Die Erfindung betrifft eine Ankoppelvorrichtung zur Ein- leitung akustischer Wellen in den Körper eines Lebewesens.

Akustische Wellen werden sowohl zu diagnostischen als auch zu therapeutischen Zwecken in die Körper von Lebewesen eingeleitet. Es seien beispielsweise die Ultraschall- Diagnostik und die extrakorporale Stoßwellenlithotripsie

(ESWL) genannt. Dabei können die akustischen Wellen in der Regel nicht direkt, d.h. durch unmittelbares Anlegen der Abstrahlfläche des Ultraschall-Transducers bzw. der Sto߬ wellenquelle an die Körperoberfläche des Lebewesens, in den Körper des Lebewesens eingeleitet werden. Vielmehr ist in der Regel zwischen der Quelle der akustischen Wellen ein meist flüssiges Ausbreitungsmedium für die akustischen Wellen angeordnet.

So kann z.B. vorgesehen sein, daß die Quelle der akusti¬ schen Wellen in die Wandung eines das Ausbreitungsmedium enthaltenden Bades eingesetzt ist, in dem der Patient derart gelagert wird, daß er die jeweils erforderliche Position relativ zu der Quelle der akustischen Welle einnimmt. Diese Lösung ist abgesehen davon, daß sie mit einem erheblichen technischen Aufwand verbunden ist, hygienisch problematisch. Man ist daher dazu übergegangen, die Quelle akustischer Wellen in ein mit dem Ausbreitungs¬ medium gefülltes Gehäuse einzubauen, das ein Austritts- fenster aufweist, durch das die erzeugten akustischen

Wellen austreten können. Das die Quelle enthaltende Ge¬ häuse wird dann mit seinem Austrittsfenster an die Kör¬ peroberfläche in einer derartigen räumlichen Orientierung appliziert, daß der diagnostisch bzw. therapeutisch relevante Bereich des Körpers mit den akustischen Wellen

beaufschlagt wird. Diese Lösung, die als "trockene An- koppelung" bezeichnet wird, verbindet den Vorteil eines geringen technischen Aufwandes mit dem günstiger hygieni¬ scher Verhältnisse. Das Austrittsfenster kann übrigens als flexibles Koppelkissen ausgebildet sein, mit dem Vorteil, daß sich auch in Körperbereichen, in denen sich Skelettei¬ le dicht unterhalb der Körperoberfläche befinden, eine zur Einleitung der akustischen Wellen ausreichend große Kon¬ taktfläche zwischen dem Austrittsfenster und der Körper- Oberfläche ergibt.

In bestimmten Fällen tritt das Problem auf, daß die Quelle akustischer Wellen unter Beibehaltung der "trockenen An- koppelung" mit der Körperoberfläche relativ zu dem Körper mittels einer mechanischen Versteilvorrichtung insbeson¬ dere selbsttätig verstellt werden muß. Dies ist z.B. der Fall, wenn bei der Behandlung von Knochenleiden im Bereich der Extremitäten mittels fokusierter Stoßwellen der Fokus der Stoßwellen entlang der zu behandelnden Zone verstellt werden muß, was es z.B. erforderlich machen kann, daß die Stoßwellenquelle in einer Schwenkbewegung um die Extremi- tät herumgeführt wird. In diesen Fällen muß selbst dann, wenn das Austrittsfenster als flexibles Koppelkissen aus¬ geführt ist, eine technisch aufwendige und teure Verstell- Vorrichtung für die Quelle akustischer Wellen vorgesehen sein, da sich sonst nicht sicherstellen läßt, daß die Ko¬ ntaktfläche zwischen Austrittsfenster und Körperoberfläche ausreichend groß ist, um eine gute akustische Koppelung zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Ankoppel¬ vorrichtung für akustische Wellen anzugeben, die es auf einfache und kostengünstige Weise ermöglicht, eine Quelle akustischer Wellen relativ zu dem Körper, in den akusti¬ sche Wellen bei "trockener Ankoppelung" eingeleitet

werden sollen, unter ständiger Beibehaltung einer guten akustischen Koppelung insbesondere automatisch zu ver¬ stellen.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung gelöst durch eine Ankoppelvorrichtung zur Einleitung akustischer Wellen in den Körper eines Lebewesens aufweisend

a) eine Eintrittwand für die akustischen Wellen, welche durch ein eine starre rotationssymmetrische äußere

Mantelfläche aufweisendes Außenteil gebildet ist,

b) eine Austrittswand für die akustischen Wellen, welche durch einen konzentrisch in dem Außenteil angeordneten flexiblen, dehnbaren Schlauchabschnitt gebildet ist, wobei der Schlauchabschnitt gemeinsam mit dem Außenteil einen Ringraum begrenzt, und

c) ein in dem Ringraum enthaltenes Ausbreitungsmedium für die akustischen Wellen.

