НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО Российский патент 2003 года по МПК A61B18/12 

Описание патента на изобретение RU2201169C2

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к нейрохирургии.

При травмах и опухолевых заболеваниях головного мозга требуется специальное операционное лечение. Предлагаемое нейрохирургическое ультразвуковое устройство предназначено для совершенствования лечения и разрушения опухолей мозга и поврежденной мозговой ткани, вызванной черепно-мозговыми травмами.

Известны хирургические инструменты для удаления опухолей и поврежденного мозгового вещества: 1-механические с помощью микрохирургического инструментария (ножницы, конхотом, пинцеты); 2-электрические для электродиатермокоагуляции; 3-устройства лазерной хирургии; 4-устройства для криодеструкции.

Однако эти устройства приводят к нарушениям близлежащих здоровых участков головного мозга.

Известна аппаратура для ультразвуковой терапии (А.Р. Ливенсон. Электромедицинская аппаратура. - М.: Медицина, 1981. - C.255-273). Эта аппаратура содержит последовательно соединенные генератор и электроакустический преобразователь. Однако она не может быть применена в нейрохирургической практике.

Известна фокусирующая ультразвуковая аппаратура для создания локальных разрушений в глубинных структурах головного мозга (Л.Р. Гаврилов. Применение фокусированного ультразвука высокой интенсивности для локального воздействия на ткани организма. "Акустический журнал", 1971, т.15, вып.3). Фокусирующая ультразвуковая аппаратура для создания локальных разрушений в глубинных структурах головного мозга содержит последовательно соединенные ультразвуковой генератор и фокусирующий электроакустический преобразователь с вогнутой пьезокерамической пластиной и мешок из тонкой звукопрозрачной пленки с дегазированной водой.

Недостатком этого устройства-аналога является неточность фокусировки, что приводит к поражению участков здоровых тканей, а также сложность аппаратуры с недостаточно эффективным воздействием на подлежащие разрушению ткани.

Устройством-прототипом служит (авторское свидетельство 1507352) "Ультразвуковой инструмент для воздействия на биологическую ткань", содержащий преобразователь из пьезоактивного материала, соединенный через полуволновой концентратор с гибким волноводом, имеющим рабочий наконечник. Причем длина волновода выбрана из условия

где lв - длина волновода, lп - длина преобразователя, Ев, Eп, ρв, ρп - соответственно модули Юнга и плотность материалов преобразователя и волновода, n - целое число заключенное в пределах 10<<n≤30, при этом отношение механических импедансов преобразователя и волновода заключено в пределах
102<<Zп/Zв≤104.

Это устройство не может обеспечить адекватное операционное лечение при нейрохирургической патологии, оно работает на оптимальных частотах для разрушения опухолевых и размозженных тканях мозга.

Задачей предлагаемого нейрохирургического устройства является повышение эффективности и локализация воздействия на пораженные участки головного мозга.

Предлагаемое нейрохирургическое ультразвуковое устройство содержит, как и устройство-прототип, ультразвуковой генератор, механически соединенные стержневой электроакустический преобразователь, полуволновой концентратор и гибкий звукопровод.

Ультразвуковой генератор выполнен с возможностью работы на частотах 30-40 кГц и последовательно соединен с генератором модулирующих импульсов и электроакустическим преобразователем, выполненным со стяжкой внутри, ультразвуковой концентратор имеет экспоненциальную форму, а площади его входного и выходного концов выбраны с возможностью обеспечения интенсивности ультразвука до 1000 Вт/см2 при развитии преобразователем удельной мощности, соответствующей его механической прочности, гибкий звукопровод выполнен из металла или керамики диаметром 3 мм и длиной, выбранной с возможностью обеспечения резонанса на n-й гармонике колебаний относительно резонансной частоты звукопровода.

Технический результат достигается за счет того, что при больших интенсивностях ультразвук оказывает разрушающее действие в первую очередь на больные ткани. При больших интенсивностях ультразвука (1000 Вт/см2) и при малых длительностях облучения, обеспечиваемых с помощью модулятора, решающее воздействие оказывают навигационные эффекты.

При этом с помощью гибкого звукопровода осуществляется канализация ультразвука к поврежденному участку мозга. Из-за малого диаметра звукопровода низкочастотный ультразвук на пути его распространения по звукопроводу в посторонних направлениях не излучается, что обеспечивает возможность локализовать хирургическое воздействие только на патологические ткани и не облучать здоровые участки головного мозга.

