Устройство для криоультразвукового хирургического воздействия Советский патент 1991 года по МПК A61B18/02 A61B18/12 

Изобретение относится к медицинской криоультразвуковой хирургической аппаратуре при использовании в глубине трубчатых органов, в других недоступных для прямого визуального контроля операционных полях.

Цель изобретения - повышение точности ориентации рабочей части криоультразвукового инструмента путем измерения модуля и фазы комплексного сопротивления пьезопреобразователя.

На фиг. 1 показана структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема блока контроля положения криоультразвукового инструмента (КУЗИ); на фиг. 3 - структурная схема регулятора сопротивления; на фиг. 4 - вариант структурной схемы блока контроля положения КУЗИ с многоканальным вольтметром.

Устройство содержит КУЗИ 1 и подключенный к нему источник 2 хладагента, генератор 3 ультразвукового сигнала,

ON 00

О

о ю

формирователь 4 спектра, через блок 5 контроля положения подключенный к КУЗИ 1, блок б управления, первым выходом подключенный к источнику 2 хладагента, вторым выходом - к второму входу блока 5 контроля положения КУЗИ, а третьим выходом - в ходу формирователя 4 спектра, многоканальный измеритель 7 разности фаз, регулятор 8 сопротивления, через многоканальный измеритель 7 разности фаз подключенный к блоку 9 индикации, набор 10 резисторов, соединенных с первым входом коммутатора 11, многоканальный вольтметр 12, соединенный с входом блока 9 индикации.

Устройство работает следующим образом.

Предварительно- перед практическим использованием устройство (фиг. 1) подвергается калибровке.

Калибровку проводят на модельной среде, близкой по своим акустическим характеристикам к биологической ткани (например, 1,5%-ный раствор желатины в воде). Перед проведением калибровки включают устройство и ориентируют акустическую ось пье- зопреобразователя в составе КУЗИ 1 по нормали к поверхности раствора. Далее погружают рабочую поверхность КУЗИ 1 в модельную среду и производят измерение комплексного сопротивления пьезопреоб- разователя или параметров его составляющих. При этом в акустическом контакте со средой не должны находиться периферийные участки пьезопреобразователя.

При проведении измерений устройство (фиг. 1) работает следующим образом.

По команде блока б управления формирователь 4 спектра преобразует широкополосный сигнал на выходе генератора 3 ультразвукового сигнала таким образом, что из него последовательно во времени выделяются сигналы участка необходимых частот и подаются на пьезопреобразователь КУЗИ 1. Их длительность определяется временем преобразования блока 5 контроля положения КУЗИ в операционном поле и временем переходного процесса в пьезоп- реобразователе и должна быть больше их суммы. Частоты возбуждающих сигналов выбирают такими, что на одной из них максимальна чувствительность выбранного параметра пьезопреобразователя к механической нагрузке по всей рабочей его поверхности, а на другой - только по периферийной его части. Блоком 5 контроля положения КУЗИ в операционном поле синхронно с изменением частоты измеряют и индицируют параметры комплексного сопротивления пьезопреобразователя. Их величину фиксируют в паспорте устройства.

До проведения криоультразвукового воздействия КУЗИ 1 устанавливают в операционном поле и проводят режим Контроль. При этом врач, изменяя (вслепую) его положение относительно нормали к поверхности биологической ткани (покачивая влево-вправо, вперед-назад) и степень де0 формации биоткани (усилением или ослаблением режима), стремится добиться таких значений показаний блока 5 контроля положения КУЗИ в операционном поле, какие зафиксированы в паспорте. Устройство для

5 криоультразвукового хирургического воздействия при этом работает так же, как при калибровке. Положение КУЗИ 1 фиксируют и переходят в рабочий режим. По команде блока б управления из источника 2 хлада0 гента в полость КУЗИ 1 поступает хладагент, а формирователь 4 спектра преобразует сигнал генератора 3 ультразвукового сигнала таким образом, что его мощность увеличивается, а частотный диапазон ее

5 спектральной плотности совпадает с полосой рабочих частот пьезопреобразователя. При этом в биологической ткани формируется ультразвук терапевтической интенсивности (0,4-0,5 Вт/см2) и наращивается зона

0 замораживания.

Блок 5 контроля положения КУЗИ работает следующим образом.

По команде блока б управления регулятор 8 сопротивления устанавливает опреде5 ленное значение своего сопротивления и подключает через него выход формирователя 4 спектра к пьезопреобразователю КУЗИ 1 и параллельно к входу многоканального измерителя 7 разности фаз. После установ0 ления переходного процесса в пьезопреоб- разователе измеряется угол сдвига фаз между током и напряжением в цепи пьезопреобразователя. Измеренная величина, пропорциональная углу комплексного со5 противления пьезопреобразователя КУЗИ 1, индицируется индикатором 9 угла сдвига фаз. После окончания измерения по команде блока б управления регулятор 8 сопротивления изменяет свое сопротивление,

0 формирователь 4 спектра перестраивает частоту ультразвукового сигнала и аналогичным образом производят повторное измерение и индикацию угла сдвига фаз. При этом на индикаторе 9 индицируются

55 уже две величины. Одна из них несет информацию о положении КУЗИ 1 в операционном поле, а вторая - о площади теплоакустического контакта рабочей поверхности инструмента 1 с биологической

тканью. Далее осуществляется возврат к

предыдущей частоте и т.д. При установке инструмента 1 в операционном поле измерения производится непрерывно. Изменяя угол наклона поверхности инструмента 1 относительно нормали к поверхности био- ткани, а также степень ее деформации, врач стремится добиться определенных показаний индикатора 9 угла сдвига фаз, оговоренных в паспорте. После установки инструмент 1 фиксируют и переходят в ра- бочий режим. При этом по команде блока 6 управления регулятор 8 сопротивления подключает выход формирователя 4 спектра к пьезопребразователю непосредственно.