Infolge des Umstandes, daß die äußere Mantelfläche der Eintrittswand rotationssymmetrisch ausgebildet ist, kann die Quelle der akustischen Wellen in einer Kreisbahn um die Ankoppelvorrichtung und z.B. eine in dieser aufge¬ nommene Extremitat auf einer Kreisbahn um diejenige Achse, bezüglich derer die äußere Mantelfläche rotationssymme¬ trisch ist, herumgeführt werden, ohne daß sich die Kon¬ taktfläche des Austrittsfensters bzw. Koppelkissens der Quelle akustischer Wellen mit der äußeren Mantelfläche der Eintrittswand nennenswert ändert. Außerdem ist infolge der Ausbildung der Austrittswand als flexibler Schlauchab¬ schnitt gewährleistet, das diese an dem gesamten Umfang des Körpers bzw. Körperteils, in den bzw. das die akusti- sehen Wellen eingeleitet werden sollen, satt anliegt. Es

wird somit deutlich, daß einerseits zwischen dem Koppel¬ kissen der Quelle akustischer Wellen und der Eintrittswand der Ankoppelvorrichtung und andererseits der Austrittswand der Ankoppelvorrichtung und dem Körper bzw. Körperteil stets eine gute akustische Koppelung gewährleistet ist, so daß die akustischen Wellen mit geringstmöglichen Verlusten in den Körper bzw. das Körperteil eingeleitet werden kön¬ nen. Außerdem gestaltet sich die Verstellung der Quelle akustischer Wellen relativ zu dem Körper bzw. dem Körper- teil sehr einfach, da diese infolge der Zwischenfügung der eine rotationssymmetrische äußere Mantelfläche aufweisen¬ den Ankoppelvorrichtung auf einer Kreisbahn erfolgen kann, was eine automatische Verstellung der Quelle der akusti¬ schen Wellen erheblich vereinfacht.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die äußere Mantelfläche des Außenteils zylindrisch ausgebildet ist. Es ist dann auf einfache Weise, nämlich durch Kombination einer Kreisbewegung um die Mittelachse der Mantelfläche und einer geradlinigen Bewegung parallel zur Mittelachse der Mantelfläche, mög¬ lich, die Quelle akustischer Wellen innerhalb der durch die Abmessungen der Ankoppelvorrichtung gegebenen Grenzen nahezu beliebig relativ zu dem in der Ankoppelvorrichtung aufgenommenen Körper bzw. Körperteil auszurichten.

Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vor¬ gesehen, daß das Volumen des Ringraumes und die Menge des in diesem enthaltenen Ausbreitungsmediums variabel sind. Es läßt sich also der Innendurchmesser des als Austritts¬ wand vorgesehenen Schlauchabschnittes durch Verändern der Menge des in dem Ringraum enthaltenen Ausbreitungsmediums variieren, mit dem Vorteil, daß für Körper- bzw. Körper¬ teile unterschiedlichen Umfangs stets die für eine gute akustische Koppelung erforderliche satte Anlage des

Schlauchabschπittes an der Oberfläche des Körpers bzw. des Körperteils realisiert werden kann.

Um die akustischen Verluste, die durch die Einfügung der Ankoppelvorrichtung zwischen die Quelle akustischer Wellen und den Körper bzw. das Körperteil entstehen, möglichst gering zu halten, sieht eine Variante der Erfindung vor, daß die akustischen Impedanzen des Ausbreitungsmediums, des Werkstoffs des Außenteils und des Materials des Schlauchabschnittes wenigstens im wesentlichen überein¬ stimmen. An den Grenzflächen zwischen Außenteil und Ausbreitungsmedium und Ausbreitungsmedium und Schlauch¬ abschnitt treten dann keine nennenswerten Verluste durch Reflexion auf. Die Verluste lassen sich weiter verringern, wenn gemäß einer weiteren Variante der Erfindung vorge¬ sehen ist, daß die akustischen Impedanzen des Ausbrei¬ tungsmediums, des Werkstoffs des Außenteils und des Materials des Schlauchabschnittes wenigstens im wesent¬ lichen mit der von tierischem, insbesondere menschlichem Gewebe übereinstimmen, da dann auch an der Grenzfläche zwischen dem Schlauchabscnitt und der Oberfläche des Körpers bzw. Körperteils keine nennenswerte Reflexionen auftreten. Mit menschlichem Gewebe im wesentlichen über¬ einstimmende akustische Impedanzen liegen dann vor, wenn als akustisches Ausbreitungsmedium Wasser, als Werkstoff des Außenteiles wenigstens ein Stoff der Gruppe EPDM- Gummi, Polymethylpentene (TPX) , Polystyrol und als Mate¬ rial des Schlauchabschnittes wenigstens ein Stoff der Gruppe EPDM- Gummi, Latex, Polyvinylchlorid (PVC) vor- gesehen sind.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beige¬ fügten Zeichnung grob schematisch im Längsschnitt darge¬ stellt.

