Fokusgröße und Stoßwellendrücke: Vergleich von drei verschiedenen physikalischen Stoßwellengeneratoren

Zusammenfassung

Die Stoßwellendrücke und die Fokusgrößen dreier verschiedener Stoßwellengeneratoren, eines elektrohydraulischen, eines elektromagnetischen und eines piezoelektrischen, wurden verglichen. Zur Druckmessung wurde einheitlich ein Nadelhydrophon (piezoelektrischer Transducer) verwendet. Das piezoelektrische System hatte mit 17 × 3 × 3 mm den kleinsten Fokus (50 %-Isobare). Der Fokus des elektromagnetischen Druckwandlers war mit 50 × 7 × 4 mm erheblich größer, die Fokusausdehnung der 60 %-Isobare des elektrohydraulischen Generators betrug in der Längsachse 20 mm. Die höchsten Drücke wurden beim piezoelektrischen Lithotripter mit 1512 bar gemessen (mittlerer Stoßwellendruck im Fokus: elektrohydraulisch 1000 ± 100 bar, elektromagnetisch 1000 ± 25 bar, piezoelektrisch 1400 ± 27 bar). Dem schnellen positiven Druckanstieg folgten ein langsamerer Druckabfall und eine geringere negative Druckwelle. Im Fokusbereich lagen die negativen Druckwellenwerte beim elektrohydraulischen System zwischen 112 und 200 bar, beim elektromagnetischen zwischen 100 und 146 bar und beim piezoelektrischen bei 134 bar. Die Bedeutung dieser negativen Druckwelle ist noch unklar; möglicherweise trägt sie zur Entstehung von Kavitationen bei und erleichtert die Steinfragmentation.

Abstract

Shock-wave delivery and focal size of three different generators - electrohydraulic, electromagnetic and piezoelectric - were compared. Pressure measurements were uniformly made by needle hydrophone (piezoelectric transducer). The smallest focus, 17 × 3 × 3 mm, was achieved with the piezoelectric system (50 % isobars), while the focus with the electromagnetic generator was much larger (50 × 7 × 4 mm). With the electrohydraulic generator the focal size of the 60 % isobars was 20 mm in the longitudinal axis. The highest pressure, 1512 bar, was achieved with the piezoelectric lithotriptor (mean shock-wave pressure in focus: electrohydraulic 1000 + 100, electromagnetic 1000 + 25, piezoelectric 1400 + 27 bar). The rapid positive pressure rise was followed by a slower pressure fall and a small negative wave. In the focal region the negative pressure wave was between 112 and 200 bar with the electrohydraulic system, 100-146 bar with the electromagnetic one, and 134 bar with the piezoelectric one. The significance of the negative wave is not clear; perhaps it contributes to the development of the cavitation effect and facilitates stone fragmentation.