DE3038445C2

DE3038445C2 -

Info

Publication number: DE3038445C2
Application number: DE3038445A
Authority: DE
Inventors: Rainer 7778 Markdorf De Willneff
Original assignee: Dornier GmbH
Current assignee: Dornier GmbH
Priority date: 1980-10-11
Filing date: 1980-10-11
Publication date: 1990-06-21
Also published as: DE3038445A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Stoßwellengenerator für medizinische Anwendungsfälle nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a shock wave generator for medical applications according to the generic term of claim 1.

Aus der DE-PS 23 51 247 ist eine Einrichtung zum Zertrümmern von im Körper eines Lebewesens befindlichen Konkrementen mit einer Fokussierungskammer bekannt, wobei die Fokussierungskammer ein Teil eines Rotationsellipsoids ist und in deren einem Brennpunkt Stoßwellen durch Funkenentladung erzeugbar sind. Die Fokussierungskammer ist mittels einer elastischen Membran verschlossen und die Membran wird luftspaltlos am Körper in der Weise angelegt, daß sich das zu zertrümmernde Konkrement im zweiten Brennpunkt befindet. Die Einrichtung dient beispielsweise der Zerstörung von Nierensteinen ohne jeglichen operativen Eingriff. Der Nierenstein wird 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 herausgeschwemmt wird. Der Einrichtung liegt die Er kenntnis 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 war nun herausgefunden worden, daß der Schallwellenwider stand des menschlichen oder tierischen Gewebes ungefähr dem Schallwellenwiderstand des Wassers entspricht und sich der Schallwellenwiderstand der Konkremente davon erheblich unter scheidet. Es konnte auch nachgewiesen werden, daß Stoßwellen andere Körperteile des menschlichen Körpers nicht in Mitleiden schaft ziehen und daß die Knochen des menschlichen Körpers wegen ihrer hohen Zugfestigkeit und der Kürze des Impulses nicht beschädigt werden. Die Zerstörung von Konkrementen ist dabei abhängig von der Flankensteilheit des Druckanstieges der Stoßwellen. Die Größe der abplatzenden Teile hingegen wird von der Dauer des Stoßwellenimpulses bestimmt. 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 kurz zeitigen Impulsen die Zerkleinerung in Bruchstücke erfolgen, die auf natürlichem Wege durch die Harnleiter ausgespült wer den können.From DE-PS 23 51 247 a device for Shatter those in the body of a living being Concrements with a focusing chamber known, where the focusing chamber is part of an ellipsoid of revolution is and in one focus through shock waves Spark discharge can be generated. The focusing chamber is closed by an elastic membrane and the membrane becomes airless on the body in this way created that the concretion to be crushed in second focal point. The facility serves for example, the destruction of kidney stones without any surgical intervention. The kidney stone is made using an X-ray image in its size and location in the Body of the patient isolated. Then the stone using adjustable and focused shock waves applied so that it crumbles into a fine semolina, the easy on natural Way is washed out. The institution is the Er knowledge that shock waves on material with less Tensile strength then always a flaking or destruction effect cause when a transition from a medium to high a medium with low sound wave resistance. It had now been found that the sound waves resisted of human or animal tissue is about that Sound wave resistance of the water corresponds and the Sound wave resistance of the concrements of which considerably below separates. It has also been demonstrated that shock waves other parts of the human body do not feel sorry draw shaft and that the bones of the human body because of their high tensile strength and the shortness of momentum not be damaged. The destruction of concretions is depending on the slope of the pressure rise Shock waves. The size of the flaking parts, however, will determined by the duration of the shock wave pulse. To be a big one To destroy concrement, it can be beneficial to one use the first impulse of longer duration, so the concretion breaks into larger pieces. Then you can with very short timely impulses the crushing takes place in fragments, who naturally flushed out through the ureters that can.