Die in der Figur dargestellte, insgesamt mit 1 bezeichnete erfindungsgemäße Koppelvorrichtung dient dazu, eine sche¬ matisch angedeutete Stoßwellenquelle 2 zur Behandlung eines Knochenleidens, beispielsweise einer wegen mangeln- der Kallusbildung schlecht verheilenden Fraktur, akustisch an eine menschliche Extremit t 3, z.B. einem Oberschenkel, anzukoppeln. Zur Behandlung werden mittels der Stoßwellen¬ quelle 2 erzeugte fokussierte Stoßwellen, es handelt sich hierbei um akustische Druckimpulse mit extrem steiler An- stiegsflanke, durch die Koppelvorrichtung 1 hindurch in die Extremit t 3 eingeleitet. Die Stoßwellenquelle 2 weist als Austrittsfenster für die Stoßwellen ein an der Koppel¬ vorrichtung 1 anliegendes flexibles Koppelkissen 21 auf. Eine derartige Stoßwellenquelle ist beispielsweise in der US-PS 4 674505 beschrieben. Zur Behandlung der Fraktur muß der Fokus F der Stoßwellen entlang der Bruchspalte 4 der Fraktur bewegt werden. Der zu behandelnde Knochen K ist in der Figur ungeschnitten dargestellt.

Die erfindungsgemäße Koppelvorrichtung 1 weist als Ein¬ trittswand für die Stoßwellen ein starres zylinderrohr- förmiges Außenteil 5 auf, das aus einem Werkstoff, bei¬ spielsweise EPDM- Gummi, Polymethylpentene (TPX) oder Polystyrol gefertigt ist, dessen akustische Impedanz im wesentlichen der von menschlichem Gewebe entspricht und der Stoßwellen nur geringfügig dämpft. Außerdem weist die Koppelvorrichtung 1 ein flexibles Schlauchteil 6 auf, das aus einem dehnbaren, Stoßwellen nur geringfügig dämpfenden und eine der von menschlichem Gewebe im wesentlichen ent- sprechende akustische Impedanz aufweisenden Material, bei¬ spielsweise EPDM-Gummi, Latex oder Polyvinylchlorid (PVC) gefertigt ist. Das Schlauchteil 6 weist als Austrittswand für die Stoßwellen einen Schlauchabschnitt 7 auf, der an jedem seiner Enden in ein sich radial auswärts erstrecken- des Wulstteil 8,9 übergeht, wobei die freien Ränder der

Wulstteile 8,9 des Schlauchteils 6 entlang des jeweils entsprechenden Randes der zylindrischen äußeren Mantel¬ fläche des Außenteils 5 mit diesem beispielsweise durch Kleben flüssigkeitsdicht verbunden sind. Das Schlauchteil 6 weist im Bereich der Wulstteile 8,9 eine vergrößerte

Wandstärke auf. Außerdem ist in die Wulstteile 8,9 jeweils ein schematisch angedeutetes Gewebe 10,11 eingebettet, das beispielsweise aus Nylonfäden angefertigt sein kann. Hier¬ durch wird erreicht, daß das Schlauchteil 6 im Bereich der Wulstteile 8,9 zwar flexibel, jedoch nicht dehnbar ist.

