УСТРОЙСТВО ОБЕСПЕЧЕНИЯ АКУСТИЧЕСКОГО КОНТАКТА ИЗЛУЧАТЕЛЯ HIFU С ОБЪЕКТОМ АБЛЯЦИИ

Полезная модель относится к области медицинской техники, предназначенной для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры, в широком понимании этого определения, путем применения технологии HIFU.
Известно устройство для воздействия ультразвуком на приповерхностные и внутренние участки организма человека, содержащее преобразователь электрических колебаний в ультразвуковые, представляющий собой пластину из пьезоэлектрика и генератор переменного напряжения ультразвуковой частоты, соединенный с пластиной преобразователя [Med. Phis. 9. 1982].
Недостатком известного устройства является то, что оно не позволяет создать необходимую интенсивность ультразвуковых колебаний в заглубленных участках организма без недопустимого воздействия на другие участки, находящиеся на пути распространения ультразвука.
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].
Известна из SU 2 086 178 конструкция устройства обеспечения акустического контакта излучателя HIFU с объектом абляции, принятая за прототип. Она включает контейнер, выполненный в виде емкости конусообразной формы, предназначенной для дегазированной жидкости, большее основание которой перекрыто сферическим излучателем HIFU акустического блока, сочетающего диагностическую и терапевтическую функции, а меньшее основание перекрыто гибкой мембраной-аппликатором.
Наведение фокальной области на зону абляции (коагуляции) осуществляется путем перемещения контейнера, а значит и связанного с ним излучателя HIFU. 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, а также наличия в месте контакта между мембраной-аппликатором и поверхностью объекта абляции смазочного геля, который наносят для уменьшения трения и облегчения перемещения акустического блока по объекту абляции. Гель способствует прохождению ультразвука через мембрану-аппликатор к объекту, но имеет свойство в процессе движения по поверхности последнего формировать «волну» в направлении движения, изменяя, таким образом, толщину гелевой смазки, что влияет на точность позиционирования фокуса ультразвуковых волн, генерируемых излучателем HIFU.
Таким образом, задачей полезной модели является повышение точности наведения фокальной области на зону абляции.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве обеспечения акустического контакта излучателя HIFU с объектом абляции, включающем контейнер, выполненный в виде емкости конусообразной формы, предназначенной для дегазированной жидкости, большее основание которой перекрыто сферическим излучателем HIFU акустического блока, сочетающего диагностическую и терапевтическую функции, а меньшее основание перекрыто мембраной-аппликатором, на боковой стенке емкости выполнено сквозное отверстие, перекрытое герметизирующим элементом из упругоэластичного материала, а мембрана-аппликатор представляет собой эластичную оболочку, перекрывающую меньшее основание емкости и закрепленную на ее торце. При этом герметизирующий элемент может быть выполнен в виде съемной резиновой пробки, вставленной в отверстие емкости или лейкопластыря из пластинчатой резины.
Технический результат полезной модели состоит в том, что введение дополнительного объема контактной жидкости в емкость контейнера через отверстие в сочетании с эластичной оболочкой на меньшем основании этой емкости придают торцу этого основания возможность перемещаться внутри оболочки с меньшей силой трения в сравнении с силой трения, удерживающей неподвижно контактную часть оболочки на объекте абляции, что является следствием «приклеивания» этой части к объекту тонким слоем геля, который не деформируется в процессе перемещения контейнера.
На чертежах, прилагаемых к описанию полезной модели, даны следующие схематические изображения:
- на фиг. 1 - сечение общего вида устройства по вертикальной оси;
- на фиг. 2 - сечение по нижней части емкости контейнера при размещении устройства на объекте абляции.
Устройство 1 обеспечения акустического контакта излучателя HIFU с объектом абляции включает контейнер, выполненный в виде емкости 2 конусообразной формы, предназначенной для дегазированной жидкости 3, большее основание 4 которой перекрыто сферическим излучателем HIFU 5 акустического блока, сочетающего диагностическую (за счет эхозонда 6) и терапевтическую функции. Меньшее основание 7 снабжено буртом 8, предназначенным для закрепления на емкости 2 мембраны-аппликатора, выполненной в виде эластичной оболочки 9, особенностью которой является ее способность к многократному увеличению размера за счет высокой деформационной способности материала, из которого она изготовлена. На боковой стенке емкости 2 выполнено сквозное отверстие 10, перекрытое герметизирующим элементом из упругоэластичного материала, например резины. В качестве одного из вариантов выполнения герметизирующего элемента может быть использована пробка 11, а в качестве другого варианта - лейкопластырь 12, при этом толщину элементов в обоих вариантах исполнения предпочтительно иметь не менее чем 5-6 мм. Для пояснения принципа использования устройства в чертежах на фиг. 1 и 2 введен шприц 13 типа медицинского для заполнения емкости 2 дополнительной порцией контактной жидкости 3, снабженный иголкой 14. Позициями 9а и 9б обозначена оболочка 9 в положении полного наполнения контактной жидкостью (фиг. 1) и при контакте с объектом 15 абляции (фиг. 2) соответственно. В последнем случае оболочка 2 приобретает форму неправильного тора. В объекте 15 зона абляции обозначена позицией 16, а фокальная область индексом «F».
Использованию устройства 1 (акустический блок) по прямому назначению предшествует ряд подготовительных операций, первой из которых является его позиционирование и закрепление, например, в устройстве типа слесарных тисков. Акустический блок устанавливается в вертикальном положении, причем таким образом, чтобы основание 7 емкости 2 было направлено вверх и торцовая плоскость бурта 8 находилась в строго горизонтальном положении. После этого в емкость 2 заливается предварительно дегазированная вода до уровня торцовой плоскости бурта и на последний устанавливается оболочка 9 без зазора относительно водной поверхности. В настоящее время существуют технические средства, позволяющие осуществить такую операцию. Оболочка 9 закрепляется на бурте 8 с помощью резинового жгута 17. Затем шприцем 13, заполненным дегазированной водой, посредством иголки 14 через пробку 11 воду вводят в емкость 2 в таком количестве, которое доводит оболочку 2 до положения 9а (фиг. 1), обеспечивающего необходимую расчетную площадь контакта акустического блока с объектом 15 абляции над зоной 16, причем таким образом, чтобы проекция площади контакта перекрывала зону 16. Далее акустический блок снимают с устройства позиционирования и закрепления и под контролем эхозонда устанавливают на объект абляции так, как это показано на фиг. 2, где оболочка обретает вид тора 9б. Предварительно место установки акустического блока покрывают тонким и равномерным слоем геля с включением в работу сферического излучателя 5, фокальная область F имеет возможность перемещаться с тремя степенями свободы и вращением, а скольжение по внутренней стороне оболочки 9б (фиг. 2) торца бурта 8 будет проходить в условиях, когда смазкой является вода, что сопровождается силой трения, значительно меньшей в сравнении с силой трения, связывающей наружную поверхность оболочки 9б с поверхностью объекта 15 абляции, между которыми тонкий слой геля играет роль клея, который не деформируется в процессе перемещения торца и не собирается в «волну», что повышает точность позиционирования фокуса в объекте абляции.