Aus der DE-PS 24 18 631 ist ein von außen anwendbarer Herzsti mulator bekannt, der aus einem in Längsschnitt ellipsenförmi gen Koppelgerät besteht, das auf die Oberfläche des Körpers eines Patienten im Herzbereich luftspaltlos aufsetzbar ist und bei dem in einem Brennpunkt des Koppelgeräts ein punktförmiger Druckwellengenerator in Form einer Funken strecke vorhanden ist.From DE-PS 24 18 631 is an externally applicable cardiac known mulator, which consists of a longitudinally elliptical gene coupling device that is on the surface of the body of a patient can be placed in the heart area without gaps is and at which in a focal point of the coupling device point-shaped pressure wave generator in the form of a spark route is available.

Diese Vorrichtung dient der Herzstimulation von außen auf unblutigem Wege durch den Brustkorb und ist insbe sondere in der Notfallmedizin verwendbar. Angeregt werden soll die elektrisch und mechanisch stillstehende oder zu langsam schlagende Herzkammer (sogenannte Asystolie). Die vom Druckwellengenerator ausgehenden Druckwellen üben bei diesem Gerät mechanische Reize auf die Kammerwand des Herzens aus, die zu einer Herzstimulation führen. Mittels des Druckwellengenerators können Impulse ohne Gefahr für Patienten und Personal periodisch erzeugt werden, bis entweder die Herztätigkeit spontan aufrechterhalten wird oder die Maßnahmen zur Stimulation mit einem künstlichen Schrittmacher ergriffen werden können.This device is used for external heart stimulation on a bloodless path through the rib cage and is especially especially usable in emergency medicine. Be excited is the electrically and mechanically stationary or heart chamber beating too slowly (so-called asystole). Practice the pressure waves coming from the pressure wave generator with this device mechanical stimuli on the chamber wall of the heart that lead to cardiac stimulation. By means of the pressure wave generator, pulses without Periodic danger to patients and staff be either spontaneous cardiac activity is maintained or the stimulation measures with an artificial pacemaker can.

Bekannt ist weiter aus der DE-PS 12 18 112 eine Vorrich tung zum Entfernen von Konkrementen aus Harnwegen mittels einer einführbaren, elektrodentragenden und mit einer elektrischen Energiequelle verbundenen elastischen Sonde. Stoßwellenkatheter dieser Art sind prinzipiell funktions tüchtig, haben aber den schwerwiegenden Fehler der offenen Funkenstrecke, wodurch es häufig zu mechanischen Zerstö rungen und Verbrennungen der Blaseninnenschichten kam. A Vorrich is also known from DE-PS 12 18 112 device to remove concrements from urinary tract an insertable, electrode-carrying and with a electrical energy source connected elastic probe. Shock wave catheters of this type are basically functional efficient, but have the serious mistake of open Spark gap, which often leads to mechanical destruction Burns and burns of the inner layers of the bladder came.

Aus der DE-OS 28 29 159 ist ein elektrohydraulischer, in den Körper einschiebbarer Lithotripter bekannt, der das Konkrement mit einem Fangkorb festhält und mittels Funkenentladungen zerkleinert.From DE-OS 28 29 159 an electrohydraulic, insertable lithotripter known in the body, the holds the stone with a grass catcher and by means of Spark discharges crushed.

Aus der DE-OS 24 31 094 ist ein elektrohydraulischer, in den Körper einschiebbarer Lithotripter bekannt, dessen Funkenstrecke in einer Funkenkammer abgeschirmt angeordnet ist.From DE-OS 24 31 094 an electro-hydraulic, known insertable lithotripter, the Spark gap arranged shielded in a spark chamber is.

Aus der DE-OS 26 32 027 is ein elektrohydraulischer, in den Körper einschiebbarer Lithotripter bekannt, bei dem die Funkenstrecke sich innerhalb einer fächerartigen Aufweitvorrichtung befindet, mit der das umgebende Gewebe aus dem Wirkungsbereich der Funkenstrecke geschoben werden kann.DE-OS 26 32 027 discloses an electrohydraulic, known lithotripter insertable into the body, at which the spark gap is within a fan-like Is expanding device with which the surrounding tissue are pushed out of the effective range of the spark gap can.

