УСТРОЙСТВО АКУСТИЧЕСКОГО УДАРНО-ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ
ACOUSTIC SHOCK WAVE-EFFECT DEVICE

Изобретение относится к медицине и предназначено для терапевтического воздействия на органические ткани с целью повышения эффективности микроциркуляционных процессов.
Собственные колебания мускулатуры частотой до 35 Гц являются мощнейшей движущей силой микроциркуляционных процессов. Тонкие резонансы гарантируют приток и отток питательных веществ по мельчайшим сосудам и лимфатическим руслам внеклеточного матрикса. Эта задача не выполняется сердечно-сосудистой системой. Сниженные физиологические колебания мышц ухудшают клеточное снабжение. Следствием этого могут быть склонности к судорогам и болезненные уплотнения мышц в виде триггеров.
В современной урологии терапия волнового разряда широко используется для лечения ряда заболеваний (эректильная дисфункция, хроническая тазовая боль, болезнь Пейрони). [1, 2, 3].
Известны устройства ударно-волнового воздействия [4], которые создают волновой разряд посредством высокоэнергетического электрического разряда в водной среде. Разрядный импульс формируется между противоположными (положительным и отрицательным полюсом) наконечниками электрода. Так называемые дуга или "межэлектродный разряд" вызывает выравнивание напряжения между электродами, в течение которого создается горячий плазменный пузырь. Всего за несколько наносекунд этот пузырь взрывается во всех направлениях, сжимает окружающую водную среду и образует акустическую волну давления, которая через специальный согласующий элемент (фокусирующий или рассеивающий) неинвазивно передается в очаг заболевания. Введение вибрационных импульсов в ткань обеспечивает улучшение микроциркуляции и отходы обмена веществ интенсивнее отводятся через кровь и лимфу. Растяжение соединительнотканных оболочек и мышечных волокон ведет к нормализации состояния напряжения мышц, так как устраняются сокращения и уплотнения.
Основными недостатками подобных устройств являются следующие. Во-первых, для обеспечения широкого спектра энергий разряда, используемого для различных заболеваний необходимо менять величину межэлектродного зазора, поскольку при постоянной среде, в которой происходит разряд и заданной величине межэлектродного зазора напряжение разряда будет постоянным. Во-вторых, в процессе эксплуатации электроды медленно сгорают, и расстояние между ними увеличивается, что приводит к возрастанию силы ударной волны. Когда зазор становится больше допустимого для формируемого электрического импульса, разряд становится невозможен. В-третьих в таких устройствах не предусмотрено развитого волнового процесса, поэтому эффекты волнового акустического воздействия на ткань в таких устройствах минимальны.
Также известно устройство, реализующее способ ударно-волнового воздействия по патенту РФ № RU 2693002 С1, взятое в качестве прототипа, как наиболее близкое по технической сущности к предлагаемому решению. Известное устройство содержит ультразвуковой генератор, состоящий из силового выпрямителя и высокочастотного инвертора с выходным трансформатором, и пьезокерамический излучатель с волноводом инструментом [5]. Основным недостатком приведенного устройства является неопределенность технического решения в плане формирования выходных импульсов. Сложность ситуации в том, что формирование фронта и спада высокочастотной пачки импульсов связано с переходными процессами включения и выключения генератора. Поскольку добротность ультразвукового излучателя достаточно высока, общее время выхода системы на резонансный режим оказывается слишком большим, поскольку в него входит и время включения и выхода на рабочую частоту задающего генератора и время выхода на рабочий режим системы автоподстройки частоты.
Техническим результатом изобретения является повышение эффективности контактного акустического ударно-волнового воздействия на биоткани за счет увеличения скорости нарастания фронта формируемого выходного импульса.
Указанный технический результат достигается тем, что известное устройство дополнительно снабжают генератором импульсов с независимой регулировкой длительности импульса и паузы, ключом переменного тока, оптронным транзистором, высокочастотным выпрямителем и дополнительной обмоткой выходного трансформатора, причем основная обмотка выходного трансформатора пьезокерамический излучатель и ключ переменного тока включают последовательно, управляющий вход ключа переменного тока через оптронный транзистор подсоединяют к выходу высокочастотного выпрямителя, вход которого подключают к дополнительной обмотке выходного трансформатора, а светодиод оптронного транзистора подключают к выходу генератора импульсов с независимой регулировкой длительности импульса и паузы.
