ГЕНЕРАТОР УДАРНО-ВОЛНОВЫХ ИМПУЛЬСОВ ДЛЯ ДРОБЛЕНИЯ КОНКРЕМЕНТОВ Российский патент 2000 года по МПК A61B17/225 

Изобретение относится к медицинской технике, в частности к литотриптерной технике.

Известен генератор ударно-волновых импульсов для дробления конкрементов, включающий фокусирующий рефлектор, генератор импульсных напряжений, управляемый и подводный разрядники, блок TV-контроля и регулировки разрядного промежутка.

Недостатком генератора является наличие бокового ввода разрядника, что приводит к снижению КПД фокусирующего рефлектора.

Более близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому изобретению является генератор ударно-волновых импульсов для дробления конкрементов, включающий фокусирующий рефлектор, генератор импульсных напряжений с варьируемой зарядной емкостью в виде дисковидных конденсаторов с силовыми низкопотенциальными и высокопотенциальными тоководами, управляемый разрядник с силовыми электродами и подводный разрядник с электрододержателями и рабочими электродами с регулируемым разрядным промежутком.

В этом генераторе за счет использования попарно соединенных между собой дисковидных конденсаторов с центральным линейным переключателем емкости в виде отрезка высокопотенциального токовода возможно осуществление варьирования емкостью генератора импульсных напряжений (ГИН) при обеспечении достаточно небольшой индуктивности разрядного контура.

Недостатком генератора является то, что из-за линейной идеологии разрядного контура и линейного приема варьирования емкости ГИН, а также размещения силовых электродов подводного разрядника в промежутке между ГИН и рефлектором не достигается минимально возможный уровень индуктивности групп, что приводит к снижению КПД генератора.

Кроме того, из-за выполнения управляемого разрядника с дисковидными или шарообразными силовыми электродами, совмещенными с осью разрядника, затруднительно использовать подводный разрядник с непрерывным контролем и регулировкой межэлектродного промежутка (МЭП) без ухудшения КПД генератора, т.к. значительно возрастает протяженность разрядного контура. При плотной, например круговой упаковке конденсаторов и бокового (относительно ГИН) расположения силовых электродов и наличия перемещаемого вдоль собственной оси подводного разрядника также невозможно сохранение высокого КПД ГИН, поскольку по мере перемещения подводного разрядника с одним из силовых электродов управляемого разрядника изменяется силовой зазор в управляемом разряднике, который снижает КПД генератора.

Помимо этого, из-за жесткого, как правило, цангового крепления штыревых рабочих электродов происходит быстрое разрушение торцов электродов, "распушение" и значительное отклонение канала разряда от центра межэлектродного промежутка (МЭП), что приводит к ухудшению качества дробления и повышению вероятности травмирования тканей вследствие увеличения (до 1 - 1,5 мкс) длительности ударно-волнового импульса.

На фиг. 1 показан общий вид генератора ударно-волновых импульсов;
на фиг. 2 показан вид ГИН с тыльной части (без двигателей);
на фиг. 3 показан подводный разрядник с двумя рабочими электродами;
на фиг. 4 показан подводный разрядник с четырьмя рабочими электродами и тремя силовыми электродами.

Генератор ударно-волновых импульсов для дробления конкрементов состоит из фокусирующего эллипсовидного рефлектора 1 (см. фиг. 1), генератора импульсных напряжений (ГИН) 2 с варьируемой зарядной емкостью в виде дисковидных конденсаторов 3, управляемого разрядника 4, подводного разрядника 5 с рабочими электродами 6, 7, образующими разрядный межэлектродный промежуток (МЭП) 8.

На рефлекторе 1 закреплена эластичная "подушка" 9 для согласования подвода энергии к пациенту (не показана), микротелекамера 10, подсвечивающее устройство 11.

Микротелекамера сообщена с монитором 12, имеющим калибровочную сетку 13 с меткой положения центра разрядного фокуса (не показан) внутри рефлектора 1.

Управляемый разрядник 4 имеет силовые электроды 14, 15, один из которых (силовой электрод 14) размещен на подводном разряднике 5, а второй (силовой электрод 15) имеет поджигающий электрод 16, сообщенный с импульсным трансформатором 17.

