Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Reduzierung der Einkopplungsfläche eines Stoßwellenreflektors und zur Weiterleitung einer Stoßwellen-Fokuszone.

Stoßwellen finden in zahlreichen medizinischen Bereichen ein Anwendungsgebiet.

Der bekannteste Bereich ist die therapeutische und kosmetische Anwendung bei der Behandlung von beispielsweise Steinerkrankungen (z.B. Urolithasis, Cholelithiasis) und der Narbenbehandlung in der Human- und Tiermedizin.

Neuere Einsatzgebiete betreffen die Zahnbehandlung, die Behandlung von Arthrose, die Entfernung von Kalkablagerungen (z.B. Tendinosis calcarea), die Behandlung von chronischen Tennis- oder Golferellenbogen (sog. Epikondylopathia radialis oder ulnaris), von chronischen Schultersehnenbeschwerden (sog. Tendinose der Rotatorenmanschette) und von chronischen Achillessehnenreizungen (sog. Achillodynie).

Weiterhin werden Stoßwellen auch zur Therapie bei Osteoporose, Paradontose, nichtheilenden Knochenbrüchen (sog. Pseudarthrosen), Knochennekrosen und ähnlichen Erkrankungen eingesetzt. Neuere Studien untersuchen auch einen Einsatz in Stammzellentherapien.

Stoßwellen können weiterhin auch dazu verwendet werden, mechanischen Stress, z.B. in Form von Scherkräften, auf Zellen auszuüben, wobei deren Apoptose eingeleitet wird. Dies geschieht beispielsweise mittels einer Initiierung des "Todesrezeptorweges" und/oder des Cytochrom c-Weges und/oder einer Caspasen-Kaskade.

Unter Apoptose versteht man die Initiierung eines genetisch gesteuerten Programms, welches zum "Zell-Selbstmord" einzelner Zellen im Gewebeverband führt. Dabei schrumpfen die betroffenen Zellen und ihre Organellen und zerfallen in Bruchstücke, die sogenannten apoptotischen Körperchen. Diese werden anschließend von Makrophagen und/oder Nachbarzellen phagozytiert. Die Apoptose stellt somit einen nicht-nekrotischen Zelltod ohne Entzündungsreaktion dar.

Daher ist die Verwendung von Stoßwellen in allen Fällen vorteilhaft, in denen es um die Behandlung von Erkrankungen mit erniedrigter Apoptoserate geht, z.B. Tumorbehandlungen oder Virenerkrankungen.

Weiterhin können Stoßwellen besonders vorteilhaft zur Behandlung von nekrotisch veränderten Bereichen und Strukturen im Muskelgewebe, insbesondere im Herzmuskelgewebe, zur Anregung des Knorpelaufbaus bei arthritischen Gelenkserkrankungen, zur Initiierung der Differenzierung von embryonalen oder adulten Stammzellen in vivo und in vitro entsprechend dem umgebenen Zellverband, zur Behandlung von Gewebeschwäche, insbesondere von Cellulitis und zum Fettzellenabbau, sowie zur Aktivierung von Wachstumsfaktoren, insbesondere von TGF-[beta], verwendet werden.

Stoßwellen können ebenfalls zur Verhinderung einer Ödembildung und/oder -ausweitung sowie Ödemabbau, zur Behandlung von Ischämie, Rheuma, Gelenkserkrankungen, Kieferknochen (Paradontitis), kardiologische Erkrankungen und Herzinfarkte, Paresen (Lähmungen), Nervenentzündungen, Querschnittslähmungen, Arthrose, Arthritis, zur Prophylaxe von Narbenbildung, zur Behandlung von Narbenbildung bzw. Nervenvernarbung, zur Behandlung von Achillobursitis und sonstigen Knochennekrosen verwendet werden.

Eine weitere Verwendung betrifft die Behandlung von Rückenmarks- und Nervenverletzungen, zum Beispiel Rückenmarksverletzungen mit einhergehender Ödemisierung.