Davon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, einen Stoß wellengenerator für diagnostische oder therapeutische Anwendungsfälle zu schaffen, der durch Körperöffnungen einführbar ist und in Nähe des mit Stoßwellen zu beauf schlagenden Körperteils oder Konkrements bringbar ist, bei dem die Funkenstrecke im sicheren Abstand zum Körperge webe gehalten wird und von diesem elektrisch isoliert ist.Based on this, it is an object of the invention to provide a shock wave generator for diagnostic or therapeutic To create use cases through body openings is insertable and close to the shockwaves beating body part or concrement can be brought, where the spark gap at a safe distance from the body weave is kept and electrically isolated from it is.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß von einem Stoßwellenge nerator mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.This object is achieved by a shock wave solved with the features of claim 1.

Bei einer vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist die Innenseite und/oder die Außenseite des Ballons zumindest teilweise elektrisch leitend beschichtet und mit der Abschirmung des Katheters verbunden.In an advantageous embodiment of the invention is the inside and / or the outside of the balloon at least partially coated electrically conductive and connected to the shield of the catheter.

Wie bereits erwähnt kam es bei den bisher verwendeten Stoßwellenkathetern, die prinzipiell funktionstüchtig sind, wegen der offenen, unzentrierten Funkenstrecke häufig zu mechanischen Zerstörungen oder Verbrennungen des Gewebes. Dieser Nachteil wird beim Gegenstand der Erfindung duch die Zentrierung der Funkenstrecke innerhalb des aufgeweiteten Ballons vermieden. Um elektrische Auswirkungen der Entladung der Fun kenstrecke des Stoßwellengenerators zu vermeiden, ist die Innenseite des Ballons elektrisch leitend und mit der Ab schirmung des Katheters verbunden.As already mentioned, it happened with the previously used Shock wave catheters that are in principle functional are common because of the open, non-centered spark gap to mechanical destruction or burns of the Fabric. This disadvantage is the subject of the invention by centering the spark gap within the inflated balloons avoided. To electrical effects of discharging the fun To avoid the ken stretch of the shock wave generator is Inside of the balloon electrically conductive and with the Ab shielding of the catheter connected.

Eine Anwendung des erfindungsgemäßen Stoßwellengenera tors ist die Verwendung als Herzstimulator zur temporären Ver sorgung bei Ausfall des natürlichen oder eines künstlichen Schrittmachers dar. Der Stoßwellengenerator wird zur Stimula tion des Herzens an der Spitze eines Katheters in die Speise röhre eingeführt. Die gerichteten, in natürlicher Schlag frequenz abgegebenen Stoßwellenpulse erreichen von der Speise röhre aus unmittelbar das Herz und lösen Herzaktionen aus.An application of the shock wave genera according to the invention tors is used as a cardiac stimulator for temporary ver care in the event of natural or artificial failure Pacemaker. The shock wave generator becomes a stimula tion of the heart at the tip of a catheter into the food tube introduced. The directed, in natural blow Frequency-delivered shock wave pulses reach from the food tube directly from the heart and trigger heart actions.

Die bekannte Anwendung der transthorakalen elektrischen Stimu lation des Herzens hat eine geringe Effizienz und eine Reihe bekannter Nebenwirkungen, z. B. schmerzhafte Brustwandmuskel kontraktionen.The well-known application of transthoracic electrical stimu lation of the heart has low efficiency and a number known side effects, e.g. B. Painful chest wall muscle contractions.

Die ebenfalls bekannte Stimulation mittels eines Elektro katheters, das transvenös nach perkutaner Punktion zur rech ten Kammer vorgeschoben wird und dort intraventrikulär Systo len auslöst, eine Tachykardie oder Kammerflimmern unterbricht, funktioniert zuverlässig, erfordert zur Kontrolle der Posi tionierung der Katheterspitze jedoch ein Röntgengerät und ist dadurch für eine Notfallsituation wenig geeignet. The also known stimulation by means of an electro catheter that transvenes to the right after percutaneous puncture th chamber is advanced and there intraventricular systo len triggers tachycardia or ventricular fibrillation, works reliably, requires to check the posi tion of the catheter tip, however, and is an X-ray machine therefore not very suitable for an emergency situation.