К корпусу 18 (хвостовая часть) подводного разрядника 5 подсоединены двигатели 19. Червячный вал 20 одного из двигателей 19 служит для перемещения разрядника 5 вдоль его оси 21 (ось 21 может быть совмещена с продольной осью рефлектора 1), а червячный вал 22 другого из двигателей 19 служит для перемещения высокопотенциального рабочего электрода 6 в направлении (и от него) МЭП 8.

Высокопотенциальный токовод 23 жестко скреплен с конденсатором 3 с возможностью совместного поворота (по часовой или против часовой стрелки на фиг. 1) посредством переключателя 24 групп на оси 25 конденсатора 3.

Двигатели 19 сообщены с блоком 26 его включения для перемещения рабочих электродов 6 и 7 в требуемое положение относительно центра калибровочной сетки 13.

Переключатели 24 (см. фиг. 2) выходят за корпус 27 ГИН 2 и присоединены к конденсатору 3 внутри корпуса 27, соприкасаясь с низкопотенциальными тоководами 28, которые проходят с внешних сторон пары конденсаторов 3.

Высокопотенциальные тоководы 23 входят внутрь пары конденсаторов 3 и имеют подвижное зацепление с упругими захватами 29 основного силового высокопотенциального токовода 30.

На подводном разряднике 5 (см. фиг. 3) в его центральной части расположен оппозитный силовой электрод 14 управляемого разрядника 4, причем этот электрод 14 имеет прямолинейный профиль 31, параллельный оси 21 подводного разрядника 4.

В электрододержателях 32 и 33 упруго размещены штыревые рабочие электроды 6 и 7, в средней или, например, периферийной частях которых выполнены утолщения 34 с конусными сходами 35, соприкасающимися с аналогичной по наклону образующей конусного схода 35 поверхностью торцов 36 электрододержателей 32 и 33.

Рабочие электроды 6 и 7 подпружинены упругими (например, из вакуумной резины и т.п.) вкладышами 37, выполняющими функции как прижатия электродов 6 и 7 конусами схода 35 к торцам 36 электрододержателей 32, 33, так и функции направляющей для осевой ориентации электродов 6,7.

В корпусе 18 разрядника 5 размещены червячные колеса 38, 39 для регулирования МЭП 8 посредством осевого перемещения электродов 6 и 7.

В подводном разряднике 5 передача: валы 20, 22 и колеса 38, 39 выполняют функцию толкателей токовододержателей 40, 41, подвижных относительно корпуса 18.

Подводный разрядник 5 может быть выполнен с не менее чем тремя (см. фиг. 4) рабочими электродами 6 и 7, один из которых, например электрод 7, является низкопотенциальным, а остальные электроды 6 - высокопотенциальными, которые равноудалены от оси 21 в радиальной плоскости сечения подводного разрядника 5.

Управляемый разрядник 4 также может иметь один силовой электрод 15 с электродом поджига 16 и не менее чем два силовых электрода 14, размещенных на подводном разряднике 5.

В данном случае ось 21 подводного разрядника 5 эксцентрична относительно продольной оси рефлектора 1 и совмещение оси рабочих электродов 6, 7 с осью рефлектора 1 осуществляется за счет проворота разрядника 5 вокруг оси 21.

Для осуществления беспроводного варианта подсветки полости рефлектора 21 в качестве подсвечивающего устройства 11 возможно использование экрана-отражателя 42 из люминофора переменного действия.

Экран-отражатель 42 закреплен на рефлекторе 1 с противоположной стороны микротелекамеры 10. Работа генератора ударно-волновых импульсов для дробления конкрементов осуществляется следующим образом.

При юстировке генератора на рефлектор 1 устанавливают штыревой указатель (не показан) разрядного фокуса и изображение кончика указателя выводится микротелекамерой 10 на экран монитора 12. Калибровочная сетка 13 установочно-подвижно закреплена на мониторе 12, центр сетки 13 совмещается с кончиком указателя разрядного фокуса и фиксируется в этом положении.

