УСТРОЙСТВО НИЗКОЧАСТОТНОЙ УЛЬТРАЗВУКОВОЙ ОБРАБОТКИ РАН И ПОЛОСТЕЙ ОРГАНИЗМА

Полезная модель относится к медицине, а именно к устройствам для низкочастотной ультразвуковой обработки (далее - НчУЗ обработки) раневой инфекции и очагов воспаления при санации ран и полостей организма через промежуточные лекарственные растворы, и может быть применена в различных отраслях хирургии и консервативной терапии.
Известно устройство для реализации способа лечения инфицированных ран путем их НчУЗ обработки через промежуточные лекарственные растворы, в процессе которого излучающий торец рабочего окончания волновода-инструмента заглубляют в раствор и при его озвучивании перемещают над всей поверхностью раны [1]. Устройство включает в себя: ультразвуковой генератор (источник электрических колебаний ультразвуковой частоты), акустический узел (ультразвуковую колебательную систему (УЗКС) и присоединенный, через шпильку, к акустическому узлу волновод-инструмент с цилиндрическим прямолинейным волноводным трактом и рабочим окончанием в виде кругового прямого цилиндра, дистальная часть которого снабжена плоской излучающей гранью излучающего торца перпендикулярного его центральной оси в виде кругового прямого цилиндра.
Однако, данное устройство предназначено для лечения лишь поверхностно расположенных не глубоких инфицированных ран, где энергия ультразвукового поля, передаваемая в озвучиваемый раствор плоской излучающей гранью цилиндрического излучающего торца имеет характеристику направленности кавитационной области (кавитационное облако в виде "веера" с диаграммой направленности в плоскости излучения - 10-15°) в направлении, соосном прямолинейному волноводному тракту волновода-инструмента (Фиг.1), что снижает эффективность озвучивания тканей очага инфекции из-за недостаточного объема области кавитирующей жидкости, уменьшающего выраженность гидродинамических процессов на границе раздела "лекарственный раствор ткани
очага инфекции". При этом энергия ультразвукового поля, излучаемая плоским излучающим торцом в виде кругового прямого цилиндра концентрируется в направлении центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента, т.е. одном направлении, что не позволяет единовременно озвучивать большие объемы раны, в том числе, и при фиксированном размещении волновода-инструмента относительно очага инфекции. В этих условиях НчУЗ обработка через промежуточные лекарственные растворы глубоких и сложной конфигурации ран, а также полостей организма ограничена из-за недостаточной эффективности санации тканей очага инфекции, расположенных на боковых стенках ран и полостей организма и невозможности осуществления, при этом, направленного бокового или кругового воздействия на очаг инфекции энергией ультразвука.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является устройство для осуществления способа лечения воспалительных заболеваний влагалища и вагинальной части шейки матки, содержащее: ультразвуковой генератор (источник электрических колебаний ультразвуковой частоты), акустический узел (ультразвуковую колебательную систему (УЗКС) и присоединенный (через шпильку) к акустическому узлу волновод-инструмент с цилиндрическим прямолинейным волноводным трактом и рабочим окончанием в виде усеченного кругового цилиндра, дистальная часть которого снабжена плоской излучающей гранью излучающего торца, скошенного под углом 45-60° к его центральной оси. При этом волновод-инструмент, присоединенный к акустическому узлу, связанному с устройством кругового озвучивания, представляющему собой электромеханическую систему, имеет возможность вращательного и возвратно-поступательного перемещения относительно озвучиваемой инфицированной полости [2, 3].
Однако данное устройство, позволяя проведение НчУЗ обработки очага инфекции через промежуточные лекарственные растворы в глубоких и сложной конфигурации ранах, а также полостях организма, является сложным и неудобным в использовании электромеханическим устройством, имеющим большие габариты и массу, ограничивающих его применение в клинической практике. Кроме того, скошенный под углом 45-60° плоский излучающий торец (в виде усеченного
кругового цилиндра) рабочего окончания волновода-инструмента, имеющий характеристику направленности области кавитации (кавитационное облако в виде "веера" с диаграммой направленности в плоскости излучения - 10-15°) в направлении 45-60° относительно центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента (Фиг.2), не обеспечивает качественной санации тканей очага инфекции при их озвучивании, из-за недостаточно развитого объема области кавитирующей жидкости, вследствие однонаправленного ввода в жидкую среду энергии НчУЗ меньше максимально возможной величины. Это снижает выраженность гидродинамических процессов на границе раздела: "лекарственный раствор - ткани очага инфекции", а, следовательно, и эффективность единовременной санации дистальных и боковых участков раневых тканей очага инфекции при НчУЗ обработке глубоких и сложной конфигурации ран, а также полостей организма, тем более при отсутствии специализированной электромеханической системы, обеспечивающей круговое вращение волновода-инструмента, имеющего рабочее окончание с односторонне скошенным под углом 45-60° плоским излучающим торцом в виде усеченного кругового цилиндра.