На чертеже приведена блок-схема предлагаемого нейрохирургического ультразвукового устройства.

Нейрохирургическое ультразвуковое устройство содержит последовательно соединенные ультразвуковой генератор 1, генератор модулирующих импульсов 2, электроакустический стержневой преобразователь 3 со стяжкой внутри, экспоненциальный ультразвуковой концентратор 4 и гибкий звукопровод 5.

Работа нейрохирургического устройства осуществляется следующим образом. После выполнения отверстия в черепе конец гибкого звукопровода 5 вводится в локальную патологическую область головного мозга. Генератора 1 создает электрическое напряжение на частотах в диапазоне 30-40 кГц. Модулятор 2 обеспечивает формирование электрических импульсов. Электрические импульсы возбуждают стержневой преобразователь 3. Размер стержня преобразователя 3 в направлении колебаний выбирается для резонанса на средней частоте fp=35 кГц (Б.С. Аронов. Электромеханические преобразователи из пьезоэлектрической керамики. - Л.: Энергоатомиздат, 1990. - 279 с.).

Стержневой преобразователь 3 выполнен, так называемой, силовой конструкции со стяжкой внутри (В.В. Гонопольский и др. Пьезокерамические преобразователи. Справочник. - Л.: Судостроение, 1984. - 256 с.).

Со стержневым полуволновым преобразователем 3 механически соединен ультразвуковой концентратор 4 экспоненциальной формы, предназначенный для увеличения амплитуды колебательного смещения частиц. Он имеет переменное сечение и присоединяется к стержневому преобразователю 3 широким концом. Узкий конец соединен с гибким звуководом 5.

Длина звукопровода 5 выбрана исходя изосновной резонансной частоты звукопровода.

При диаметре звукопровода 5 в 3 мм он значительно (примерно в 20 раз) тоньше, чем длина звука в тканях головного мозга.

Звукопровод своим рабочим концом погружается в вязкую среду тканей головного мозга. Поэтому он погружен практически на чисто активное сопротивление (Л. Ф. Лепендин. Акустика. - М.: Высшая школа, 1978. - С. 11-124) и имеется режим чисто бегущих волн, так как на погруженном конце нет отражений волн.

Нейрохирургическое разрушающее воздействие применяют на опухолевые ткани, а также при травматическом поражении мозгового вещества.

Построение блоков 1, 2, 3, 4, 5, входящих в устройство, не нуждается в изобретательском творчестве. При этом совокупность этих блоков создает устройство, обеспечивающее необходимый нейрохирургический результат.

Похожие патенты RU2201169C2

название год авторы номер документа
СПОСОБ АКУСТОТЕРАПИИ И АКУСТИЧЕСКИЙ КАТЕТЕР 2000
  • Андреева Е.С.
  • Верещако А.В.
  • Верещако Ю.В.
  • Калинина С.Н.
  • Тиктинский О.Л.
  • Шейнман Л.Е.
RU2204326C2
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ УРОЛОГИЧЕСКИЙ АППАРАТ 2000
  • Андреева Е.С.
  • Верещако А.В.
  • Верещако Ю.В.
  • Шейнман Л.Е.
  • Тиктинский О.Л.
  • Калинина С.Н.
  • Мишанин Е.А.
  • Тиктинский Н.О.
RU2185218C2
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКИЙ АСПИРАТОР 2001
  • Андреева Е.С.
  • Берснев В.П.
  • Верещако А.В.
  • Мустафа М.Ш.
  • Шейнман Л.Е.
RU2217092C2
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ЗАБОЛЕВАНИЙ ТАЗОБЕДРЕННОГО СУСТАВА, СОПРОВОЖДАЮЩИХСЯ ОСТЕОНЕКРОЗОМ ГОЛОВКИ БЕДРЕННОЙ КОСТИ 2000
  • Шацилло О.И.
  • Ариэль Б.М.
  • Басанкин И.В.
RU2194467C2
СПОСОБ ДИАГНОСТИКИ РАКА МОЛОЧНОЙ ЖЕЛЕЗЫ 2001
  • Парижский З.М.
  • Шарова Л.Е.
  • Трофимова Т.Н.
RU2185778C1
СПОСОБ ОЦЕНКИ ВЕГЕТАТИВНОГО СТАТУСА ЧЕЛОВЕКА 2000
  • Богданов Н.Н.
  • Галунов В.И.
  • Макаров П.А.
RU2166906C1
СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ И ОТСЕЧЕНИЯ ИКРОНОЖНОГО НЕРВА С ОБРАЗУЮЩИМИ ЕГО ВЕТВЯМИ И ИНСТРУМЕНТ ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ 1999
  • Борода Ю.И.
  • Берснев В.П.
RU2179828C2
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ ГЛАУКОМЫ 1995
  • Сапоровский С.С.
  • Январева О.К.
RU2086218C1
СПОСОБ ПЛОМБИРОВАНИЯ ЗУБОВ 1994
  • Поляков В.А.
  • Чемянов Г.Г.
  • Полуев В.И.
RU2067849C1
СПОСОБ ЛЕЧЕНИЯ МИОДИСТРОФИИ ДЮШЕННА/БЕККЕРА 1998
  • Сайкова Л.А.
  • Ледащева Т.А.
  • Пустозеров В.Г.
  • Жулев Н.М.
RU2173144C2