Stoßwellen sind auch zur Behandlung von vernarbtem Sehnen- und Bändergewebe sowie von schlecht heilenden offenen Wunden geeignet.

Solche schlecht heilenden offenen Wunden und Geschwüre werden als Ulcus oder auch Ulzeration bezeichnet. Sie stellen eine Oberflächenzerstörung durch Gewebszerfall an der Haut und/oder der Schleimhaut dar. Je nachdem welche Gewebeanteile betroffen sind, wird bei oberflächlichen Läsionen von Exfoliation (nur Oberhaut betroffen) oder Exkoriation (Ober- und Lederhaut betroffen) gesprochen.

Zu den durch Stoßwellen behandelbaren offenen Wunden zählen insbesondere ulcus cruris, ulcus hypertonicum, ulcus varicosum oder ulcus terebrans aufgrund eines dadurch verursachten verbesserten Heilungprozesses.

Weiterhin sind Stoßwellen geeignet für die Stimulation der Zellvermehrung und der Differenzierung von Stammzellen.

Zur Erzeugung von Stoßwellen stehen im wesentlichen drei Prinzipien zur Verfügung, nämlich das elektrohydraulische, das piezoelektrische und das elektromagnetische Prinzip.

Bei einem elektrohydraulischen Stoßwellenerzeuger wird im Fokus eines Reflektors eine Funkenentladung zwischen zwei Elektrodenspitzen in einem flüssigen Medium erzeugt. Sobald die Ausdehnungsgeschwindigkeit der durch die Funkenentladung erzeugten Plasmablase unter die Schallgeschwindigkeit gesunken ist, löst sich von der Oberfläche der Plasmablase eine Stoßwelle ab, die sich als primäre, divergente Stoßwelle ausbreitet. Dabei wird ein wesentlicher Teil der divergenten Welle vom Reflektor reflektiert.

Der Reflektor kann dabei parabolisch oder elliptisch ausgeführt sein.

Ist der Reflektor elliptisch ausgeführt, so wird durch die Reflexion der reflektierte Teil der divergenten Stoßwelle in eine konvergente Stoßwelle transformiert, die in einem zweiten Fokus zusammen und anschließend auseinander läuft. Falls die Position des zweiten Fokus verändert werden soll, muss eine akustische Linse eingesetzt werden.

Ist der Reflektor parabolisch ausgeführt, so wird durch die Reflexion der reflektierte Teil der divergenten Stoßwelle in eine ebene Stoßwelle transformiert, die parallel aus dem Reflektor läuft. Um einen weiteren Fokus im Anwendungsgebiet zu erzeugen, wird eine akustische Linse benötigt, welche die Stoßwelle fokussiert.

Systeme zur Behandlung mit Stoßwellen nach dem Stand der Technik sind daraufhin ausgerichtet, mittels eines Behandlungskopfes die Stoßwellen über ein am Behandlungskopf angebrachtes Koppelkissen in einen Körper einzukoppeln.

Die Behandlungsköpfe nach dem Stand der Technik sind jedoch aufgrund ihrer Abmessungen für eine lokale, kleinflächige Einkopplung der Stoßwellen in einen Körper nicht einsetzbar.

So sind mit Behandlungsköpfen nach dem Stand der Technik viele Bereiche eines Körpers direkt nicht erreichbar und die Stoßwellen müssen durch Körperbereiche geleitet werden, die vor dem eigentlichen Behandlungsgebiet liegen.

Dabei können unerwünschte Nebenwirkungen wie beispielsweise die Entstehung von Hämatomen auftreten oder die Effektivität der Stoßwellen kann durch Reflexion an Gewebegrenzschichten gemindert werden. Letzteres tritt auf, wenn die Stoßwellen auf dem Weg durch den Körper angrenzende Bereiche mit sehr unterschiedlichem Aufbau durchlaufen müssen.

Es wäre deshalb wünschenswert, wenn die Stoßwellen direkt in das zu behandelnde Gebiet eingekoppelt werden könnten.

