УСТРОЙСТВО ДЛЯ УСТАНОВКИ МЕМБРАНЫ-АППЛИКАТОРА НА КОНТЕЙНЕРЕ ДЛЯ ЖИДКОСТИ АКУСТИЧЕСКОГО БЛОКА КОМПЛЕКСНОЙ ДИАГНОСТИКИ И HIFU-ТЕРАПИИ

Полезная модель относится к области медицинской техники, предназначенной для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры, в широком понимании этого определения, путем применения технологии HIFU.
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 конструкция устройства обеспечения акустического контакта излучателя HIFU с объектом абляции (RU 2086178). 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 опирающимся 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 в сторону ее снижения.
Кроме того, как показала практика опытной эксплуатации акустического блока, проблемным является процесс подготовки последнего к работе, в частности заливка дегазированной воды в емкость и последующая установка мембраны-аппликатора на меньшее основание этой конусообразной емкости. Суть в том, что торец основания емкости должен быть выставлен в строго горизонтальное положение, и поверхность заливаемой воды должна совпадать с горизонтальной плоскостью поверхности торца. Несоблюдение этого условия, т.е. самый незначительный перекос, ведет к тому, что под устанавливаемой мембраной-аппликатором могут оказаться мельчайшие пузырьки воздуха, которые для ультразвукового излучения являются сопротивлением, влияющим на точность позиционирования фокальной области. В целом, вышесказанное дает основания считать гибкую мембрану-аппликатор фактором, влияющим на точность позиционирования фокальной области в сторону ее уменьшения.
Техническое решение, которое устраняет недостатки аналога (RU 178474) и принимается за прототип. Согласно полезной модели, устройство для неинвазивного энергетического воздействия на анатомические структуры содержит контейнер, выполненный в виде эластичной оболочки (пузыря), наполненного контактной жидкостью, кроме того, в оболочке размещен акустический блок. Последний включает коаксиально установленные эхозонд и сферический излучатель, закрепленные на конце корпуса, несущего дискообразный фланец, к цилиндрической поверхности торца которого примыкает горловина эластичной оболочки контейнера. Крепление оболочки и герметизация ее полости достигается путем использования ленточного хомута. Часть корпуса, находящаяся за пределами полости оболочки, снабжена рукояткой при ручном способе манипулирования акустическим блоком в диагностическом или терапевтическом процессах. Оболочка, выполняющая функцию мембраны-аппликатора, может быть сменной и иметь различный объем в зависимости от формы и размера анатомического объекта.
Используют 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 тонкого слоя геля. Так как биологические объекты различны по форме и размерам, а процедура УЗИ воздействия для всех их одинакова, то пояснение по использованию устройства дается на биологическом объекте, представляющем собой женскую грудь, пораженную, например, раком молочной железы. При размещении на груди оболочки она охватывает ее со всех сторон. Перемещение акустического блока во время лечебно-диагностической процедуры осуществляется вручную или с помощью робота, при этом оболочка остается неподвижной. При движении акустического блока происходит перемещение верхней части оболочки, связанной с фланцем. 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. Следует особо отметить, что нанесенный тонкий слой, нанесенный на объект абляции под эластичной оболочкой, сохраняет свою толщину неизменной.
Фактом, что при любом перемещении акустического блока положение оболочки на объекте абляции остается неизменным, устраняются недостатки аналога, а именно: исключается «волна» от перемещения геля под мембраной аппликацией, коей является эластичная оболочка, а также устраняется влияние достаточно сложного монтажа гибкой мембраны-аппликации на контейнере на возможность появления в контактной жидкости пузырьков воздуха. Другими словами, преимущества использования эластичной оболочки над гибкой мембраной-аппликацией в акустическом блоке очевидно.
Недостатком прототипа является то, что его конструкция рассчитана на применение технологии ультразвуковой диагностики и технологии HIFU на значительных по величине биологических объектах, требующих применение также значительных по размерам и объемам эластичных оболочек, позволяющих размещать в последних акустические блоки целиком.
Таким образом, задачей полезной модели является создание устройства, позволяющего использовать эластичную оболочку в качестве мембраны-аппликатора на акустическом блоке с автономным контейнером для контактной жидкости и монтировать ее на нем, используя ее преимущества перед гибкой мембраной-аппликатором.
Поставленная задача решается за счет того, что в устройстве для установки мембраны-аппликатора на контейнере для жидкости акустического блока для комплексной диагностики и HIFU-терапии содержится стержень, состоящий из двух частей - конической части, предназначенной для размещения эластичной оболочки, имеющей конец в виде полусферы, и цилиндрической части, имеющей диаметр, равный диаметру отверстия контейнера, и несущей на себе две коаксиально установленные втулки, первая из которых установлена с возможностью перемещения относительно стержня, а вторая - относительно первой втулки, при этом диаметр первой втулки равен наружному диаметру бурта контейнера.
