Устройство для деструкции и резекции биологических тканей Советский патент 1991 года по МПК A61B18/00 A61B18/18 A61B18/20 

1

(21)4736896/14 (22)11.07.89 (46)15.11.91. Бюл. №42

(71)Киевский научно-исследовательский институт нейрохирургии и Киевский городской центр научно-технического творчества мо лодежи Прогресс

(72)А.П.Рязанов, Ю А.Зозуля и А.Т.Марченко

(53)615.475(088.8)

(56)Авторское свидетельство СССР № 570233. кл. А 61 В 17/36, 1971.

(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ДЕСТРУКЦИИ И РЕЗЕКЦИИ БИОЛОГИЧЕСКИХ ТКАНЕЙ

(57)Изобретение относится к медицине и может быть использовано для деструкции или резекции опухолевой и других патологических тканей, расположенных э труднодоступных и функционально важных зонах различных органов, особенно головного мозга Цель изобретенич - снижение трав- матичности. В изобретении использован эффект разрушения (резки) тканей за счет кинетической энергии струи жидкости с одновременной коагуляцией места резкие помощью лазерного излучения, распространяющегося в струе за счет эффекта полного внутреннего отражения. В устройстве использован ультразвуковой преобразователь 8, который формирует продольные ультразвуковые колебания водяной струи, обеспечивая снижение давления струи жидкости без ухудшения характеристики рассечения тканей. 1 ил.

Изобретение относится х медицине и мож Л быть использовано для деструкции или резекции опухолей и других патологических тканей, расположенных в труднодоступных и функционально важных зонах различных органов, особенно головного мозга. Устройство может найти широкое применение в нейрохирургии, онкологии, отоларингологии, гинекологии, дерматологии и т.д.

Цель изобретения - снижение травма- тичности.

На чертеже изображена схема предлагаемого устройства.

Устройство состоит из ресивера 1 высокого давления рабочей жидкости, регулятора 2 давления с предохранительным клапаном, магистрали 3 высокого давления с системой пассивной защиты, формирователя 4 струи жидкости, с иенного наконечника 5, струйного огсоса 6, генератора 7 ультразвуковых колебаний, ультразвукового преобрззователя 8, корпуса 9, световода 10, лазерз 11.

Ресивер 1 высокого давления, регулятор 2 давления с предохранительным клапаном, магистраль 3 высокого давления, формирователь 4 струи жидкости, Сменный наконечник 5 соединены последовательно. Струйный отсос б жидкости соосен отверстию сменного наконечника и механически соединен с корпусом 9 формирователя 4 струи жидкости. Генератор 7 ультразвуковых колебаний электрически соединен с ультразвуковым преобразователем 8, лззер 11 оптически связан со свзтоводом 10, рабочий конец которого через корпус 9 и формирова0

ю о

XI

тель 4 струи жидкости введен в отверстие сменного наконечника 5.

Ресивер 1 высокого давления представляет собой емкость, предназначенную для заполнения рабочей жидкостью под давлением до 100 МПа, Регулятор 2 давления с предохранительным клапаном представляет собой известное устройство, используемое Q газовых и гидравлических системах дли понижения давления. Магистраль 3 высокого давления с системой пассивной защиты представляет собой вмтую спираль из прочной трубки, выдерживающей давление до 100 МПа, последовательно с которой соединяется система дросселей, ограничивающая давление в случае разрыва магистрали. Формирователь 4 струи жидкости служит для согласования движущегося потока жидкости с пространственной конфигурацией улыраззукового преобразователя 8 и может быть выполнен, например, в виде конуса. Сменный наконечник 5 выполнен в виде линейного дросселя, обладающего линейной зависимостью расхода от перепада давления на входе.и выходе наконечника. Линейная зависимость расхода от перепада может быть реализована только при ламинарном характере течения жидкости через наконечник 5. При ламинарном течении потеря характеризуются главным образом тречиен о стенки, поэтому дроссели, в которыл реализовано такое течение, имеют обычно длинные и узкие каналы. Струйный отсос О жидкости представляет собой трубопровод, соединенный с откачивающим насосом л входным отверстием, конфигурация которого определяется конкретным типом выполняемой хирургической операции. Генератор 7 ультразвуковых колебаний является стандартным, используется, например, в серийно выпускаемом приборе Криотон-лор 2. Ультразвуковой преобразователь 8 представляет собой известную конструкцию, состоящую, напри-j мер, из собственно пьезокерамического возбудителя колебаний и механического концентратора для фокусирования ультразвуковой волны. Форма концентратора должна быть аналогична форме канала формирователя 4 струи.

Устройство работает следующим образом.

Сначала устанавливается требуемая глубина разреза путем перемещения струйного отсоса 6 вдоль корпуса 9 формирователя 4 струи жидкости. Величину давления струи жидкости устанавливают в зависимости от режима работы устройства с помощью регулятора 2 давления с предохранительным клапаном.