Daher ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zur Verfügung zu stellen, die es ermöglicht, Stoßwellen lokal und kleinflächig in ein zu behandelndes Gebiet einzukoppeln.

Diese Aufgabe wird gelöst durch einen erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter.

Ein erfindungsgemäßer Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter weist einen Reflektor und einen Stoßwellenleiter auf.

Der Stoßwellenleiter weist einen akustischen Trichter und ein sich an den akustischen Trichter anschließendes Stoßwellenrohr auf.

Der akustische Trichter dient einer Reduzierung der Querschnittsabmessungen des erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektors mit Stoßwellenleiter senkrecht zu einer Stoßwelleneinkopplungsrichtung, so dass die Querschnittsfläche des Stoßwellenrohrs wesentlich kleiner als die des Reflektors ist.

Dabei werden im akustischen Trichter die aus dem Reflektor kommenden Stoßwellen zusammengeführt und in das sich an den akustischen Trichter anschließende Stoßwellenrohr geleitet.

Der akustische Trichter hat vorzugsweise eine konische Form, jedoch sind auch nicht kegelförmige Mantelflächen, die zu einer Reduzierung der Querschnittsabmessungen führen, möglich.

Weiterhin ist der akustische Trichter derart gestaltet, dass ein zweiter virtueller Fokus des Reflektors direkt am Übergang von dem akustischen Trichter in das Stoßwellenrohr liegt und somit der Fokus gut im Stoßwellenrohr abgebildet wird.

Der akustische Trichter kann mit dem Reflektor in einem Teil kombiniert sein oder ein separates Teil bilden, das beispielsweise mittels Schrauben mit dem Reflektor verbunden ist.

Im Fall eines separaten akustischen Trichters können der Reflektor und der akustische Trichter im Bereich der gemeinsamen Kontaktfläche Trennwände aufweisen, so dass der akustische Trichter samt Stoßwellenrohr leicht von einem ersten Reflektor getrennt und mit einem zweiten Reflektor verbunden werden kann.

Dabei kann der akustische Trichter an Stelle eines Koppelkissens mit einem Behandlungskopf nach dem Stand der Technik verbunden und verwendet werden.

Das Stoßwellenrohr dient der Bereitstellung einer Fläche zur Einkopplung der Stoßwellen in einen Körper und der Überbrückung einer Weglänge, indem im Stoßwellenrohr die Stoßwellen von einem ersten Ende, das mit dem akustischen Trichter verbunden ist, zu einem zweiten Ende geleitet werden.

Das zweite Ende des Stoßwellenrohrs weist eine Fläche zur Einkopplung der Stoßwellen in einen Körper auf. Vorzugsweise ist die Fläche senkrecht zur Längsachse des Stoßwellenrohrs angeordnet und ist vorzugsweise wesentlich kleiner als eine Einkopplungsfläche eines Stoßwellenreflektors nach dem Stand der Technik, so dass die Stoßwellen mit einem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter kleinflächig in den Körper eingekoppelt werden können.

Der Übergang von dem akustischen Trichter in das Stoßwellenrohr ist vorzugsweise so gestaltet, dass der Radius in der Wandung ein 1000-10000faches der Wellenlänge der Stoßwellen (ca. 10^–6 m) beträgt. Damit werden unerwünschte Reflexionen der Stoßwellen aufgrund eines Knicks im Verlauf der Wandung reduziert.

Das Stoßwellenrohr des Stoßwellenleiters weist vorzugsweise eine schmale, längliche Form auf.

Weiterhin ist das Stoßwellenrohr vorzugsweise biegbar ausgeführt, so dass es beispielsweise durch nicht gerade Körperöffnungen oder Lumen geführt werden kann.

Der Innendurchmesser des Stoßwellenrohrs ist so gewählt, dass das Stoßwellenrohr eine –6 dB Fokuszone (Bereich des Stoßwellenfeldes, in dem der lokale Druck größer als oder so groß wie die Hälfte des Maximaldrucks ist) noch voll umschließt.