Der von dem Außenteil 5 und dem Schlauchteil 6 mit dem Schlauchabschnitt 7 und den Wulstteilen 8, 9 begrenzte Riπgraum ist mit einer Flüssigkeit als Ausbreitungsmedium für die mittels der Stoßwellenquelle 2 erzeugten Stoßwel¬ len gefüllt, deren akustische Impedanz im wesentlichen der von menschlichem Gewebe entspricht. Als Ausbreitungsmedium eignet sich beispielsweise Wasser. Um den Ringraum mit Wasser befüllen zu können, ist an dem Wulstteil 9 ein Schlauch 12 angebracht, der an seinem Ende mit einem schematisch angedeuteten Kupplungsteil 13a versehen ist und in den ein schematisch dargestelltes Absperrventil 14 geschaltet ist. Das Kupplungsteil 13a ist Bestandteil einer Kupplung 13, deren zweites Kupplungsteil 13b an dem Ende einer Leitung 15 vorgesehen ist, die zu einem Wasser enthaltenden Vorratsbehälter 16 führt, der ebenso wie die Leitung 15 schematisch dargestellt ist. Der in dem Vor¬ ratsbehälter 16 oberhalb des Wasserspiegels befindliche Raum steht mit einer schematisch angedeuteten Druckquelle 17, beispielsweise einem Druckluftspeicher, in Verbindung und kann mit einem mittels eines Ventils 18 einstellbaren, gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten Druck beaufschlagt werden. Zwischen die Druckquelle 17 und den Vorratsbehäl¬ ter 16 ist ein weiteres, ebenso wie das Ventil 18 schema- tisch dargestelltes Ventil 1 9 geschaltet, das es er-

möglicht, den Innenraum des Vorratsbehälters 16 wahlweise mit der Druckquelle 17 oder über eine Entlüftungsleitung 20 mit der umgebenden Atmosphäre zu verbinden.

Zur Durchführung einer Behandlung wird zunächst der

Schlauch 12 mittels der Kupplung 13 mit dem drucklosen Vorratsbehälter 16 verbunden und das Absperrventil 14 geöffnet. Sofern das in dem Ringraum befindliche Wasser unter einem gegenüber dem Umgebungsdruck erhöhten steht, strömt dieses in den Vorratsbehälter 16. Dies führt dazu, daß das Schlauchteil 6 seine in der Figur strichliert an¬ gedeutete Ausgangsform annimmt, in der der Schlauchab¬ schnitt 7 von hohlzylindrischer Gestalt ist und die Wulst¬ teile 8, 9 eine im Querschnitt gesehen etwa U-förmige Gestalt aufweisen. Nun wird die zu behandelnde Extremitat 3 in die Koppelvorrichtung 1 eingeführt bzw. die Koppel¬ vorrichtung 1 auf die zu behandelnde Extremitat 3 aufge¬ schoben. Dabei wird dann, wenn die zu behandelnde Extremi¬ t t 3, anders als in der Figur dargestellt, einen Außen- durchmesser aufweist, der größer als der Innendurchmesser des Schlauchabschnittes 17 in seiner Ausgangsform ist, Wasser in den Vorratsbehälter 16 zurückgepreßt. Die zu behandelnde Extremitat 3 kann eventuell zur Verbesserung der akustischen Koppelung vor der Applikation der Koppel- Vorrichtung 1 mit einem wasserhaltigen Gel, wie es auch bei der Durchführung von Ultraschall-Untersuchungen ver¬ wendet wird, bestrichen werden. Wenn die Extremitat 3 in der Koppelvorrichtung 1 die gewünschte Lage einnimmt, in der sich die Fraktur in Längsrichtung der Extremit t 3 gesehen, vorzugsweise mittig zwischen den Enden der Kop¬ pelvorrichtung 1 befindet, wird der Vorratsbehälter 16 durch entsprechende Betätigung des Ventils 20 mit einem dem jeweiligen Behandlungsfall angepaßten Druck beauf¬ schlagt, der mittels des Ventils 18 einstellbar ist. Hier- bei wird Wasser aus dem Vorratsbehälter 16 in den Rinαraum

gepreßt, mit der Folge, daß sich der flexible und dehnbare Schlauchabschnitt 7 des Schlauchteils 6 satt an die Extre¬ mitat 3 anlegt. Bei Vorliegen des gewünschten Druckes kann nach Schließen des Absperrventils 14 und nach Drucklos- Schaltung des Vorratsbehälters 16 mittels des Ventils 20 die Kupplung 13 gelöst werden und die zu behandelnde Extremitat 3 so gelagert werden, daß die Koppelvorrichtung 1 im Bereich der gesamten äußeren Mantelfläche des Außen¬ teils 5 für die Stoßwellenquelle 2 zugänglich ist. Dabei ist es zweckmäßig, wenn die Koppelvorrichtung 1 in nicht dargestellter Weise mit Hilfe von Haltemitteln in der ent¬ sprechenden Position fixiert wird. In dieser Position liegt die Stoßwellenquelle 2 mit ihrem flexiblen Koppel¬ kissen 21 an der äußeren Mantelfläche des Außenteils 5 der Koppelvorrichtung 1 an, wobei es zweckmäßig ist, zur Ver¬ besserung des Gleitverhaltens und der akustischen Koppe¬ lung das Koppelkissen 21 und/oder die äußere Mantelfläche des Außenteils 5 mit einem wasserhaltigen Gel zu be¬ streichen.

