zeitlicher DruckverlaufESWT Apparaturen - Technische Grundlagen
Es gibt mehrere Systeme, welche Stosswellen zu erzeugen vermögen. Allen gemeinsam ist eine Entladung einer elektrischen Hochspannung und Wandlung in eine mechanische Form.
Man unterscheidet:
a) Elektro-hydraulische Systeme
In einem Wasserbad wird an ein Elektrodenpaar eine Hochspannung angelegt, die zu einem Funkenschlag führt. Durch die momentane Verdampfung des umgebenden Wassers entsteht eine Druckwelle. Wenn diese durch einen geeignet geformten Schalltopf reflektiert wird, so kann man sie in einem Brennpunkt, dem sog. Focus, bündeln.
Solche Systeme sind prinzipiell grossen Druckschwankungen unterworfen und haben nur eine relativ kurze Lebensdauer. Es gibt neuere Entwicklungen, die diesen Nachteilen begegnen durch optimale Steuerung der Elektrodenabstände. Damit kann die Druck-Anstiegszeit verkürzt und die Druckabgabe gleichmässiger erzeugt werden. Auch die Lebensdauer der Elektroden wird mit modernen Systemen erhöht.
Hier wird ein Hochspannungs - Impuls an ein Kristall-Element angelegt, worauf sich dieses für eine ultrakurze Zeit ausdehnt oder zusammenzieht. Auch dieses System befindet sich in einem Wasserbad und durch geeignete Reflektion kann die Druckwelle gebündelt werden.
Solche Systeme sind relativ konstant und können genau gebündelt werden. In der Regel sind auf diese Weise aber keine hohe Leistungen möglich und die Systeme sind voluminös. Ihre Bauart erschwert zudem das Eibringen eines Röntgen-Ortungs-Systems.
c) Elektro-magnetische Systeme
Bei diesen Systemen fliesst ein starker Stromimpuls durch eine Spule. Dadurch wird ein magnetisches Feld erzeugt. Durch eine entsprechende Anordnung kann eine Membrane im Wasser zum Schwingen gebracht werden. Diese Schwingungen werden durch Wasserwellen weitergetragen und können nun ebenfalls durch eine geometrisch geeignete Reflektorform gebündelt werden.
Je nach Anordnung der elektromagnetischen Spule (Flachspule oder Zylinderspule) sind verschiedene Bauformen möglich. Vorallem bei der Zylinderspule ist eine integrierte Röntgenortung gut möglich und auch die Eindringtiefe der Stosswellen in den menschlichen Körper ist auf Grund der Bauart gross.
Die elektromagnetischen Systeme finden zunehmend mehr Anwendung bei neuen Geräteentwicklungen.
2.) Physikalische Parameter und Kriterien
Zur Beurteilung eines Stosswellen-Generators müssen verschiedene Kriterien beachtet werden:
Eine entscheidende Rolle spielt die Energie pro Flächeneinheit (im Focusgebiet oder in definierten Zonen). Diese Energiefluss-Dichte, bzw. deren Verlauf kann in einem zeitlichen und einem räumlichen Zusammenhang betrachtet werden.
Ein typischer zeitlicher Druckkurven-Verlauf ist gekennzeichnet durch einen steilen und hohen Druckanstieg und entsprechend raschem Druckabfall. Anschliessend sind einige wenige Nachschwingungen zu beobachten, welche aber möglichst klein gehalten werden müssen, um die Nebenwirkungen gering zu halten.
zeitlicher Druckverlauf
Eine Druckwelle kann aber auch definiert werden über ihren räumlichen Verlauf. Dieser wird durch die Geometrie der Stosswellenquelle und des Reflektors beeinflusst. Der grösste Druck ist definitionsgemäss im Focuspunkt zu finden. Schon wenige mm daneben fällt der Druckwert stark ab, muss aber in der unmittelbaren Nähe des Focus noch immer beachtet werden.
Heutige Stosswellengeräte haben eine definierte Focuszone von wenigen mm (ca. 3 - 5 mm) Durchmessern und einer Focuslänge (axial) von ca. 25 - 30 mm.
räumlicher Druckverlauf
Jede Behandlung muss sich nicht nur an die Gegebenheiten des zu behandelnden Organs sondern auch an die Toleranzschwellen des Patienten anpassen lassen.
Dies ist gleichbedeutend mit einer Regulierbarkeit der Energieflussdichte in einem weiten Rahmen.
Es hat sich eingebürgert, von nieder-, mittel- und hochenergetischer Stosswelle zu sprechen. Diese Begriffe richten sich nach Skalen, welche nicht von allen Arbeitsgruppen genau gleich definiert werden. In der Regel liegen die Bereiche aber etwa wie folgt:
| niederenergetisch: | bis ca. 0,08(0,12 mJ/mm2 |
| mittelenergetisch: | bis ca. 0,28 mJ/mm2 |
| hochenergetisch: | höher |
Ein Qualitätsmerkmal für ein Stosswellen-System ist auch dessen Konstanz oder Stabilität, d.h. die hintereinander erzeugten Stosswellen sollten alle etwa die gleiche Stärke und Ausdehnung haben. Hier zeigt sich die Stärke der elektromagnetischen Systeme. Auch die piezoelektrischen Systeme weisen eine gute Konstanz auf, allerdings eher auf einem niedrigeren Druckniveau. Die grössten Schwankungen verursachen die elektrohydraulischen Systeme mit ihren unterschiedlichen Funkenzündungen.
Von enormer Wichtigkeit ist das Ortungssystem, welches in der Lage sein muss, den Focusbereich zuverlässig in die zu behandelnde Körperregion zu bringen. Hierzu bieten sich zur Zeit das Röntgen und der Ultraschall (Sonographie) an. Je nach Organ kann das eine oder andere System zuverlässiger sein. Die Wahl liegt im Ermessen des Arztes.
Bei der Ortung sind aber einige Faktoren zu berücksichtigen, welche die Genauigkeit der Focussierung beeinträchtigen können.
(Ergänzungen folgen demnächst, Stand 5.1.99)
7.1.99 BD