Затем указатель снимается, на рефлектор 1 надевается эластичная "подушка" 9 и фиксируется обжимным хомутом (не показан).

Перед началом процедуры дробления через торцевую часть корпуса 27 ГИН 2 вставляется подводный разрядник 5, а колеса 38, 39 совмещаются с валами 20, 22 своих двигателей 19.

В полость рефлектора 1 наливают дегазированную воду из системы водоподготовки (не показана), а на экране монитора 12 наблюдают изображение МЭП 8 рабочих электродов 6 и 7.

Используя блок 26 включения двигателей 19, совмещают изображение МЭП 8 с центром сетки 13. Этим же блоком 26 устанавливают необходимую для проведения процедуры дробления (в каждом конкретном случае) величину МЭП (обычно 0,7 - 1,1 мм).

Поскольку увеличение изображения МЭП 8 на мониторе 12 по отношению к реальному МЭП 8 составляет от 15 до 20 раз, совмещение и установка требуемой величины МЭП 8 производится достаточно просто и не занимает больше 15-25 с.

Затем после совмещения изображения (рентгеновского или ультразвукового) конкремента с терапевтическим фокусом (не показан) рефлектора 1 производят непосредственно процесс дробления, варьируя величиной МЭП 8 между рабочими электродами 6 и 7 в зависимости от выработки последних при производстве ударно-волновых импульсов.

Величиной МЭП 8, зарядной емкостью (т.е. числом включаемых в разрядный контур конденсаторов 3), напряжением заряда варьируют в процессе проведения процедуры для достижения требуемых параметров ударно-волнового импульса в зоне интереса. Число включаемых в разрядный контур конденсаторов 3 отражается на блоке 26 набором светодиодов (не показаны).

Контроль МЭП 8 ведется по монитору 12 непрерывно или периодически (через 50-150 импульсов).

В случае критического выхода из строя рабочих электродов 6 и 7 ("распушения" или полного отлома кончиков электродов 6, 7) прекращают подачу импульсов, избегая тем самым попадания в терапевтический фокус искаженных ударно-волновых импульсов (характерных для больших зазоров 1,5 - 2,0 мм) и сводя вероятность травмирования тканей к минимально возможной.

Разрядник заменяют на новый и продолжают процедуру дробления.

При работе с многоэлектродным подводным разрядником 5 при полной выработке одного из электродов 6 разрядник поворачивают вокруг своей оси 21 по часовой стрелке, совмещают новый электрод 6 с разрядной осью, автоматически совмещая новый силовой электрод 14 с силовым электродом 15.

Устанавливают известным образом необходимую величину МЭП 8 и продолжают работу на новом электроде 6.

Для того, чтобы в процессе проведения процедуры дробления не было изменения КПД контура по мере продвижения разрядника 5 вдоль его оси 21, профиль электрода 14 на рабочем участке (от "А" до "Б" на фиг. 3) выполнен прямолинейным относительно оси 21 подводного разрядника 5.

Для уменьшения потерь энергии контура на переходе "электрод-электрододержатель" контакт осуществляется на конусном сходе 35 электродов 6, 7 с торцами 36 электрододержателей 32 и 33, причем для улучшения контакта электродов 6, 7 с электрододержателями 32 и достижения соосности электродов 6, 7 последние через свои тыльные части прижимаются к торцам 36 посредством упругих цилиндрических вкладышей 37.

Для создания лучших условий отображения МЭП 8 при нахождении пациента (не показан) на "подушке" 9 внутренняя полость рефлектора 1 освещается подсвечивающим устройством 11 в виде микролампы или экрана-отражателя 42, размещаемого напротив микротелекамеры 10. Экран-отражатель 42 может быть выполнен в виде люминофора переменного действия, на фоне которого высвечиваются контуры электродов 6, 7 после разряда в течение 2-4 с, а с учетом того, что частота импульсов варьируется от 0,8 до 2,0 Гц, изображение подсвечивается непрерывно в течение всей процедуры дробления.