Da sich gezeigt hat, daß die Beaufschlagung einer Fraktur mit fokussierten Stoßwellen die Kallusbildung bzw. das Knochenwachstum anregt, wird zur Behandlung der Fraktur der Fokus F der mittels der Stoßwellenquelle 2 erzeugten Stoßwellen entlang der gesamten Bruchspalte 4 bewegt. Hierzu wird unter ständiger Abgabe von Stoßwellen die Stoßwellenquelle 2 unter ständiger Anlage des Koppelkis¬ sens 21 an der äußeren Mantelfläche des Außenteils 5 all¬ mählich um die Extremit t 3 herumbewegt. Dabei muß zu- gleich durch entsprechende zusätzliche Verstellbewegungen sichergestellt sein, daß sich der Fokus F der Stoßwelleπ stets wenigstens im wesentlichen im Bereich der Grenz¬ fläche zwischen dem Knochen und dem diese umgebenden Ge¬ webe befindet. Dies läßt sich im Falle der erfindungsge- mäßen Koppelvorrichtung auf technisch einfache Weise

erreichen. Da die äußere Mantelfläche des Außenteils 5 der Koppelvorrichtung 1 zylindrisch ausgebildet ist, ist näm¬ lich gewährleistet, daß die akustische Achse A der Sto߬ wellenquelle 2, auf der der Fokus F der Stoßwellen liegt, bei der Behandlung stets die Mittelachse M der Koppelvor¬ richtung 1 schneidet. Es kann also durch eine einfache Kreisbewegung der Stoßwellenquelle um die Mittelachse M und durch ebenfalls einfaches geradliniges Verschieben der Stoßwellenquelle parallel zur Mittelachse M erreicht wer- den, daß die akustische Achse A die Bruchspalte 4 für be¬ liebige Positionen der Stoßwellenquelle 2 auf der Kreis¬ bahn schneidet. Um zu gewährleisten, daß der Fokus F der Stoßwellen in der erforderlichen Weise in der Grenzfläche zwischen Knochen und umgebenden Gewebe liegt, muß ledig- lieh der Fokus F in erforderlicher Weise längs der akusti¬ schen Achse A in an sich bekannter Weise verlagert werden. Es wird also deutlich, daß es die erfindungsgemäße Kop¬ pelvorrichtung 1 ermöglicht, durch technisch einfach realisierbare Verstellbewegungen der Stoßwellenquelle 2 den Fokus F der Stoßwellen entlang der Bruchspalte 4 zu verstellen. Dies geschieht unter Zuhilfenahme einer in der Figur nicht dargestellten Ortungseinrichtung, die in an sich bekannter Weise auf Röntgen- und/oder Ultraschall¬ basis arbeiten kann. Die akustische Koppelung der Stoß- wellenquelle 2 mit der zu behandelnden Extremitat 3 ist unabhängig von der Position der Stoßwellenquelle 2 relativ zu der Extremitat 3 stets gleich gut, da einerseits in¬ folge der zylindrischen Gestalt der äußeren Mantelfläche des Außenteils 5 die Kontaktfläche zwischen dem Koppel- kissen 21 der Stoßwellenquelle 2 und der Koppelvorrichtung 1 gleich groß ist und andererseits infolge der flexiblen und elastischen Eigenschaften des Schlauchabschnittes 7 stets eine satte Anlage der Koppelvorrichtung 1 an der zu behandelnden Extremit t gewährleistet ist.

Die äußere Mantelfläche des Außenteils 5 muß nicht not¬ wendigerweise zylindrisch ausgeführt sein. Es kommen auch andere rotationssymmetrische Formen, z.B. die Kugelform in Frage.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel betrifft die Behand¬ lung eines Knochenleidens. Die erfindungsgemäße Koppelvor¬ richtung kann jedoch auch bei anderen therapeutischen und/oder diagnostischen medizinischen Verfahren Verwendung finden.