Задача полезной модели - повышение эффективности НчУЗ обработки глубоких и сложной конфигурации ран, а также полостей организма за счет обеспечения максимально возможного ввода энергии НчУЗ в озвучиваемую жидкую среду путем создания излучающим торцом рабочей части волновода-инструмента развитого объема области кавитирующей жидкости, единовременно взаимодействующей с дистальными и боковыми участками раневых тканей очага инфекции, а также упрощение устройства за счет исключения использования электромеханической системы кругового вращения волновода-инструмента.
Задача полезной модели достигается тем, что в устройстве низкочастотной ультразвуковой обработки ран и полостей организма, содержащем ультразвуковой генератор (источник электрических колебаний ультразвуковой частоты), акустический узел (ультразвуковую колебательную систему (УЗКС) и присоединенный (через шпильку) к акустическому узлу волновод-инструмент с цилиндрическим прямолинейным волноводным трактом и рабочим окончанием с излучающим торцом, оно снабжено волноводом-инструментом, излучающий торец
рабочей части которого выполнен в виде многогранника, например, клина, пирамиды, тетраэдра, каждая грань которых является излучающим элементом.
Проведенный патентный поиск показал, что на дату подачи заявки на полезную модель не известна конструкция устройства низкочастотной ультразвуковой обработки ран и полостей организма с указанными отличительными признаками.
Возможность выполнения поставленной задачи полезной модели обеспечивается предложенным устройством, конструкция излучающего торца рабочей части волновода-инструмента которого реализует в максимальной степени акустические эффекты, возникающие при возбуждении и передаче колебательной системой ультразвуковых колебаний от источника ультразвуковых механических колебаний к биотканям очага инфекции при НчУЗ обработке глубоких и сложной конфигурации ран, а также полостей организма через промежуточную жидкую лекарственную среду. Для этого, рабочая часть волновода-инструмента снабжена развитым излучающим торцом в виде многогранника, например, клина, пирамиды, тетраэдра, каждая грань которых является излучающим элементом, что позволяет обеспечить трансформацию и строгое направление (канализирование) своей части энергии ультразвука от общего потока ультразвуковой энергии, генерируемой акустическим узлом (ультразвуковой колебательной системой (УЗКС). Указанная трансформируемая и канализируемая часть энергии (от общего потока ультразвуковой энергии) направляется перпендикулярно каждой излучающей гранью излучающего торца рабочей части волновода-инструмента в направлении, определяемом ее геометрией и пространственным расположением (стериометрией): клин, пирамида, тетраэдр и пр., не влияя на преобразование фронта волны.
Указанное способствует изменению диаграммы направленности, приводящей к резкому расширению характеристики направленности излучаемого ультразвукового поля, вводимого в озвучиваемый объем раны или полости организма, заполненной лекарственным раствором. Связанное с этим увеличение объема кавитационной области, характеристика направленности которой образует группу пространственных "вееров" может, в зависимости от вида многогранника, перекрывать значительный по величине телесный угол в направлении
распространения ультразвукового поля относительно центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента. Это приводит к активному поглощению энергии НчУЗ и реализации в больших объемах кавитационной области вторичных эффектов мощного ультразвука [4, 5], повышающих эффективность единовременной санации тканей очага инфекции не только в его дистальной части, но и на боковых поверхностях, в том числе, и при фиксированном размещении волновода-инструмента относительно очага инфекции, исключая использование сложной и неудобной в работе, особенно в малых объемах оперативной зоны, электромеханической системы кругового вращения волновода-инструмента.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где изображены:
- на Фиг.1 - устройство для осуществления низкочастотной ультразвуковой обработки ран и полостей, содержащее волновод-инструмент с прямолинейным волноводным трактом и рабочей частью с излучающим торцом, конфигурация излучающих граней которого отвечает его технологическому назначению при осуществлении НчУЗ обработки тканей очага инфекции;
- на Фиг.2 - рабочая часть волновода-инструмента в виде кругового прямого цилиндра с плоской излучающей гранью излучающего торца, перпендикулярного его центральной оси и генерируемая им кавитационная область, имеющая характеристику направленности в виде пространственного "веера" с диаграммой направленности в плоскости излучения - 10-15° в направлении центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента;
- на Фиг.3 - рабочая часть волновода-инструмента в виде усеченного кругового цилиндра с плоской излучающей гранью излучающего торца, скошенным под углом 45-60° и генерируемая им кавитационная область, имеющая характеристику напраправленности в виде пространственного "веера" с диаграммой направленности в плоскости излучения - 10-15° в направлении 45-60° относительно центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента;
- на Фиг.4 - рабочая часть волновода-инструмента в виде клина со скошенными под углом 45-60° двумя излучающими гранями излучающего торца и генерируемая ими кавитационная область, имеющая характеристику направленности в виде двух пространственных "вееров" с диаграммой направленности в плоскости излучения -
10-15° в направлениях 45-60° относительно центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента;
- на Фиг.5 - схематичное изображение рабочих частей волноводов-инструментов с плоской излучающей гранью излучающих торцов кругового прямого цилиндра и усеченного кругового цилиндра, многогранников: клина, пирамиды и тетраэдра, а также генерируемых ими кавитационных областей, имеющих соответствующие им характеристики направленности в виде пространственных "вееров" с диаграммой направленности в плоскости излучения относительно центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента.