Somit beträgt der Innendurchmesser des Stoßwellenrohrs vorzugsweise 1 mm bis 5 mm.

Der Außendurchmesser des Stoßwellenrohrs beträgt vorzugsweise 1,0 mm bis 10 mm.

Die Länge des Stoßwellenrohrs beträgt vorzugsweise 1 cm bis 500 cm.

Im Inneren des Stoßwellenleiters befindet sich ein Medium, das eine ähnliche akustische Impedanz und eine ähnliche Schallgeschwindigkeit wie Wasser aufweist und die Stoßwellen aus dem Reflektor zu dem zweiten Ende des Stoßwellenrohrs leitet.

Das Medium im Stoßwellenleiter besitzt vorzugsweise eine Schallgeschwindigkeit von 1300 m/s bis 1800 m/s.

Das Reflexionsmedium der Wandung des Stoßwellenleiters ist in seiner akustischen Impedanz und seiner Schallgeschwindigkeit deutlich unterschiedlich zu Wasser und besteht vorzugsweise aus einem metallischen oder keramischen Werkstoff.

Das Reflexionsmedium der Wandung des Stoßwellenleiters besitzt vorzugsweise eine Schallgeschwindigkeit von entweder kleiner als 1300 m/s oder größer als 1800 m/s.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist der erfindungsgemäße Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter mit einem schallabsorbierenden Medium ummantelt, das die primäre Schallwelle im hörbaren Bereich reduziert, wodurch eine Anwendung für eine zu behandelnde Person angenehmer wird.

Aufgrund seiner vorzugsweise länglichen Form und seines vorzugsweise kleinen Durchmessers im Bereich des Stoßwellenrohrs sowie der Biegbarkeit des Stoßwellenrohrs ist es mit dem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter möglich, in einem Körper liegende Bereiche durch eine Öffnung des Körpers oder einen minimalinvasiven, perkutanen Zugang direkt zu erreichen, ohne die Stoßwellen durch andere vor dem Behandlungsgebiet liegende Bereiche des Körpers leiten zu müssen.

Weiterhin ist mit dem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter eine lokale, kleinflächige Einkopplung von Stoßwellen in ein zu behandelndes Gebiet möglich.

Damit werden mit dem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter neue Einsatzgebiete für die Behandlung mit Stoßwellen erschlossen.

Bei bereits etablierten Einsatzgebieten können mit dem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter die Nebenwirkungen der Behandlung reduziert und die Effektivität der Stoßwellen gesteigert werden.

Exemplarisch seien hier als mögliche Einsatzgebiete Indikationen des Dentalbereichs und der Gelenke, Tumore sowie koronare, zelebral- und spinal-neurologische Indikationen genannt.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung im folgenden eingehend erläutert.

Es zeigt:

1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektors mit Stoßwellenleiter.

Aus der Abbildung gemäß 1 ist eine schematische Darstellung einer Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektors mit Stoßwellenleiter ersichtlich.

In der dargestellten Ausführungsform der Erfindung wird in einem ersten Fokus (F1) eines Reflektors (1) eines erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektors mit Stoßwellenleiter zwischen zwei Elektrodenspitzen eine Funkenentladung in einem flüssigen Medium (M) mit ähnlichen Eigenschaften wie Wasser erzeugt. Eine Stoßwelle, die sich von der Oberfläche einer durch die Funkenentladung erzeugten Plasmablase löst, wird mittels eines geeigneten Reflexionsmediums einer Wandung des Reflektors (1), das vorzugsweise ein Material mit deutlich zu Wasser abweichender akustischer Impedanz ist, reflektiert und in einem zweiten virtuellen Fokus (F2) des Reflektors (1) gebündelt.

An die sich öffnende Seite des Reflektors (1) ist ein Stoßwellenleiter angeschlossen.