Технический результат полезной модели заключается в том, что устройство дает возможность монтировать эластичную оболочку на автономном контейнере акустического блока, обеспечивая последнему исключение попадания пузырьков воздуха в контактную жидкость в контейнере и существенное снижение влияние геля на интенсивность акустического излучения, в целом, повышая точность позиционирования фокальной области.
На чертежах, прилагаемых к описанию полезной модели, дано
на фиг. 1 - сечение общего вида устройства по вертикальной оси;
на фиг. 2 и 3 - схематическое изображение устройства, поясняющее его работу.
Устройство для установки мембраны-аппликатора содержит стержень 1, который состоит из двух частей. Нижняя часть выполнена в виде конуса 2 с закругленным концом, который предназначен для размещения эластичной оболочки 3, снабженная крепежным резиновым кольцом «А». Примыкающая к конусу 2 цилиндрическая часть 4 на своем конце несет рукоятку 5 и имеет диаметр, равный внутреннему диаметру отверстия контейнера 6 с минусовым отклонением не более 0,5 мм. На цилиндрической части 4 стержня установлены две коаксиально расположенные втулки 7 и 8. Втулка 7 установлена на цилиндрической части 4 стержня 1 с возможностью перемещения по последнему и связана с ним посредством резьбового соединения 9. Втулка 8, установленная на втулке 7, смонтирована на ней по скользящей посадке. Контейнер 6 (как у любого акустического блока) имеет бурт 10, предназначенный для монтажа мембраны-аппликатора независимо от ее конструкции, в виде диска, диаметру которого равен наружный диаметр втулки 7. Для облегчения перемещения втулки 8 на ее поверхности выполнено рифление 11. С целью пояснения способа использования устройства на чертежах (фиг. 2 и 3) введены, частности, объект абляции 17, акустический блок 12 сферический излучатель 13, эхозонд 14, жидкостный ниппель 15, фокальная область 16 и эластичная оболочка 3а и 3б, зафиксированные в различных положениях.
Использование устройства
Акустический блок 12 устанавливают и закрепляют в любое, дающее такую возможность, устройство, причем таким образом, чтобы отверстие контейнера 6 было обращено к оператору. После этого стержень 1 настраивают для дальнейшей работы, для чего втулку 7 по резьбе 9 сдвигают до упора в конус 2. Далее втулку 8 перемещают по втулке 7, при этом на такое расстояние между торцами этих втулок, что образуется ступенька, площадка которой на втулке 8 приблизительно равна диаметру упругого жгута «А» крепления эластичной оболочки 3. Затем последнюю с незначительным натягом надевают на конус 2 стержня 1, а жгут «А» располагают на ранее образованной площадке втулки 7. После завершения вышеописанных манипуляций, оператор заливает контактную жидкость, а точнее дегазированную воду, в контейнер 6, наполняя его до торцовой поверхности бурта 10, и вводит в него конус 2 до соприкосновения поверхностей торцов бурта 10 и втулки 7. В процессе погружения конуса 2 вода частично вытесняется и выливается из контейнера 6, унося с собой и пузырьки воздуха, которые могли скопиться у поверхности воды из-за случая незначительного недолива воды в контейнер, что допустимо. После установки втулки 7 на бурте 10 оператор перемещает втулку 8 по втулке 7 в направлении контейнера 6, сдвигая, таким образом, и жгут «А». Движение втулки 8 продолжается до тех пор, пока жгут «А» не окажется под буртом 10 контейнера 6. На этом процесс установки эластичной мембраны 3 завершается, и стержень 1 за рукоятку 5 извлекается. Эластичная оболочка 3 за счет поверхностных сил воды удерживается в контейнере 6 в смятом (съеженном) состоянии. Оператор через ниппель 15 вводит в контейнер 6 дополнительную порцию воды, которая раздувает эластичную оболочку до формы 3а (фиг. 2). После этого акустический блок переворачивается и устанавливается торцом бурта 10 на объект 17 абляции причем так, чтобы эластичная оболочка при взаимодействии с объектом 17 обрела форму тора 3б с необязательным требованием правильности его формы в виде «бублика». Как показал опыт, такая манипуляция не представляет трудности. При включении в работу сферического излучателя 13 и эхозонда 14 оператор может перемещать фокальную область 16 по мишени абляции, например опухоли различной этиологии путем скользящего движения поверхности бурта 10 по внутренней поверхности эластичной оболочки 3.
Предварительно, в обязательном порядке, место установки акустического блока покрывают тонким и равномерным слоем геля, и с включением в работу сферического излучателя фокальная область имеет возможность перемещаться с тремя степенями свободы и вращением, а скольжение по внутренней стороне оболочки 3 (фиг. 3) торца бурта 10 будет проходить в условиях, когда смазкой является вода, что сопровождается силой трения значительно меньшей в сравнении с силой трения, связывающей наружную поверхность оболочки 3 с поверхностью объекта 17 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 фокальной области в объекте абляции.