УСТРОЙСТВО ДЛЯ НЕИНВАЗИВНОГО ЭНЕРГЕТИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА АНАТОМИЧЕСКИЕ СТРУКТУРЫ

Полезная модель относится к области медицинской техники, предназначенной для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры в широком понимании этого определения.
Стремление к использованию неинвазивных методов лечения привело к открытию широких возможностей фокусированного ультразвука высокой интенсивности в клинической и экспериментальной медицине. Среди этих возможностей нейрохирургия при воздействии через невскрытый череп, онкология, в том числе и при воздействии на ткани через грудную клетку, гипотермия опухолей, сенсибилизация и сонодинамическая терапия опухолей, лечение опухолей простаты, остановка кровотечений, влияние на сосуды и тромбы, повышение эффективности транспорта лекарственных веществ под действием ультразвука, обратимые изменения в нервных структурах под действием ультразвука, раздражение нервных структур. Сюда же относится применение фокусированного ультразвука в таких областях как офтальмология, кардиология, хирургия фибромиомы матки, липосакция, действие на кости, позвонковые диски и т.д.
Все перечисленные применения связаны с возможностью создания в заданных глубоких структурах организма локальных разрушений, не сопровождающихся поражением окружающих тканей. Механизм этих разрушений чаще всего связан с тепловым действием ультразвука. Если энергия ультразвука в фокальной области достаточно велика, то температура в фокусе может быстро возрасти на 20 градусов и более. Если такое повышение температуры будет поддерживаться в течение нескольких секунд, то тепловая доза может оказаться достаточной, чтобы привести к разрушению клеток и тканей. Возможны также разрушения, создаваемые с помощью кавитационного механизма воздействия, сопровождающего ультразвуковое воздействие [Гаврилов Л.Р. Фокусированный ультразвук высокой интенсивности в медицине. Москва. ФАЗИС. 2013. с. 309].
Известно устройство энергетического воздействия на анатомические структуры, описанное в SU 728844 и представляющее собой сферический излучатель, расположенный в корпусе, который, в свою очередь, смонтирован на стереотаксическом основании, выполненным из упруго-эластичного материала. Устройство предназначено для выключения глубоких структур мозга фокусированным ультразвуком.
Недостатком устройства является сложность заполнения контактной жидкостью пространства между излучателем и поверхностью биологического объекта, в частности, кожного покрова черепа испытуемого животного.
Конструкция другого аналога (RU 2086178) лишена недостатка первого аналога за счет того, что сферический излучатель установлен в контейнере, выполненным в виде стакана, открытая часть которого перекрыта гибкой мембраной-аппликатором. Полость стакана постоянно заполнена контактной жидкостью.
Недостатком этого аналога является необходимость во время его использования применения отдельной диагностической аппаратуры в виде ультразвукового эхозонда, т.е. излучатель и эхозонд используются раздельно и независимо друг от друга.
В качестве прототипа предлагаемого изобретения выбрано устройство для энергетического неинвазивного воздействия на анатомические структуры, в котором для диагностических и терапевтических целей использован ультразвук [RU 2050862]. Это устройство включает контейнер, выполненный в виде стакана, открытая часть которого перекрыта гибкой мембраной-аппликатором. Внутри стакана смонтирован неподвижно относительно боковой стенки акустический блок, включающий диагностический прибор - эхозонд и терапевтическое средство в виде сферического излучателя, обеспечивающего концентрацию ультразвуковой энергии в фокальной области и электрически связанного с соответствующим генератором. Эхозонд и излучатель установлены коаксиально с возможностью перемещения эхозонда относительно общей оси симметрии, совпадающей с их общей акустической осью. Акустический блок помещен в контактную жидкость, полностью заполняющую стакан.
Наведение фокальной области на зону абляции (коагуляции) осуществляется путем перемещения контейнера, а значит и связанного с ним излучателя. Если учесть, что зона абляции представляет собой некий объем, а фокальная область - объем, по меньшей мере, на порядок менее зоны, то перемещение фокальной области должно осуществляться в пространстве по трем координатам, отслеживаемое на мониторе диагностического прибора. Таким образом, процесс наведения происходит путем манипулирования контейнером, постоянно опирающегося на поверхность объекта посредством условного «плавающего шарнира», образованного совокупностью и совместной деформацией гибкой мембраны-аппликатора и контактной жидкости, заполняющей полость стакана. Если учесть малую контактную площадь мембраны-аппликатора и ее весьма ограниченную возможность к боковой деформации, то пространственное перемещение устройства в процессе наведения фокальной области на объект будет незначительным и для расширения величины этого перемещения потребуется новое позиционирование устройства, т.е. его перестановка и организация нового «плавающего шарнира», что не может не сказаться на точности наведения, а значит и качестве энергетического воздействия. Другими словами, перестановка (перемещение) устройства на биологическом объекте, связанное с контактированием с его поверхностью, вызывает объемное упругое деформирование объекта, нарушающее точность наведения фокальной области.