Dabei ist der Stoßwellenleiter, der einen akustischen Trichter (2) und ein Stoßwellenrohr (3) aufweist, mit einer größeren Öffnung des akustischen Trichters (2) bündig an den Reflektor (1) angebracht.

Der akustische Trichter (2) führt die aus dem Reflektor (1) kommenden Stoßwellen zusammen und leitet sie in das sich anschließende Stoßwellenrohr (3).

Hierzu ist der akustische Trichter (2) so ausgeführt, dass der zweite virtuelle Fokus (F2) des Reflektors (1) direkt am Übergang von dem akustischen Trichter (2) in das Stoßwellenrohr (3) liegt und somit der Fokus gut im Stoßwellenrohr (3) abgebildet wird.

In der dargestellten Ausführungsform besitzt sowohl der Reflektor (1) als auch der akustische Trichter (2) im Bereich der gemeinsamen Kontaktfläche eine Trennwand (4). Damit ist es leicht möglich, den akustischen Trichter (2) samt Stoßwellenrohr (3) von dem Reflektor (1) zu trennen, um beispielsweise eine Verbindung des akustischen Trichters (2) samt Stoßwellenrohr (3) mit einem zweiten Reflektor herzustellen.

Dabei kann die Verbindung des akustischen Trichters (2) mit einem Reflektor (1) mittels Schrauben hergestellt werden.

Das Stoßwellenrohr (3) schließt sich mit einem ersten Ende dicht an eine kleinere Öffnung des akustischen Trichters (2) an und ist auf der dem Reflektor (1) gegenüberliegenden Seite des akustischen Trichters (2) angeordnet.

Im Stoßwellenrohr (3) werden die Stoßwellen von dem ersten Ende des Stoßwellenrohrs (3) zu einem zweiten Ende des Stoßwellenrohrs (3) geleitet.

Das Stoßwellenrohr (3) ist kreiszylindrisch ausgeführt und besitzt einen Innendurchmesser, der so gewählt ist, dass das Stoßwellenrohr (3) eine –6 dB Fokuszone (F) noch voll umschließt.

Das zweite Ende des Stoßwellenrohrs (3) ist verschlossen und dient der Einkopplung der Stoßwellen in ein zu behandelndes Gebiet, das vorzugsweise in einem Körper liegt und mit dem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter über eine Öffnung des Körpers oder einen minimalinvasiven, perkutanen Zugang erreichbar ist.

Im Inneren des Stoßwellenleiters befindet sich vorzugsweise dasselbe Medium (M) wie im Reflektor (1), das eine ähnliche akustische Impedanz und eine ähnliche Schallgeschwindigkeit wie Wasser aufweist.

Um mit dem zweiten Ende des Stoßwellenrohrs (3) das Gebiet, das vorzugsweise in einem Körper liegt, über eine Öffnung des Körpers oder einen minimalinvasiven, perkutanen Zugang mit dem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter erreichen zu können, weist das Stoßwellenrohr (3) vorzugsweise eine schmale und längliche Gestalt auf und ist vorzugsweise biegbar ausgeführt, so dass das Stoßwellenrohr (3) durch die Öffnung des Körpers oder den minimalinvasiven, perkutanen Zugang an das Gebiet in dem Körper geführt werden kann.

Mit dem erfindungsgemäßen Stoßwellenreflektor mit Stoßwellenleiter werden somit neue Behandlungsgebiete für die Therapie mit Stoßwellen erschlossen. Besonders zu erwähnen sind hierbei Behandlungen mit Stoßwellen im Dentalbereich sowie minimalinvasive Applikationen von Stoßwellen im Körperinneren wie beispielsweise koronare Applikationen.

F

Fokuszone

F1

erster Fokus des Reflektors

F2

zweiter virtueller Fokus des Reflektors

M

Medium im Stoßwellenleiter

1

Reflektor

2

akustischer Trichter

3

Stoßwellenrohr

4

Trennwand