На фиг. приведена функциональная схема предлагаемого устройства, которое состоит из силового выпрямителя 1, высокочастотного инвертора 2 с выходным трансформатором 3. Выходной трансформатор 3 содержит дополнительную обмотку 4 и основную обмотку 5, которая включена последовательно с пьезокерамическим излучателем 6 и ключом переменного тока 7 через оптронный транзистор 8. Вход высокочастотного выпрямителя 9 подключен к дополнительной обмотке 4 выходного трансформатора 3, а выход через оптронный транзистор 8 подсоединен к управляющему входу ключа переменного тока 7. оптронный транзистор 8 подключен к выходу генератора импульсов с независимой регулировкой длительности импульса и паузы 10.
Описанное устройство работает следующим образом. При подаче питающего напряжения на силовой выпрямитель 1 постоянное напряжение поступает на вход инвертора 2. Работающий инвертор 2 формирует высокочастотное напряжение на выходном трансформаторе 3. Выходное высокочастотное напряжение с дополнительной обмотки 4 трансформатора 3 поступает на вход высокочастотного выпрямителя 9, с выхода которого, уже выпрямленное постоянное напряжение поступает через оптронный транзистор 8 на управляющий вход ключа переменного тока 7. Пока на светодиод оптронного транзистора 8 напряжение не подано, он выключен, соответственно, выключен ключ переменного тока 7 и на пьезокерамический излучатель 6 напряжение возбуждения с основной обмотки 5 трансформатора 3 не поступает. При включении генератора импульсов с независимой регулировкой длительности импульса и паузы 10, он формирует прямоугольные импульсы, которые поступая на светодиод оптронного транзистора 8 обеспечивают его отпирание и поступление импульсов выходного напряжения высокочастотного выпрямителя 9 на управляющий вход ключа переменного тока 7 (фиг.). В результате, на контактах пьезокерамического излучателя 6 формируются волновые акустические пакеты с заданным периодом повторения, обеспечивающие возбуждение излучателя 6, что приводит к формированию на рабочем торце инструмента пакета акустических волн заданной амплитуды, который при контактном воздействии на поверхность очага заболевания осуществляет необходимое ударно-волновое воздействие.
Поскольку формирование высокочастотной пачки сигнала возбуждения пьезокерамического излучателя осуществляется уже при работающем задающем генераторе, то переходные процессы включения - выключения генератора исключаются, а перенос места формирования пачки высокочастотных колебаний на уровень вторичной обмотки высокочастотного выходного трансформатора обеспечивает минимизацию переходных процессов при подключении к ней пьезокерамического излучателя. Кроме того, использование в качестве управляющего сигнала силовым ключом переменнего тока выпрямленного переменного напряжения с дополнительной обмотки силового выходного трансформатора позволяет обеспечить надежное управление ключом без дополнительного источника питания.
Таким образом, предложенное устройство акустического ударно-волнового воздействия является простым, эффективным и безопасным средством воздействия на биоткани и может быть рекомендовано к применению в составе комплекса лечебной аппаратуры, предназначенной для повышение эффективности микроциркуляционных процессов, за счет повышения эффективности контактного акустического ударно-волнового воздействия на биоткани за счет увеличения скорости нарастания фронта формируемого выходного импульса.
Источники информации
1. D. Kalyvianakis et al., Low intensity shock wave treatment (LiSWT) improves erectile function in a session-dependent manner: Results of a randomized trial comparing two treatment protocols, European Urology Suppl 2017; 16(3); e252.
2. R. Zimmermann et al., Shock Wave Therapy for the Treatment of Chronic Pelvic Pain Syndrome in Males: A Randomised, Double-Blind, Placebo-Controlled Study, European Urology, September 2009 (Vol. 56, Issue 3, 418-424)
3. L. Gao et al., A meta-analysis of extracorporeal shock wave therapy for Peyronie's disease, International Journal of Impotence Research (2016) 28, 161-166.
4. Патент RU 2693002 С1от 28.06.2019 г.