Реферат патента 2003 года НЕЙРОХИРУРГИЧЕСКОЕ УЛЬТРАЗВУКОВОЕ УСТРОЙСТВО

Изобретение относится к медицине, а более конкретно к устройствам, используемым в нейрохирургии для лечения разрушения мозговых опухолей и повреждений, вызванных черепно-мозговыми травмами. Нейрохирургическое ультразвуковое устройство содержит ультразвуковой генератор, механически соединенные стержневой электроакустический преобразователь, полуволновой концентратор и гибкий звукопровод. Ультразвуковой генератор выполнен с возможностью работы на частотах 30 - 40 кГц и последовательно соединен с генератором модулирующих импульсов и электроакустическим преобразователем, выполненным со стяжкой внутри. Ультразвуковой концентратор имеет экспоненциальную форму, а площади его входного и выходного концов выбраны с возможностью обеспечения интенсивности ультразвука до 1000 Вт/см2 при развитии преобразователем удельной мощности, соответствующей его механической прочности. Гибкий звукопровод выполнен из металла или керамики диаметром 3 мм и длиной, выбранной с возможностью обеспечения резонанса на n-й гармонике колебаний относительно резонансной частоты звукопровода. Изобретение при его использовании позволяет повысить локализацию воздействия на подлежащие разрушению ткани для проведения более эффективного лечения. 1 ил.

Формула изобретения RU 2 201 169 C2

Нейрохирургическое ультразвуковое устройство, содержащее ультразвуковой генератор, механически соединенные стержневой электроакустический преобразователь, полуволновой концентратор и гибкий звукопровод, отличающееся тем, что ультразвуковой генератор выполнен с возможностью работы на частотах 30-40 кГц и последовательно соединен с генератором модулирующих импульсов и электроакустическим преобразователем, выполненным со стяжкой внутри, ультразвуковой концентратор имеет экспоненциальную форму, а площади его входного и выходного концов выбраны с возможностью обеспечения интенсивности ультразвука до 1000 Вт/см2 при развитии преобразователем удельной мощности, соответствующей его механической прочности, гибкий звукопровод выполнен из металла или керамики диаметром 3 мм и длиной, выбранной с возможностью обеспечения резонанса на n-й гармонике колебаний относительно резонансной частоты звукопровода.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2003 года RU2201169C2

УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ХИРУРГИЧЕСКИЙ АППАРАТ 1986
  • Морито Идемото[Jp]
  • Ясуо Носути[Jp]
RU2050152C1
Ультразвуковой инструмент для воздействия на биологическую ткань 1986
  • Голямина Ирина Петровна
  • Сазонов Игорь Аркадьевич
  • Хлопотунова Наталья Анатольевна
  • Гуляев Александр Анатольевич
  • Мастеров Алексей Евгеньевич
  • Славинский Зиновий Михалевич
SU1507352A1
УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ХИРУРГИЧЕСКИЙ ИНСТРУМЕНТ 1992
  • Кривцова Галина Борисовна
RU2092120C1
Устройство для ультразвуковой хирургии 1982
  • Ткаченко Геннадий Александрович
  • Вовк Леонард Федорович
SU1115741A1

RU 2 201 169 C2

Авторы

Андреева Е.С.

Верещако А.В.

Верещако Ю.В.

Колосов С.А.

Шейнман Л.Е.

Даты

2003-03-27Публикация

2000-02-08Подача