att ge hela urladd- ningskretsen ett koaxiellt utförande kan denna induktans hållas så låg som av storleksordningen 50 nH. Detta koaxiella utförande omfattar hela kretsen inkluderande elektroderna 12, 14. triggkretsen 18 och kondensatorn C, såsom illustreras i fig. 3.

Genom det koaxiella utförandet uppnås en "transformatoreffekt" som reducerar själviduktionen.

För att uppnå en tillräckligt brant chockvågsfront är även kopplingsmediets 16 konduktivitet av betydelse, se fig. 1. Även trycken i fokalområdet och därmed sprängningseffekten varierar avsevärt med konduktiviteten. Kopplingsmediet utgörs normalt av avgasat vatten till vilket salt och/eller kopparsulfat tillsatts för justering av konduktiviteten och brytningsindex. Även vattnets avgasning påverkas av dessa tillsatser. Tillsatserna leder till eftersträvad förhöjd ledningsförmåga och vidare eftersträvas att brytningsindex blir väsentligen detsamma som i mänsklig vävnad. Genom att tillsätta ej enbart salt utan även kopparsulfat reduceras korrosionsproblemen som är betydande vid användning av enbart saltlösning. Algväxt förhindras även.

Som kopplingsmedium 16 utnyttjas vatten som noga avgasats för att undvika kavitation som leder till s.k. "akustisk opalitet". Detta erfordras för att ett väl definierat fokus skall uppnås, d.v.s. lägre energi kan användas för att na viss fraktu- 465 552 5 reringseffekt. Vid anordníngen enligt uppfinningen sker avgas- ningen genom kokning vid 50°C i en särskild tank vid ett undertryck av -0,85 Bar.

För att energin per volymsenhet vävnad hos patienten skall bli sa låg som möjligt är reflektorn utfärd med så stor apertur som möjligt. I praktiskt utförande uppgår reflektorns apertur till (180 mm) 230 mm, varvid man får en ingangskon mot patienten hos chockvagen med en vinkel 0( av cirka 80-90°, se fig. 1. Pa detta sätt uppnår man stor "utspädning" av energin som skall nä calculi. Den övre gränsen för denna vinkel sätts av be- gränsningen av kroppens fysiska utbredning.

Vid anordningen enligt uppfinningen matas gnistgapet 12,14 fràn en kondensator C, se fig. 2 och 3. Spänningen är här variabel upp till 30 kV.

Kretsen innefattar även en trigganordning, schematiskt visad vid 18, som är anordnad att utlösa gnisturladdning från en EKG- signals R-vag.

I ett praktiskt utförande uppgår avståndet mellan reflektor- kanten och fokalpunkten P2 till 13 cm, vilket är tillräckligt för de flesta tillämpningar.

Elektroderna är av flergàngstyp med individuellt bytbara spetsar. Elektroden är så utförd att ingående ström passerar en ledare över vilken returströmmen passerar i omgivande ledare, varigenom resulterande magnetfält kommer att motverka varandra.

Urladdningarna kan ske med max ca. 300 ms mellanrum.

Som nämnts önskar man belasta calculi maximalt samtidigt som mellanliggande vävnad belastas så lite som möjligt. Härför efter- strävas en snabb urladdning som ger hög frekvenstyngdpunkt. Tiden för urladdning av kondensatorn C bestäms, som nämnts av egen- induktionen, och resistiva förluster, vilka sålunda skall hallas sa laga som möjligt.

Anordningen enligt uppfinningen är användbar för fragmente- ring av njurstenar och gallstenar.

För behandling av en njursten erfordras upp till 2000 ur- laddningar.

Claims (6)

šåéeåtkåiß 2

1. Anordning för sönderdelning av konkrement i kroppen på en patient, innefattande en vätskefylld fokuseringskammare, begränsad av en reflektor (2) med en innervägg med formen av en öppen rotationsellipsoid, vilken vid sin öppna ände är tillsluten genom en bälg (4), avsedd att anbringas mot patien- tens kropp, samt ett gnistgap (8), anordnat i den ellipsoidformade reflek- torns fokus (F1) för alstring av en chockvåg, avsedd att fokuseras i rota- tionsellipsoidens andra fokalomrâde (F2), k ä n n e t e c k n a d av att reflektorns väggtjocklek är konstant och lika med halva våglängden för en förutbestämd frekvens.

2. Anordning enligt patentkrav 1, k ä n n e t e c k n a d av att reflektorn (2) är utförd med så stor apertur att chockvâgens ingångskon uppgår till ca 80-900.

3. Anordning enligt patentkrav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att gnistgapet (8) matas av en urladdningskrets, varvid kretsen i sin helhet och gnistgapet har koaxiell uppbyggnad.

4. Anordning enligt något av patentkrav 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att en elektrisk krets (L1,C1) är kopplad över gnistgapet (8) för att bilda en parallellresonanskrets för gnistan, som bildar en högohmig last för den förutbestämda frekvensen och kortsluter andra frekvenser.

5. Anordning enligt patentkrav 4, k ä n n e t e c k n a d av att parallellresonanskretsen är bildad av en kvartsvågsstubbkoaxialkabel (22).

6. Anordning enligt något av patentkrav 1-5, k ä n n e t e c k n a d av att vätskan (16) i fokuseringskammaren innehåller salt och/eller koppar- sul fat för att erhålla önskad ledningsförmåga samt väsentligen samma bryt- ningsindex som i den mänskliga vävnaden.