Die bekannte Stimulation durch Einstichelektroden kann zwar schnelle Hilfe bringen, ist aber mit einer Reihe von Kompli kationsmöglichkeiten behaftet, z. B. die Verletzung des Peri-, Epi- und Myokards.The known stimulation by puncture electrodes can indeed bring quick help, but is with a number of accomplices cationic opportunities, e.g. B. the violation of the peri, Epi and myocards.

Die erfindungsgemäße Einrichtung, die an der Spitze eines Katheters in die Speiseröhre eingeführt wird, stimuliert das Herz unmittelbar durch nach vorn gerichtete Pulse. Eine Rücken lage des Patienten trägt zur guten mechanischen Ankoppelung bei, da sich das Herz in dieser Position der Speiseröhre nähert. Die Stimulation durch die präkardialen Strukturen erfordert Pulsenergien von 0,04-1,5 Joule.The device according to the invention at the top of a Inserting catheters into the esophagus stimulates that Heart directly through forward-facing pulses. A back position of the patient contributes to good mechanical coupling as the heart approaches the esophagus in this position. The stimulation through the precardial structures requires Pulse energies of 0.04-1.5 joules.

Die unmittelbare Nähe von Herz und Speiseröhre erlaubt eine beträchtliche Reduktion der Pulsenergie, so daß die Gefahr eines traumatischen Geschehens vermieden wird. Die sichere Ankoppelung des Stoßwellengenerators an die Speiseröhre wird erfindungsgemäß durch einen Ballon an der Spitze des Katheters erzielt, in dessen Zentrum sich die Funkenstrecke befindet. Der Ballon wird nach dem Einführen und Positionieren des Katheters durch eine Flüssigkeit aufgeweitet und zur Anlage gebracht. Eine elektrische Entladung über die Funkenstrecke erzeugt in der Flüssigkeit eine Stoßwelle, die die Wandung des Ballons und der Speiseröhre durchläuft und direkt auf das Herz trifft, wodurch z. B. bei Herzstillstand eine Herzaktion ausgelöst wird.The close proximity of the heart and esophagus allows one considerable reduction in pulse energy, so the danger a traumatic event is avoided. The safe one Coupling the shock wave generator to the esophagus according to the invention by a balloon at the tip of the catheter achieved, in the center of which is the spark gap. The balloon is inserted and inserted after the Catheter expanded by a liquid and attached brought. An electrical discharge across the spark gap creates a shock wave in the liquid that hits the wall of the balloon and esophagus and goes straight to that Heart meets, which z. B. cardiac arrest at cardiac arrest is triggered.

Die Stimulation, die zur Erzielung der gewünschten Schlag frequenz erforderlich ist, kann entsprechend der Situation des Patienten über den Vorhof oder die Herzkammer erfolgen. Sie kann sowohl festfrequent wie nach dem "Demand"-Prinzip arbeiten.The stimulation needed to achieve the desired stroke Frequency required may vary according to the situation the patient through the atrium or the ventricle. It can be both fixed frequency and according to the "demand" principle work.

Die möglichen Indikationen zur mechanischen Herzstimulation sindThe possible indications for mechanical heart stimulation are

1. Cardiac emergencies

- Adams-Stokes syndrome
- resuscitation
- tachycardia

2. Prophylactic use

- Pacemaker change
- Bradycardia after electrocardioversion

3. Hemodynamic examinations

- Coronary heart disease
- Idiopathic hypertrophic subaortic stenosis

4. Electrophysiological examinations

- Initiation and termination of tachycardia
- Determination of sinus node recovery time
- Detection of patients at risk of sudden cardiac death
- Detection of latent over-digitization.

Weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.Further advantages, features and possible applications of the Invention result from the following description of an embodiment.

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Darstellung eines erfindungs gemäßen Katheters und Fig. 1 shows the basic illustration of a catheter and fiction

Fig. 2 und 3 Schnittansichten einer fokussierenden und nicht- fokussierenden Funkenstrecke. Figs. 2 and 3 are sectional views of a focusing and non-focusing spark gap.