Таким образом, задачей полезной модели является повышение точности наведения фокальной области на зону абляции и, как следствие, улучшение качества терапевтического процесса.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для энергетического воздействия на анатомические структуры, включающее контейнер, заполненный контактной жидкостью и закрытый с помощью гибкой мембраны-аппликатора, внутри которого смонтирован акустический блок, состоящий из расположенных коаксиально эхозонда и сферического излучателя, сферического излучателя, мембрана-аппликатор и контейнер устройства конструктивно совмещены и выполнены в виде эластичной оболочки, заполненной контактной жидкостью, внутри которой размещен акустический блок, при этом оболочка выполнена сменной.
Техническая сущность полезной модели состоит в том, что акустический бок может перемещаться в лечебно-диагностических целях независимо от положения мембраны-аппликатора, которая в это время остается неподвижно лежащей на биологическом объекте, что достигается размещением акустического блока в эластичной оболочке, заполненной контактной жидкостью.
И управления для энергетического воздействия на анатомические структуры при различных вариантах его использования
Устройство для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры содержит контейнер 1, выполненный в виде эластичной оболочки (пузыря), наполненного контактной жидкостью, кроме которой в оболочке размещен акустический блок. Последний включает, коаксиально установленные, эхозонд 2 и сферический излучатель 3 с постоянным фокусным расстоянием, закрепленные на конце корпуса 4, во внутренней полости которого расположены провода электрического питания эхозонда 2 и излучателя 3, выведенные наружу к соответствующим источникам питания. Фокусная область излучателя 3 обозначена на чертежах позицией 5. На корпусе 4 закреплен дискообразный фланец 6, к цилиндрической поверхности торца которого примыкает горловина эластичной оболочки контейнера 1. Крепление оболочки и герметизация ее полости может быть достигнута путем использования обычного ленточного хомута (на чертеже не показан). Часть корпуса 4, находящаяся за пределами полости оболочки может быть связана с конечным звеном робота или снабжена рукояткой при ручном способе манипулирования акустическим блоком в диагностическом или терапевтическом процессах. Следует отметить, что оболочка может быть сменной, как и ее объем, в зависимости от формы и размера анатомического объекта.
Работает устройство следующим образом.
Оболочку, наполненную контактной жидкостью и с размещенным в ней акустическим блоком, накладывают на биологический объект, подвергаемый ультразвуковой диагностике и терапии, предварительно нанеся на него (объект) контактную жидкость в виде геля. Так как изображенные на фиг. 1-4 биологические объекты различны по форме и размерам, а процедура УЗИ воздействия для всех их одинакова, то пояснение по использованию устройства дается на биологическом объекте, изображенном на фиг. 1, схематически представляющим собой женскую грудь, пораженную, например, раком молочной железы. При размещении на груди оболочки она охватывает ее со всех сторон и удерживается за счет сил тяжести контактной жидкости. Перемещение акустического блока во время лечебно-диагностической процедуры осуществляется вручную или с помощью робота, при этом без контакта с оболочкой, которая остается неподвижной. При движении акустического блока происходит и перемещение верхней части оболочки, связанной с фланцем 6. Различные положения акустического блока, кроме исходного, на всех чертежах показаны штриховой линией. В зависимости от величины емкости оболочки ее положение на груди будет оставаться неизменным, а перемещаться будут только ее периферийные части, при этом не скользя, а перекатываясь. Отсутствие физического контакта акустического блока с грудью позволяет снять с нее нагрузку и устранить какие-либо перемещения или деформации опухоли, что повышает точность диагностики и эффективность энергетического воздействия. Предлагаемое в полезной модели усовершенствование значительно расширяет возможности использования фокусированного ультразвука независимо от формы участка тела пациента. Так, на фиг. 2 показано расположение устройства на бедре или голени при лечении варикозной болезни, а также возможность лечебных процедур на голове пациента. На фиг. 3 показано положение устройства при диагностике и терапии щитовидной железы. На фиг. 4 дано изображение положения устройства при его использовании для воздействия на внутренние органы грудной клетки. Во всех описанных случаях заявленный технический результат будет достигаться с одинаковым эффектом.
Действующий макет заявленного в полезной модели устройства для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры создан в Санкт-Петербургском политехнической университете Петра Великого. Испытания макета на анатомическом материале подтвердили его высокую эффективность именно в заявленном направлении.