Устройство низкочастотной ультразвуковой обработки ран и полостей организма (Фиг.1) содержит: ультразвуковой генератор (УЗГ) 1, акустический узел (ультразвуковую колебательную систему (УЗКС) 2, соединенный через шпильку 3 с волноводом-инструментом 4 в виде цилиндрического прямолинейного волноводного тракта, имеющего рабочее окончание 4.1 с излучающим торцом 4.2. Излучающий торец 4.2 рабочего окончания 4.1 волновода-инструмента 4 может быть выполнен в виде различных конструктивных излучающих элементов, генерирующих соответствующие им кавитационные области, имеющие, соответственно, присущие им характеристики направленности в плоскости излучения относительно центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента (Фиг.2-Фиг.9). При этом конструктивно излучающие элементы излучающего торца 4.2 могут иметь форму:
- плоской излучающей грани 4.2.1 излучающего торца 4.2 кругового прямого цилиндра (Фиг.2 и Фиг.5) (аналог) и, как вариант, полусферы или шарового сегмента;
- плоской излучающей грани 4.2.2 излучающего торца 4.2, усеченного кругового цилиндра, скошенного под углом 45-60° (Фиг.3 и Фиг.6) (прототип);
- в предлагаемом техническом решении, например, форму многогранника:
- клина с двумя скошенными под углом 45-60° плоскими излучающими гранями 4.2.3 излучающего торца 4.2 (Фиг.4 и Фиг.7) и, как вариант, усеченного клина;
- пирамиды с тремя скошенными под углом 45-60° плоскими излучающими гранями 4.2.4 излучающего торца 4.2 (Фиг.8) и, как вариант, усеченной пирамиды;
- тетраэдра с четырьмя скошенными под углом 45-60° плоскими излучающими гранями 4.2.5 излучающего торца 4.2 (Фиг.9) и, как вариант, усеченного тетраэдра.
Данные виды и варианты конструктивного исполнения излучающего торца 4.2 рабочего окончания 4.1 волновода-инструмента 4, позволяют обеспечить эффективную санацию глубоких и сложной конфигурации ран и полостей организма при их НчУЗ обработке с учетом фаз раневого процесса, расположения очага инфекции вблизи жизненно важных центров и анатомических особенностей санируемых органных структур.
Устройство работает следующим образом.
В процессе выполнения НчУЗ обработки тканей в глубоких и сложной конфигурации ранах или полостях организма, в зависимости от фазы раневого процесса, объема и расположения (дистальное или боковое) очага инфекции, из набора ультразвуковых инструментов выбирают и используют волновод-инструмент 4 с излучающими гранями излучающего торца 4.2 на рабочем окончании 4.1 из ряда: 4.2.1, 4.2.2, 4.2.3, 4.2.4 или 4.2.5 (Фиг.5 - Фиг.9), имеющего, соответственно, присущую ему характеристику направленности потока звуковой энергии и генерируемой кавитационной областью в плоскости излучения относительно центральной оси волноводного тракта волновода-инструмента 4.
Так, в случае НчУЗ обработки тканей при санации глубоких и сложной конфигурации ран и полостей организма (операционные и послеоперационные раны, вялотекущие и хронические гнойно-воспалительные процессы и пр.), очаг инфекции которых расположен в дистальной области (например, донные зоны раны и прилежащие к ним переходные участки боковых стенок раны: операционная рана, контузионный очаг головного мозга, свищевой ход, вагинальная часть шейки матки и пр.), применяют преимущественно волновод-инструмент 4 с плоской излучающей гранью 4.2.1 излучающего торца 4.2 на рабочем окончании 4.1 кругового прямого цилиндра (Фиг.2 и Фиг.5).
