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Publication Type: search.filters.UBSTyp.KonferenzbeitragSubject: search.filters.subject.530Institute: search.filters.UBSInstitut.1. Physikalisches InstitutEnd date: 1989Author: search.filters.author.Staudenraus, Joachim

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    Biological effects and physical characterization of shock waves by an XL-1 experimental lithotripter
    (1989) Brümmer, Franz; Staudenraus, Joachim; Nesper, Martina; Suhr, Dierk; Eisenmenger, Wolfgang; Hülser, Dieter F.
    Extracorporeal shock wave lithotripsy (ESWL) has become the clinical standard method for non-invasive disintegration not only of concrements in kidney and urinary tract but also of gallstones. Despite the widespread clinical use of ESWL, the mechanism of stone destruction is not yet really understood, but several possibilities (cavitation, shock wave reflection) are discussed. The final cause of various side effects is still under discussion. Nevertheless, during the last few years much effort was put into possible extensions of ESWL applications On the other hand , physical characterizations of shock waves are rarely reported and combined measurements of biological effects in vitro and physical characterization of the applied shock waves are not available. We, therefore, examined the influence of water temperature and gas content on the shock wave efficency in biological systems and determined several physical characteristics (pressure amplitudes, rise time etc.) of the shock waves under the same experimental conditions.
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    Formung fokussierter akustischer Druckpulse
    (1987) Staudenraus, Joachim; Holdik, Karl; Eisenmenger, Wolfgang
    Das Schallfeld eines räumlich begrenzten Strahlers besteht bei Freifeldausbreitung aus einer "direkten geometrischen Welle" und der "Randbeugungswelle" mit entgegengesetztem Vorzeichen. Daher ist die Abstrahlung eines "reinen Überdruckimpulses" stets von einem nachfolgenden Unterdrucksignal begleitet. Aus den Hochpaßeigenschaften eines Strahlers endlicher Dimension folgt ebenso, daß das Zeitintegral von Überdruckpuls und Unterdrucksignal insgesamt verschwindet. Bei medizinisch eingesetzten fokussierenden Druckpulsgeneratoren kann daher z.B. die Amplitude des immer vorhandenen Unterdrucksignals zur Vermeidung von Kavitation und Gewebeschäden durch eine möglichst große zeitliche Dehnung herabgesetzt werden. Die geringste Unterdruckamplitude wird in diesem Sinne durch eine radial quadratisch abfallende Druckanregung in der Fläche des Strahlers sowie durch einen möglichst sägezahnförmigen zeitlichen Druckverlauf mit steiler Front erzielt. Hierzu wurden theoretische und experimentelle Untersuchungen an einem Modellstrahler aus PVDF-Piezofilm sowie einem selbstfokussierenden elektromagnetischen Stoßwellengenerator durchgeführt, wobei über die Resultate an letzterem System im Folgenden berichtet wird.
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    Elektrostatisches Sondenhydrophon mit einfacher Absoluteichung
    (1988) Lawrenz, Wolfgang; Staudenraus, Joachim; Eisenmenger, Wolfgang
    Absolutmessungen der Schnelle oder des Druckes in Flüssigkeitsschallfeldern, wie sie z.B. bei Stoßwellen auftreten, verlangen akustische Sonden großer Bandbreite, hoher Lebensdauer bei Stoßdrucken bis in den 1 kbar Bereich, akustische Rückwirkungsfreiheit, d.h. flachen Frequenzgang und sichere Eichbarkeit durch einfache Primarmaßstäbe. Diese Forderungen können mit Hilfe einer elektrostatischen Sonde zur Messung der Schnelle an einer die Schallwelle reflektierenden Flüssigkeitsoberfläche erfüllt werden. Das elektrostatische Sondenhydrophon eignet sich zur Absolutmessung von breitbandigen Stoßwellensignalen in Flüssigkeiten im Druckbereich von 100 bar. Es kann verhältnismäßig einfach geeicht werden. Verbesserungen sind bei der Bestimmung der Sondenamplitude, z.B. durch Interferometrie möglich. Außerdem ist eine wirksame tieffrequente Erschütterungsisolierung erforderlich.
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    Optisches Sondenhydrophon
    (1988) Staudenraus, Joachim; Eisenmenger, Wolfgang
    Die bisher bekannten Sonden-, Nadel- und Membranhydrophone auf der Basis piezoelektrischer Polymerfolien erreichen bei effektiven Sondendurchmessern von etwa 1 mm eine Bandbreite von 10 MHz und besitzen unter Stoßwellenbedingungen aufgrund ihres Schichtaufbaus eine begrenzte Haltbarkeit. Das hier beschriebene faseroptische Sondenprinzip erlaubt dagegen empfindliche Flächen mit Durchmessern unter 0,1 mm bei entsprechender Bandbreitensteigerung ohne Empfindlichkeitsverlust und besitzt bei Stoßwellenexposition im 1 Kbar-Bereich eine hohe Lebensdauer. Aufgrund der hohen Stoßwellenstandfestigkeit und der nahezu beliebig langen Sondenlänge, ergeben sich neue Möglichkeiten der Stoßwellendruckmessung im medizinischen Bereich, wie z.B. eine Stoßdruckregistrierung in der Niere eines Patienten während der Lithotripsie.