Регулятор 8 сопротивления работает следующим образом.

При установке инструмента 1 в операционном поле коммутаторе 11 (фиг. 3) по команде блока 6 управления подключает выход формирователя 4 спектра к пьезопре- образователю через один из резисторов. 8 рабочем режиме выход формирователя 4 спектра подключается к пьезопреобразова- телю непосредственно. Если для удобства пользования электроды пьезопреобразова- теля секционированы, то коммутатор 11 регулятора 8 сопротивления последовательно во времени (в соответствии с командами блока 6 управления) подключает к выходу формирователя 4 спектра каждую секцию пьезопреобразователя. При этом, ориентируясь по показаниям индикатора, врач может определить направление изменения КУЗИ1.

Как вариант блока 3 контроля положения КУЗИ в операционном поле может быть выполнен на базе многоканального вольтметра 12 (фиг. 4). Работа его аналогична основному варианту, однако измеряется и индуцируется индикатором 9 при этом напряжение а пьезопреобразователе, т.е. параметр, пропорциональный модулю комплексного сопротивления.

Формулаизобретения

1. Устройство для криоультразвукового хирургического воздействия, содержащее криоультразвуковой инструмент и подключенный к нему источник хладагента, генера- тор ультразвукового сигнала, отличающееся тем, что, с целью повышения точности ориентации рабочей части криоультразвукового инструмента путем измерения моду

ля и фазы комплексного сопротивления пьезопреобразователя, в него дополнительно введен формирователь спектра, через блок контроля положениг криоультразвукового инструмента, подключенный к криоультраз- вуковому инструменту, блок управления, первым выходом подключенный к источнику хладагента, вторым выходом - к второму входу блока контроля положения криоультразвукового инструмента, а третьим выходом - к входу формирователя спектра, второй вход которого соединен с выходом генератора ультразвукового сигнала.

2.Устройство по п. 1,отличающее- с я тем, что блок контроля положения кри- оультрэзвукового инструмента содержит многоканальный измеритель разности фаз, соединенный с блоком индикации, второй выход регулятора сопротивления является выходом блока контроля положения, а первый вход является вторым входом блока контроля положения и параллельно соединен с вторым входом многоканального измерителя разности фаз, третий вход которого является первым входом блока контроля положения и параллельно соединен с вторь м входом регулятора сопротивления.

3.Устрсжо во нэп. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что регулятор сопротивления выполнен в вуще наборз параллельно соединенных с oЈHo:-i г.торсны резисторов и являюшихсп первг мм вторым входами блока контроля сложеьмл, а с другой стороны резисторы соединены с ;,оммутационными первыми входами коммутатора, второй выход коммутатора является первым выходом регулятора сопротивления, а третий выход - выходом блока контроля положения, второй вход коммутатора является вторым входом блока контроля положения.

4.Устройство поп. 1, о т л и ч а ю щ е е- с я тем, что блок контроля положения криоультразвукового инструмента содержит регулятор сопротивления, через многоканальный вольтметр соединенный с блоком индикации, второй выход регулятора сопротивления является выходом блока контроля положения, а первый вход- вторым входом блока контроля положения и параллельно соединен с вторым входом многоканального вольтметра, второй вход регулятора сопротивления является первым входом блока контроля положения.

Фиг,

Изобретение относится к медицинской криоультразвуковой хирургической аппаратуре с использованием в глубине трубчатых органов, в других стесненных, недоступных для прямого визуального контроля операционных полях. Цель изобретения - повышение точности ориентации рабочей части криоультразвукового инструмента путем измерения модуля или фазы комплексного сопротивления пьезопреобразователя. Устройство содержит криоультразвуковой инструмент и подключенный к нему источник хладагента, генератор ультразвукового сигнала, формирователь спектра, через блок контроля положения криоультразвукового инструмента подключенный к криоультраз- вуковому инструменту, блок управления, первым выходом подключенный к источнику хладагента, вторым выходом - к второму входу блока контроля положения, а третьим выходом - к входу формирователя спектра, многоканальный измеритель разности фаз, регулятор сопротивления через многоканальный измеритель разности фаз, подклю- ченный к блоку индикации. Набор резисторов, соединенных с первым входом коммутатора, многоканальный вольтметр, соединенный с входом блока индикации. Устройство обеспечивает автоматизацию контроляположенияплоскости криоультразвукового аппликатора к поверхности биоткани. 3 з.п. ф-лы, 4 ил.

От Выхода

формирователя if Спектра

II пьезопрео$разователю

Фиг. 2

От Выхода

фор мир о вателя 4 спектра

От выходу

формиро вате/нг 1/ спектра,-

L.

От блока 6

К пьезопреоЬразо с Ътелю КУЗИ1

Н многоканальному изме рителю 7 разности, фаь

Фиг. J

Кпьезопрео5ра.зователю

КУМ 1

1

J