При производстве процедуры дробления под теленаблюдением с дистанционной регулировкой положения электродов 6, 7, величины межэлектродного промежутка 8, варьирования емкости в широких (по крайней мере, четыре режима) пределах, улучшается не только качество дробления, но и значительно снижается вероятность травматизации тканей из-за исключения неправильной установки МЭП 8 (а также его величины) в полости рефлектора 1.

При работе данного генератора ударно-волновых импульсов для дробления конкрементов практически нет необходимости в потере времени на замену электродов 6, 7 при проведении процедуры, поскольку на одной сменной паре электродов 6 и 7 можно провести 5 - 6 тысяч импульсов, что вполне достаточно для 2 - 3 сеансов дробления.

Замена электродов 6, 7 в электрододержателях 32 и 33 осуществляется без пациента за время 3 - 5 минут. При утолщении 34 в средней части электродов 6 и 7 они переворачиваются и используются тыльные кончики электродов 6, 7, что увеличивает полный ресурс пары электродов 6, 7 до 4 - 6 сеансов дробления.

Технический результат, достигаемый при использовании изобретения, заключается в возможности надежного и непрерывного (непосредственно при проведении процедуры дробления) дистанционного контроля и регулировки межэлектродного промежутка и ширины ударно-волнового пучка без замены разрядника при одновременном обеспечении высокого КПД разрядного контура и, соответственно, сведения риска травматизма тканей к минимальному уровню при высоком качестве эрозионного разрушения конкрементов.

Изобретение используется в области медицинской техники для дистанционной ударно-волновой литотрипсии, холелитотрипсии. Генератор состоит из фокусирующего рефлектора, генератора импульсных напряжений с варьируемой зарядной емкостью в виде дисковидных конденсаторов с высоко- и низкопотенциальными тоководами, по крайней мере один из которых скреплен с конденсатором с возможностью установочного совместного поворота вокруг оси конденсатора. Управляемый разрядник с силовыми электродами и подводный разрядник, имеющий электрододержатели с рабочими электродами, размещены так, что один из силовых электродов расположен на подводном разряднике и имеет участок поверхности с прямолинейным профилем, параллельным оси подводного разрядника. По крайней мере один из рабочих электродов упруго закреплен в электрододержателе и имеет утолщение. Межэлектродный промежуток в подводном разряднике регулируется. Изобретение позволяет непрерывно дистанционно контролировать и регулировать межэлектродный промежуток без замены разрядника при проведении процедуры литотрипсии и одновременно обеспечивает высокий КПД разрядного контура многоэлектродной системы. 4 з.п. ф-лы, 4 ил.

1. Генератор ударно-волновых импульсов для дробления конкрементов, включающий фокусирующий рефлектор, генератор импульсных напряжений с варьируемой зарядной емкостью в виде дисковидных конденсаторов с высоко- и низкопотенциальными тоководами, управляемый разрядник с силовыми электродами и подводный разрядник, имеющий электрододержатели с рабочими электродами, выполненный с возможностью регулирования межэлектродного промежутка, отличающийся тем, что высокопотенциальный токовод, по крайней мере одного из конденсаторов, скреплен с ним с возможностью установочного совместного поворота вокруг оси конденсатора, не менее чем один из силовых электродов расположен на подводном разряднике и имеет участок поверхности с прямолинейным профилем, параллельным оси подводного разрядника, а, по крайней мере, один из рабочих электродов подводного разрядника упруго закреплен в электрододержателе и имеет утолщение. 2. Генератор по п.1, отличающийся тем, что рефлектор снабжен подсвечивающим устройством. 3. Генератор по п. 2, отличающийся тем, что подсвечивающее устройство выполнено в виде экрана-отражателя из люминофора переменного действия. 4. Генератор по п.1, отличающийся тем, что подводный разрядник имеет не менее чем три рабочих электрода, причем не менее чем два из рабочих электродов равноудалены от оси симметрии подводного разрядника в плоскости его радиального сечения. 5. Генератор по п.1, отличающийся тем, что управляемый разрядник имеет не менее чем три силовых электрода, не менее чем два из которых размещены на подводном разряднике и равноудалены от его оси в плоскости радиального сечения.