Abschlussarbeit

Simulative Untersuchung der Schallfelder eines Ringwandlers in der extrakorporalen Stopßwellenlithotrisie

Steckbrief

Eckdaten

Professur:
MEDAK
Status:
abgeschlossen

Betreuer

Bachelorarbeit von Cilasun, Cem

Die zu Beginn der 1980er Jahre von der Firma Dornier fertig entwickelte extrakorporale Stoßwellen lithotripsie (ESWL) wurde nach dem ersten klinischen Einsatz zur Nierensteinzertrümmerung zur Methode der Wahl bei vielen Nieren- und Gallenstein Patienten. Die ESWL wird vor allem deshalb bevorzugt, da die Anwendung schmerzarm und nicht invasiv erfolgt. Bei ESWL werden außerhalb des Patientenkörpers Wellen erzeugt, die auf die anzuwendende Position innerhalb des Körpers gebündelt werden und durch additive Interferenz lokal hohe Druckwerte erreichen. Die Einleitung in den Patientenkörper durch die Haut erfolgt dabei ohne Verletzungen und weitgehend schmerzfrei. Mehrere Eigenschaften, wie Steinposition und -größe, beeinflussen dabei die Effizienz der besagten Behandlung. Für die Analyse und theoretische Beschreibung von ESWL ist die Druckverteilung im Fokus entscheidend. Bei der Zertrümmerung des Steins sind diverse Bruchmechanismen aktiv. Deren Ausprägung ist jedoch von der Druckverteilung im Fokus, der Steinposition und -größe abhängig. Zur Einstellung der Fokuszone und somit Steuerung der Druckverteilung in derselben, haben diverse Hersteller Lithotripter mit unterschiedlichen, jedoch fest definierten Betriebsmodi, produziert. Diese ermöglichen eine vordefin ierte Änderung des Fokusbereiches durch die Änderung der Betriebsspannung oder des Fokussierungsapparats. Die Fokuszone wird somit passend zur Behandlungsmethode gewählt [Suzuki et al. 2010]. Die Wahl des Betriebsmodus ist jedoch nicht ausreichend, um eine optimale Druckverteilung in der Fokuszone und somit eine optimale Behandlung des Patienten zu ermöglichen. Deshalb wird in diesem Gebiet weiter nach Möglichkeiten geforscht, eine steuerbare Quelle zu produzieren, mit der sich die Druckverteilung im Fokus beliebig variieren lässt. Die sich aktuell im Lehrstuhl befindende piezoelektrische Quelle besteht aus vier unterschiedlich ansteuerbaren Ringen. Durch unterschiedlich starke, oder zeitversetzte Ansteuerung der Ringe ist es möglich komplexe Druckverteilungsmuster zu erzeugen, die eine Anpassung an diverse Anwendungsfälle erlauben. Zur einfachen Eruierung unterschiedlicher Ansteuerungsstrategien bietet sich eine Simulation an, deren Ergebnisse daraufhin im Labor verifiziert werden. Das bestehende Modell dieser Quelle erfordert für diese Anwendung jedoch eine zu hohe Rechenzeit und liefert nu r unzureichend genaue Ergebnisse. Das Ziel dieser Arbeit ist es, dieses Simulationsmodell weiterzuentwickeln und mit diesem, das Potenzial derselben zu untersuchen.