Der Katheter 2 besteht aus einer Kupplung 4, einer koaxialen, flexiblen Stromzuführung 6, um die Schläuche 8 und 10 herum gelegt sind und einer glatten, elastischen Hülle 12, welche zur Orientierung Längs- und Quermarkierungen (nicht gezeigt) trägt. Eine Flüssigkeitsversorgung 14 dient gleichzeitig der Entgasung einer Funkenstrecke 16 und zur Aufweitung eines Bal lons 18. Die mechanische Verbindung 20 von Katheterspitze 22 und Ballon 18 bildet die Zentrierung der Funkenstrecke 16. Ein Flüssigkeitsvorrat befindet sich in einem dichten Gefäß 24, das ein druckgesteuertes Gaspolster 26 enthält. Eine Umlauf pumpe 28 fördert die Flüssigkeit in den Zuleitungsschlauch 8 zur Funkenkammer 16 und transportiert die Flüssigkeit über den Rücklauf 10 in das Gefäß 24. Im Rücklauf befindet sich ein Gas abscheider 30, in dem die bei der Entladung entstehenden Gase aus dem Kreislauf entfernt werden.The catheter 2 consists of a coupling 4 , a coaxial, flexible power supply 6 , around which the tubes 8 and 10 are placed, and a smooth, elastic sheath 12 , which carries longitudinal and transverse markings (not shown) for orientation. A liquid supply 14 serves at the same time to degas a spark gap 16 and to expand a balloon 18 . The mechanical connection 20 between the catheter tip 22 and the balloon 18 forms the centering of the spark gap 16 . A liquid supply is located in a sealed vessel 24 , which contains a pressure-controlled gas cushion 26 . A circulation pump 28 pumps the liquid into the supply hose 8 to the spark chamber 16 and transports the liquid via the return 10 into the vessel 24 . In the return line there is a gas separator 30 in which the gases formed during the discharge are removed from the circuit.

Die elektrische Versorgung der Funkenstrecke 16 erfolgt mittels der Stromzuführung 6. Die Stimulationsfrequenz und die Trigge rung der Funkenstrecke 16 wird von Geräten bekannter Bauart ge steuert. The spark gap 16 is electrically supplied by means of the power supply 6 . The stimulation frequency and the triggering of the spark gap 16 is controlled by devices of a known type.

Der Ballon 18 besteht aus einem hochflexiblen Material (z. B. Polyurethan), seine Wandstärke ist kleiner als ein Millimeter und sein Durchmesser beträgt einige Millimeter.The balloon 18 is made of a highly flexible material (e.g. polyurethane), its wall thickness is less than one millimeter and its diameter is a few millimeters.

Fig. 2 zeigt eine Funkenstrecke 16 in Draufsicht, wobei die Stoß- oder Druckwellen von einer Wandung 34 in der Weise re flektiert werden, daß sie außerhalb des Ballons 18 in einem Brennpunkt 36 zusammentreffen. Durch entsprechende Drehung der Hülle 12 kann somit eine fokussierte Stoßwelle an jeden gewünschten Punkt gebracht werden. Fig. 2 shows a spark gap 16 in plan view, the shock or pressure waves are reflected from a wall 34 in such a way that they meet outside of the balloon 18 at a focal point 36 . A focused shock wave can thus be brought to any desired point by appropriate rotation of the sleeve 12 .

Beim Gegenstand von Fig. 3 findet keine Zentrierung statt; hier tritt die Stoß- oder Druckwelle frei durch ein Fenster 38 aus.No centering takes place in the subject of FIG. 3; here the shock or pressure wave emerges freely through a window 38 .

Claims

1. Shock wave generator for medical applications with a spark gap ( 16 ) which is located within a housing and at the end of a catheter ( 2 ) which can be inserted into body cavities, characterized in that the housing is a balloon ( 18 ) by means of a Liquid is expandable that the spark gap ( 16 ) is in a Re reflector and is centered within the balloon.

2. Shock wave generator according to claim 1, characterized in that the inside and / or outside of the balloon ( 18 ) is at least partially coated in an electrically conductive manner and is connected to the shielding of the catheter.