Жидкость поступает по магистрали 3 высокого давления в полость формирователя 4 струи жидкости и через сменный наконечник 5, в котором установлено калиброванное сопло требуемой конфигурации, выходит из формирователя А в виде струи жидкости с высокой кинетической энергией. Выходное излучение лазера 11 через световод 10 поступает в водяную струю, форми0 руемую сменным наконечником 5, и за счет эффекта полного внутренне о отражения на границе раздела жидкость - воздух распространяется по струе жидкости, а затем поступает в приемное отверстие струйного

5 отсоса 6. Рассечение ткани осуществляют после введения закругленного конца струйного отсоса б жидкости в межслоевой промежуток 12 под рассекаемый слой 13, Корпус струйного отсоса 8 при этом предо0 храняет от повреждения водяной струей высокого (15...100) МПа давления слей ткани 14. Коагуляция осуществляется подачей по струе жидкости з зону резания излучения в диапазоне 0,4...1,1 мкм мощност ью от 0,5 до

5 10 Вт. Поглощенное биотканью лазерное излучение коагулирует биоткань на глубину от 0,2 до 1 мм в зависимости от устанавливаемой мощности выходного излучения ла- зеТра 11. Избыточная тепловая энергия

0 снимается с поверхности биоткани струей жидкости. Для снижения величины давления в струе жидкости, необходимого для рассечения биоткани и одновременного ускорения процесса регенерации, зо5 ну разреза подвергают воздействию ульт ра- звукового излучения, формируемого пиезо- керамическим или магнитострикцнонным ультразвуковым лреобразорателем, который возбуждается напряжением, поступяю0 щим от генератора 7 ультразвуковых колебаний. Озвучивание ткани производят с параметрами f 1Q2 - 103 кГц; Р 5 10 Вт/см2. Ультразвуковые колебания распространяются по корпусу 9 и по водя5 ной струе поступают в зону разделения.

Пределы рабочих ультразвуковых частот выбраны исходя из следующих соображений : нижняя частота соответствует нижнему пределу частот, при которых еще

0 наблюдается выраженный эффект ускорения заживления биотканей при действии ультразвука; верхняя граничная частота лежит в диапазоне частот терапевтического действия ультразвука и выбрана исходя из

5 значений деформаций биотканей, достигающих при интенсивности 5-10 Вт/с; величин межклеточных расстояний. При таких деформациях участков биотканей межклеточные расстояьид увеличиэаются до удвоенных значений, что позволяет отеепарировать клетки струей жидкости с давлением до 50 МПа без повреждения основных структур ткани. Интенсивность ультразвука соответствует величине, достаточной для отсепарирования клеток (сверху) и для вы- раженного терапевтического эффекта (снизу).

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет осуществить режим разделения мягких и костных тканей с использованием кинетической энергии струи жидкости. Лазерное излучение, распространяющееся в струе, обеспечивает коагуляцию кровеносных сосудов непосредственно в месте разделения тканей, а также освещение поля зрения. Изменением давления в струе жидкости можно выбрать режим послойного разделения патологического новообразования и его последующего отсоса без нарушения целостности сосудов, что особенно важно при операциях на головном мозге. Ввод и распространение в струе жидкости ультразвуковых колебаний позволяет снизить усилие резания и одновременно обусловливает улучшение после- дующей регенерации ткани. Устройство обладает повышенной стерильностью, так как может не находиться в контакте с биотканью во время процесса разделения. Применение устройства позволит резко повысить эффективность хирургического лечения зз счет снижения травматичное™ тканей и замены режима резания на послойное разделение, ускорить заживаемость за счет терапевтического действия ультразву- кг, реализации бескровного разреза и освещения рабочего поля.

Положительный хирургический эффект, кроме того, обеспечивается изменением диаметра и профиля сопла сменного иаконеч- ника; регулированием геометрических

размеров зоны воздействия, изменением мощности выходного излучения лазера, что позволяет наряду с изменением давления в струе жидкости перестраивать режимы разделения новообразований, испарения, коагуляции.

Кроме того, изменением давления струи жидкости обеспечивается необходимая глубина проникновения струи жидкости в биологическую ткань в зависимости от ее структуры.

Режим разделения биотканей может найти самое широкое применение в хирургической практике как для обеспечения доступа, так и для самостоятельных реконструктивных операций, обеспечивая значительно более быстрое заживление м высокое качество послеоперационного ца.

Формула изобретения

Устройство для деструкции и резекции биологических тканей, содержащее лазер и связанный с ним гибкий световод, отличающееся тем, что, с целью снижения травматичное™, оно снабжено генератором ультразвуковых колебаний, связанным с ультразвуковым преобразователем, последовательно соединенным ресивером вы- сокого давления рабочей жидкости, регулятором давления с предохранительным клапаном, магистралью высокого давления с системой пассивной защиты, формирователем струи жидкости и сменным наконечником, закрепленным на формирователе струи струйным отсосом, входное отверстие которого соосно отверстию сменного наконечника, при этом ультразвуковой преобразователь механически связан с формирователем струи жидкости, а рабочий конец световода расположен в сменком наконечнике.