Применение набора волноводов-инструментов 4 с излучающими гранями излучающего торца 4.2 на рабочем окончании 4.1 из ряда: 4.2.3, 4.2.4 и 4.2.5 (Фиг.5-Фиг.9) наиболее целесообразно, прежде всего, при осуществлении НчУЗ обработки тканей при санации естественных и послеоперационных полостей
организма, а также глубоких и сложной конфигурации ран, очаг инфекции в которых расположен как в дистальной области, так и, прежде всего, на боковой поверхности полости или раны (например, при вагинальной, ректальной и уретральной санации, санации мочевого пузыря и полости матки, санации брюшной полости, включая дугласово пространство, пузырно-маточное пространство, область придатков матки и пр.). Необходимо отметить, что применение вышеуказанных волноводов-инструментов 4 не требует применения электромеханической системы для кругового вращения волновода-инструмента, т.к. выполнение их излучающих торцов с плоскими излучающими гранями в виде многогранников: клина, пирамиды и тетраэдра позволяет генерировать ими (в плоскости излучения относительно центральной оси волновода-инструмента) кавитационные области с характеристиками направленности в виде пространственных "вееров" (Фиг.7-Фиг.9), обеспечивающих возможность качественной НчУЗ санации тканей очага инфекции как в полостях организма, так и в глубоких и сложной конфигурации ранах.
Выбранный волновод-инструмент 4, отвечающий требованиям проводимой НчУЗ обработки тканей раны или полости, подлежащей санации в процессе выполнения операции или консервативной терапии присоединяют к акустическому узлу 2, через шпильку 3 и вводят в предварительно заполненную промежуточным лекарственным раствором рану или полость. После этого включают ультразвуковой генератор (УЗГ) 1 и осуществляют (с расстояния 3-20 мм от излучающего торца 4.2 волновода-инструмента 4 до стенки раневой поверхности) НчУЗ санацию тканей очага инфекции на дистальных и боковых участках путем вертикального возвратно-поступательного перемещения в ране или полости излучающего торца 4.2 волновода-инструмента 4, связанного с акустическим узлом 2 и его небольшого ручного возвратно-поступательного кругового поворота.
При использовании разных конструктивных исполнений излучающего торца 4.2 рабочего окончания 4.1 волновода-инструмента 4 в виде многогранников, например клина, пирамиды и тетраэдра, величина ручного кругового поворота составляет:
- для волновода-инструмента 4 с излучающими гранями 4.2.3 излучающего торца 4.2 (клин) на рабочем окончании 4.1 - 160-180°;
- для волновода-инструмента 4 с излучающими гранями 4.2.4 излучающего торца 4.2 (пирамида) на рабочем окончании 4.1 - 100-120°;
- для волновода-инструмента 4 с излучающими гранями 4.2.4 излучающего торца 4.2 (тетраэдр) на рабочем окончании 4.1 - 80-90°.
Указанное исключает необходимость применения электромеханической системы кругового вращения волновода-инструмента 4.
Учитывая особенности характеристик направленности кавитационных областей, генерируемых тем или иным видом и вариантом конструктивного исполнения излучающего торца 4.2 (Фиг.5-Фиг.9), их геометрические, а также силовые показатели, обеспечиваемые вводом оптимального, для того или иного этапа обработки биоткани, потока звуковой энергии, возможно выполнение различных технологических этапов процесса НчУЗ обработки тканей очага инфекции: первоначально - НчУЗ санацию патологически измененных тканей очага инфекции и окружающих их здоровых тканей через промежуточные лекарственные растворы антисептиков, а затем - НчУЗ импрегнацию в санированный очаг инфекции и окружающие его здоровые ткани целевых лекарственных растворов, стимулирующих репаративную регенерацию тканей.
Устройство позволяет повысить качество НчУЗ санации глубоких и сложной конфигурации ран и исключить применение сложных электромеханических систем кругового вращения волновода-инструмента при проведении оперативных вмешательств и консервативной терапии.
Источники информации
1. А.С. СССР N506421, кл. А 61 М 37/00, 1978.
2. А.С. СССР N1101239, кл. А 61 В 17/36, 1984.
3. "Аппарат ультразвуковой гинекологический "Гинетон-2". Паспорт ГКТЕ 941533.12.000.000 ПС. Код ОКПО. - Омск, 1994. - 52 с.
4. Ультразвук: Маленькая энциклопедия /Под ред. И.П.Голяминой. - М.: "Сов. энциклопедия", 1979. - С.60-161.
5. Мощные ультразвуковые поля /Под ред. Л.Д.Розенберга. - М.: "Наука", 1968. - С.223-266.